kernel/dma/swiotlb.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * Dynamic DMA mapping support.
   4  *
   5  * This implementation is a fallback for platforms that do not support
   6  * I/O TLBs (aka DMA address translation hardware).
   7  * Copyright (C) 2000 Asit Mallick <[email protected]>
   8  * Copyright (C) 2000 Goutham Rao <[email protected]>
   9  * Copyright (C) 2000, 2003 Hewlett-Packard Co
  10  *      David Mosberger-Tang <[email protected]>
  11  *
  12  * 03/05/07 davidm      Switch from PCI-DMA to generic device DMA API.
  13  * 00/12/13 davidm      Rename to swiotlb.c and add mark_clean() to avoid
  14  *                      unnecessary i-cache flushing.
  15  * 04/07/.. ak          Better overflow handling. Assorted fixes.
  16  * 05/09/10 linville    Add support for syncing ranges, support syncing for
  17  *                      DMA_BIDIRECTIONAL mappings, miscellaneous cleanup.
  18  * 08/12/11 beckyb      Add highmem support
  19  */
  20
  21 #define pr_fmt(fmt) "software IO TLB: " fmt
  22
  23 #include <linux/cache.h>
  24 #include <linux/dma-direct.h>
  25 #include <linux/dma-map-ops.h>
  26 #include <linux/mm.h>
  27 #include <linux/export.h>
  28 #include <linux/spinlock.h>
  29 #include <linux/string.h>
  30 #include <linux/swiotlb.h>
  31 #include <linux/pfn.h>
  32 #include <linux/types.h>
  33 #include <linux/ctype.h>
  34 #include <linux/highmem.h>
  35 #include <linux/gfp.h>
  36 #include <linux/scatterlist.h>
  37 #include <linux/mem_encrypt.h>
  38 #include <linux/set_memory.h>
  39 #ifdef CONFIG_DEBUG_FS
  40 #include <linux/debugfs.h>
  41 #endif
  42 #ifdef CONFIG_DMA_RESTRICTED_POOL
  43 #include <linux/io.h>
  44 #include <linux/of.h>
  45 #include <linux/of_fdt.h>
  46 #include <linux/of_reserved_mem.h>
  47 #include <linux/slab.h>
  48 #endif
  49
  50 #include <asm/io.h>
  51 #include <asm/dma.h>
  52
  53 #include <linux/init.h>
  54 #include <linux/memblock.h>
  55 #include <linux/iommu-helper.h>
  56
  57 #define CREATE_TRACE_POINTS
  58 #include <trace/events/swiotlb.h>
  59
  60 #define SLABS_PER_PAGE (1 << (PAGE_SHIFT - IO_TLB_SHIFT))
  61
  62 /*
  63  * Minimum IO TLB size to bother booting with.  Systems with mainly
  64  * 64bit capable cards will only lightly use the swiotlb.  If we can't
  65  * allocate a contiguous 1MB, we're probably in trouble anyway.
  66  */
  67 #define IO_TLB_MIN_SLABS ((1<<20) >> IO_TLB_SHIFT)
  68
  69 #define INVALID_PHYS_ADDR (~(phys_addr_t)0)
  70
  71 enum swiotlb_force swiotlb_force;
  72
  73 struct io_tlb_mem io_tlb_default_mem;
  74
  75 /*
  76  * Max segment that we can provide which (if pages are contingous) will
  77  * not be bounced (unless SWIOTLB_FORCE is set).
  78  */
  79 static unsigned int max_segment;
  80
  81 static unsigned long default_nslabs = IO_TLB_DEFAULT_SIZE >> IO_TLB_SHIFT;
  82
  83 static int __init
  84 setup_io_tlb_npages(char *str)
  85 {
  86         if (isdigit(*str)) {
  87                 /* avoid tail segment of size < IO_TLB_SEGSIZE */
  88                 default_nslabs =
  89                         ALIGN(simple_strtoul(str, &str, 0), IO_TLB_SEGSIZE);
  90         }
  91         if (*str == ',')
  92                 ++str;
  93         if (!strcmp(str, "force"))
  94                 swiotlb_force = SWIOTLB_FORCE;
  95         else if (!strcmp(str, "noforce"))
  96                 swiotlb_force = SWIOTLB_NO_FORCE;
  97
  98         return 0;
  99 }
 100 early_param("swiotlb", setup_io_tlb_npages);
 101
 102 unsigned int swiotlb_max_segment(void)
 103 {
 104         return io_tlb_default_mem.nslabs ? max_segment : 0;
 105 }
 106 EXPORT_SYMBOL_GPL(swiotlb_max_segment);
 107
 108 void swiotlb_set_max_segment(unsigned int val)
 109 {
 110         if (swiotlb_force == SWIOTLB_FORCE)
 111                 max_segment = 1;
 112         else
 113                 max_segment = rounddown(val, PAGE_SIZE);
 114 }
 115
 116 unsigned long swiotlb_size_or_default(void)
 117 {
 118         return default_nslabs << IO_TLB_SHIFT;
 119 }
 120
 121 void __init swiotlb_adjust_size(unsigned long size)
 122 {
 123         /*
 124          * If swiotlb parameter has not been specified, give a chance to
 125          * architectures such as those supporting memory encryption to
 126          * adjust/expand SWIOTLB size for their use.
 127          */
 128         if (default_nslabs != IO_TLB_DEFAULT_SIZE >> IO_TLB_SHIFT)
 129                 return;
 130         size = ALIGN(size, IO_TLB_SIZE);
 131         default_nslabs = ALIGN(size >> IO_TLB_SHIFT, IO_TLB_SEGSIZE);
 132         pr_info("SWIOTLB bounce buffer size adjusted to %luMB", size >> 20);
 133 }
 134
 135 void swiotlb_print_info(void)
 136 {
 137         struct io_tlb_mem *mem = &io_tlb_default_mem;
 138
 139         if (!mem->nslabs) {
 140                 pr_warn("No low mem\n");
 141                 return;
 142         }
 143
 144         pr_info("mapped [mem %pa-%pa] (%luMB)\n", &mem->start, &mem->end,
 145                (mem->nslabs << IO_TLB_SHIFT) >> 20);
 146 }
 147
 148 static inline unsigned long io_tlb_offset(unsigned long val)
 149 {
 150         return val & (IO_TLB_SEGSIZE - 1);
 151 }
 152
 153 static inline unsigned long nr_slots(u64 val)
 154 {
 155         return DIV_ROUND_UP(val, IO_TLB_SIZE);
 156 }
 157
 158 /*
 159  * Early SWIOTLB allocation may be too early to allow an architecture to
 160  * perform the desired operations.  This function allows the architecture to
 161  * call SWIOTLB when the operations are possible.  It needs to be called
 162  * before the SWIOTLB memory is used.
 163  */
 164 void __init swiotlb_update_mem_attributes(void)
 165 {
 166         struct io_tlb_mem *mem = &io_tlb_default_mem;
 167         void *vaddr;
 168         unsigned long bytes;
 169
 170         if (!mem->nslabs || mem->late_alloc)
 171                 return;
 172         vaddr = phys_to_virt(mem->start);
 173         bytes = PAGE_ALIGN(mem->nslabs << IO_TLB_SHIFT);
 174         set_memory_decrypted((unsigned long)vaddr, bytes >> PAGE_SHIFT);
 175         memset(vaddr, 0, bytes);
 176 }
 177
 178 static void swiotlb_init_io_tlb_mem(struct io_tlb_mem *mem, phys_addr_t start,
 179                                     unsigned long nslabs, bool late_alloc)
 180 {
 181         void *vaddr = phys_to_virt(start);
 182         unsigned long bytes = nslabs << IO_TLB_SHIFT, i;
 183
 184         mem->nslabs = nslabs;
 185         mem->start = start;
 186         mem->end = mem->start + bytes;
 187         mem->index = 0;
 188         mem->late_alloc = late_alloc;
 189
 190         if (swiotlb_force == SWIOTLB_FORCE)
 191                 mem->force_bounce = true;
 192
 193         spin_lock_init(&mem->lock);
 194         for (i = 0; i < mem->nslabs; i++) {
 195                 mem->slots[i].list = IO_TLB_SEGSIZE - io_tlb_offset(i);
 196                 mem->slots[i].orig_addr = INVALID_PHYS_ADDR;
 197                 mem->slots[i].alloc_size = 0;
 198         }
 199         memset(vaddr, 0, bytes);
 200 }
 201
 202 int __init swiotlb_init_with_tbl(char *tlb, unsigned long nslabs, int verbose)
 203 {
 204         struct io_tlb_mem *mem = &io_tlb_default_mem;
 205         size_t alloc_size;
 206
 207         if (swiotlb_force == SWIOTLB_NO_FORCE)
 208                 return 0;
 209
 210         /* protect against double initialization */
 211         if (WARN_ON_ONCE(mem->nslabs))
 212                 return -ENOMEM;
 213
 214         alloc_size = PAGE_ALIGN(array_size(sizeof(*mem->slots), nslabs));
 215         mem->slots = memblock_alloc(alloc_size, PAGE_SIZE);
 216         if (!mem->slots)
 217                 panic("%s: Failed to allocate %zu bytes align=0x%lx\n",
 218                       __func__, alloc_size, PAGE_SIZE);
 219
 220         swiotlb_init_io_tlb_mem(mem, __pa(tlb), nslabs, false);
 221
 222         if (verbose)
 223                 swiotlb_print_info();
 224         swiotlb_set_max_segment(mem->nslabs << IO_TLB_SHIFT);
 225         return 0;
 226 }
 227
 228 /*
 229  * Statically reserve bounce buffer space and initialize bounce buffer data
 230  * structures for the software IO TLB used to implement the DMA API.
 231  */
 232 void  __init
 233 swiotlb_init(int verbose)
 234 {
 235         size_t bytes = PAGE_ALIGN(default_nslabs << IO_TLB_SHIFT);
 236         void *tlb;
 237
 238         if (swiotlb_force == SWIOTLB_NO_FORCE)
 239                 return;
 240
 241         /* Get IO TLB memory from the low pages */
 242         tlb = memblock_alloc_low(bytes, PAGE_SIZE);
 243         if (!tlb)
 244                 goto fail;
 245         if (swiotlb_init_with_tbl(tlb, default_nslabs, verbose))
 246                 goto fail_free_mem;
 247         return;
 248
 249 fail_free_mem:
 250         memblock_free_early(__pa(tlb), bytes);
 251 fail:
 252         pr_warn("Cannot allocate buffer");
 253 }
 254
 255 /*
 256  * Systems with larger DMA zones (those that don't support ISA) can
 257  * initialize the swiotlb later using the slab allocator if needed.
 258  * This should be just like above, but with some error catching.
 259  */
 260 int
 261 swiotlb_late_init_with_default_size(size_t default_size)
 262 {
 263         unsigned long nslabs =
 264                 ALIGN(default_size >> IO_TLB_SHIFT, IO_TLB_SEGSIZE);
 265         unsigned long bytes;
 266         unsigned char *vstart = NULL;
 267         unsigned int order;
 268         int rc = 0;
 269
 270         if (swiotlb_force == SWIOTLB_NO_FORCE)
 271                 return 0;
 272
 273         /*
 274          * Get IO TLB memory from the low pages
 275          */
 276         order = get_order(nslabs << IO_TLB_SHIFT);
 277         nslabs = SLABS_PER_PAGE << order;
 278         bytes = nslabs << IO_TLB_SHIFT;
 279
 280         while ((SLABS_PER_PAGE << order) > IO_TLB_MIN_SLABS) {
 281                 vstart = (void *)__get_free_pages(GFP_DMA | __GFP_NOWARN,
 282                                                   order);
 283                 if (vstart)
 284                         break;
 285                 order--;
 286         }
 287
 288         if (!vstart)
 289                 return -ENOMEM;
 290
 291         if (order != get_order(bytes)) {
 292                 pr_warn("only able to allocate %ld MB\n",
 293                         (PAGE_SIZE << order) >> 20);
 294                 nslabs = SLABS_PER_PAGE << order;
 295         }
 296         rc = swiotlb_late_init_with_tbl(vstart, nslabs);
 297         if (rc)
 298                 free_pages((unsigned long)vstart, order);
 299
 300         return rc;
 301 }
 302
 303 int
 304 swiotlb_late_init_with_tbl(char *tlb, unsigned long nslabs)
 305 {
 306         struct io_tlb_mem *mem = &io_tlb_default_mem;
 307         unsigned long bytes = nslabs << IO_TLB_SHIFT;
 308
 309         if (swiotlb_force == SWIOTLB_NO_FORCE)
 310                 return 0;
 311
 312         /* protect against double initialization */
 313         if (WARN_ON_ONCE(mem->nslabs))
 314                 return -ENOMEM;
 315
 316         mem->slots = (void *)__get_free_pages(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO,
 317                 get_order(array_size(sizeof(*mem->slots), nslabs)));
 318         if (!mem->slots)
 319                 return -ENOMEM;
 320
 321         set_memory_decrypted((unsigned long)tlb, bytes >> PAGE_SHIFT);
 322         swiotlb_init_io_tlb_mem(mem, virt_to_phys(tlb), nslabs, true);
 323
 324         swiotlb_print_info();
 325         swiotlb_set_max_segment(mem->nslabs << IO_TLB_SHIFT);
 326         return 0;
 327 }
 328
 329 void __init swiotlb_exit(void)
 330 {
 331         struct io_tlb_mem *mem = &io_tlb_default_mem;
 332         unsigned long tbl_vaddr;
 333         size_t tbl_size, slots_size;
 334
 335         if (!mem->nslabs)
 336                 return;
 337
 338         pr_info("tearing down default memory pool\n");
 339         tbl_vaddr = (unsigned long)phys_to_virt(mem->start);
 340         tbl_size = PAGE_ALIGN(mem->end - mem->start);
 341         slots_size = PAGE_ALIGN(array_size(sizeof(*mem->slots), mem->nslabs));
 342
 343         set_memory_encrypted(tbl_vaddr, tbl_size >> PAGE_SHIFT);
 344         if (mem->late_alloc) {
 345                 free_pages(tbl_vaddr, get_order(tbl_size));
 346                 free_pages((unsigned long)mem->slots, get_order(slots_size));
 347         } else {
 348                 memblock_free_late(mem->start, tbl_size);
 349                 memblock_free_late(__pa(mem->slots), slots_size);
 350         }
 351
 352         memset(mem, 0, sizeof(*mem));
 353 }
 354
 355 /*
 356  * Return the offset into a iotlb slot required to keep the device happy.
 357  */
 358 static unsigned int swiotlb_align_offset(struct device *dev, u64 addr)
 359 {
 360         return addr & dma_get_min_align_mask(dev) & (IO_TLB_SIZE - 1);
 361 }
 362
 363 /*
 364  * Bounce: copy the swiotlb buffer from or back to the original dma location
 365  */
 366 static void swiotlb_bounce(struct device *dev, phys_addr_t tlb_addr, size_t size,
 367                            enum dma_data_direction dir)
 368 {
 369         struct io_tlb_mem *mem = dev->dma_io_tlb_mem;
 370         int index = (tlb_addr - mem->start) >> IO_TLB_SHIFT;
 371         phys_addr_t orig_addr = mem->slots[index].orig_addr;
 372         size_t alloc_size = mem->slots[index].alloc_size;
 373         unsigned long pfn = PFN_DOWN(orig_addr);
 374         unsigned char *vaddr = phys_to_virt(tlb_addr);
 375         unsigned int tlb_offset, orig_addr_offset;
 376
 377         if (orig_addr == INVALID_PHYS_ADDR)
 378                 return;
 379
 380         tlb_offset = tlb_addr & (IO_TLB_SIZE - 1);
 381         orig_addr_offset = swiotlb_align_offset(dev, orig_addr);
 382         if (tlb_offset < orig_addr_offset) {
 383                 dev_WARN_ONCE(dev, 1,
 384                         "Access before mapping start detected. orig offset %u, requested offset %u.\n",
 385                         orig_addr_offset, tlb_offset);
 386                 return;
 387         }
 388
 389         tlb_offset -= orig_addr_offset;
 390         if (tlb_offset > alloc_size) {
 391                 dev_WARN_ONCE(dev, 1,
 392                         "Buffer overflow detected. Allocation size: %zu. Mapping size: %zu+%u.\n",
 393                         alloc_size, size, tlb_offset);
 394                 return;
 395         }
 396
 397         orig_addr += tlb_offset;
 398         alloc_size -= tlb_offset;
 399
 400         if (size > alloc_size) {
 401                 dev_WARN_ONCE(dev, 1,
 402                         "Buffer overflow detected. Allocation size: %zu. Mapping size: %zu.\n",
 403                         alloc_size, size);
 404                 size = alloc_size;
 405         }
 406
 407         if (PageHighMem(pfn_to_page(pfn))) {
 408                 /* The buffer does not have a mapping.  Map it in and copy */
 409                 unsigned int offset = orig_addr & ~PAGE_MASK;
 410                 char *buffer;
 411                 unsigned int sz = 0;
 412                 unsigned long flags;
 413
 414                 while (size) {
 415                         sz = min_t(size_t, PAGE_SIZE - offset, size);
 416
 417                         local_irq_save(flags);
 418                         buffer = kmap_atomic(pfn_to_page(pfn));
 419                         if (dir == DMA_TO_DEVICE)
 420                                 memcpy(vaddr, buffer + offset, sz);
 421                         else
 422                                 memcpy(buffer + offset, vaddr, sz);
 423                         kunmap_atomic(buffer);
 424                         local_irq_restore(flags);
 425
 426                         size -= sz;
 427                         pfn++;
 428                         vaddr += sz;
 429                         offset = 0;
 430                 }
 431         } else if (dir == DMA_TO_DEVICE) {
 432                 memcpy(vaddr, phys_to_virt(orig_addr), size);
 433         } else {
 434                 memcpy(phys_to_virt(orig_addr), vaddr, size);
 435         }
 436 }
 437
 438 #define slot_addr(start, idx)   ((start) + ((idx) << IO_TLB_SHIFT))
 439
 440 /*
 441  * Carefully handle integer overflow which can occur when boundary_mask == ~0UL.
 442  */
 443 static inline unsigned long get_max_slots(unsigned long boundary_mask)
 444 {
 445         if (boundary_mask == ~0UL)
 446                 return 1UL << (BITS_PER_LONG - IO_TLB_SHIFT);
 447         return nr_slots(boundary_mask + 1);
 448 }
 449
 450 static unsigned int wrap_index(struct io_tlb_mem *mem, unsigned int index)
 451 {
 452         if (index >= mem->nslabs)
 453                 return 0;
 454         return index;
 455 }
 456
 457 /*
 458  * Find a suitable number of IO TLB entries size that will fit this request and
 459  * allocate a buffer from that IO TLB pool.
 460  */
 461 static int swiotlb_find_slots(struct device *dev, phys_addr_t orig_addr,
 462                               size_t alloc_size)
 463 {
 464         struct io_tlb_mem *mem = dev->dma_io_tlb_mem;
 465         unsigned long boundary_mask = dma_get_seg_boundary(dev);
 466         dma_addr_t tbl_dma_addr =
 467                 phys_to_dma_unencrypted(dev, mem->start) & boundary_mask;
 468         unsigned long max_slots = get_max_slots(boundary_mask);
 469         unsigned int iotlb_align_mask =
 470                 dma_get_min_align_mask(dev) & ~(IO_TLB_SIZE - 1);
 471         unsigned int nslots = nr_slots(alloc_size), stride;
 472         unsigned int index, wrap, count = 0, i;
 473         unsigned int offset = swiotlb_align_offset(dev, orig_addr);
 474         unsigned long flags;
 475
 476         BUG_ON(!nslots);
 477
 478         /*
 479          * For mappings with an alignment requirement don't bother looping to
 480          * unaligned slots once we found an aligned one.  For allocations of
 481          * PAGE_SIZE or larger only look for page aligned allocations.
 482          */
 483         stride = (iotlb_align_mask >> IO_TLB_SHIFT) + 1;
 484         if (alloc_size >= PAGE_SIZE)
 485                 stride = max(stride, stride << (PAGE_SHIFT - IO_TLB_SHIFT));
 486
 487         spin_lock_irqsave(&mem->lock, flags);
 488         if (unlikely(nslots > mem->nslabs - mem->used))
 489                 goto not_found;
 490
 491         index = wrap = wrap_index(mem, ALIGN(mem->index, stride));
 492         do {
 493                 if (orig_addr &&
 494                     (slot_addr(tbl_dma_addr, index) & iotlb_align_mask) !=
 495                             (orig_addr & iotlb_align_mask)) {
 496                         index = wrap_index(mem, index + 1);
 497                         continue;
 498                 }
 499
 500                 /*
 501                  * If we find a slot that indicates we have 'nslots' number of
 502                  * contiguous buffers, we allocate the buffers from that slot
 503                  * and mark the entries as '0' indicating unavailable.
 504                  */
 505                 if (!iommu_is_span_boundary(index, nslots,
 506                                             nr_slots(tbl_dma_addr),
 507                                             max_slots)) {
 508                         if (mem->slots[index].list >= nslots)
 509                                 goto found;
 510                 }
 511                 index = wrap_index(mem, index + stride);
 512         } while (index != wrap);
 513
 514 not_found:
 515         spin_unlock_irqrestore(&mem->lock, flags);
 516         return -1;
 517
 518 found:
 519         for (i = index; i < index + nslots; i++) {
 520                 mem->slots[i].list = 0;
 521                 mem->slots[i].alloc_size =
 522                         alloc_size - (offset + ((i - index) << IO_TLB_SHIFT));
 523         }
 524         for (i = index - 1;
 525              io_tlb_offset(i) != IO_TLB_SEGSIZE - 1 &&
 526              mem->slots[i].list; i--)
 527                 mem->slots[i].list = ++count;
 528
 529         /*
 530          * Update the indices to avoid searching in the next round.
 531          */
 532         if (index + nslots < mem->nslabs)
 533                 mem->index = index + nslots;
 534         else
 535                 mem->index = 0;
 536         mem->used += nslots;
 537
 538         spin_unlock_irqrestore(&mem->lock, flags);
 539         return index;
 540 }
 541
 542 phys_addr_t swiotlb_tbl_map_single(struct device *dev, phys_addr_t orig_addr,
 543                 size_t mapping_size, size_t alloc_size,
 544                 enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
 545 {
 546         struct io_tlb_mem *mem = dev->dma_io_tlb_mem;
 547         unsigned int offset = swiotlb_align_offset(dev, orig_addr);
 548         unsigned int i;
 549         int index;
 550         phys_addr_t tlb_addr;
 551
 552         if (!mem)
 553                 panic("Can not allocate SWIOTLB buffer earlier and can't now provide you with the DMA bounce buffer");
 554
 555         if (mem_encrypt_active())
 556                 pr_warn_once("Memory encryption is active and system is using DMA bounce buffers\n");
 557
 558         if (mapping_size > alloc_size) {
 559                 dev_warn_once(dev, "Invalid sizes (mapping: %zd bytes, alloc: %zd bytes)",
 560                               mapping_size, alloc_size);
 561                 return (phys_addr_t)DMA_MAPPING_ERROR;
 562         }
 563
 564         index = swiotlb_find_slots(dev, orig_addr, alloc_size + offset);
 565         if (index == -1) {
 566                 if (!(attrs & DMA_ATTR_NO_WARN))
 567                         dev_warn_ratelimited(dev,
 568         "swiotlb buffer is full (sz: %zd bytes), total %lu (slots), used %lu (slots)\n",
 569                                  alloc_size, mem->nslabs, mem->used);
 570                 return (phys_addr_t)DMA_MAPPING_ERROR;
 571         }
 572
 573         /*
 574          * Save away the mapping from the original address to the DMA address.
 575          * This is needed when we sync the memory.  Then we sync the buffer if
 576          * needed.
 577          */
 578         for (i = 0; i < nr_slots(alloc_size + offset); i++)
 579                 mem->slots[index + i].orig_addr = slot_addr(orig_addr, i);
 580         tlb_addr = slot_addr(mem->start, index) + offset;
 581         if (!(attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) &&
 582             (dir == DMA_TO_DEVICE || dir == DMA_BIDIRECTIONAL))
 583                 swiotlb_bounce(dev, tlb_addr, mapping_size, DMA_TO_DEVICE);
 584         return tlb_addr;
 585 }
 586
 587 static void swiotlb_release_slots(struct device *dev, phys_addr_t tlb_addr)
 588 {
 589         struct io_tlb_mem *mem = dev->dma_io_tlb_mem;
 590         unsigned long flags;
 591         unsigned int offset = swiotlb_align_offset(dev, tlb_addr);
 592         int index = (tlb_addr - offset - mem->start) >> IO_TLB_SHIFT;
 593         int nslots = nr_slots(mem->slots[index].alloc_size + offset);
 594         int count, i;
 595
 596         /*
 597          * Return the buffer to the free list by setting the corresponding
 598          * entries to indicate the number of contiguous entries available.
 599          * While returning the entries to the free list, we merge the entries
 600          * with slots below and above the pool being returned.
 601          */
 602         spin_lock_irqsave(&mem->lock, flags);
 603         if (index + nslots < ALIGN(index + 1, IO_TLB_SEGSIZE))
 604                 count = mem->slots[index + nslots].list;
 605         else
 606                 count = 0;
 607
 608         /*
 609          * Step 1: return the slots to the free list, merging the slots with
 610          * superceeding slots
 611          */
 612         for (i = index + nslots - 1; i >= index; i--) {
 613                 mem->slots[i].list = ++count;
 614                 mem->slots[i].orig_addr = INVALID_PHYS_ADDR;
 615                 mem->slots[i].alloc_size = 0;
 616         }
 617
 618         /*
 619          * Step 2: merge the returned slots with the preceding slots, if
 620          * available (non zero)
 621          */
 622         for (i = index - 1;
 623              io_tlb_offset(i) != IO_TLB_SEGSIZE - 1 && mem->slots[i].list;
 624              i--)
 625                 mem->slots[i].list = ++count;
 626         mem->used -= nslots;
 627         spin_unlock_irqrestore(&mem->lock, flags);
 628 }
 629
 630 /*
 631  * tlb_addr is the physical address of the bounce buffer to unmap.
 632  */
 633 void swiotlb_tbl_unmap_single(struct device *dev, phys_addr_t tlb_addr,
 634                               size_t mapping_size, enum dma_data_direction dir,
 635                               unsigned long attrs)
 636 {
 637         /*
 638          * First, sync the memory before unmapping the entry
 639          */
 640         if (!(attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) &&
 641             (dir == DMA_FROM_DEVICE || dir == DMA_BIDIRECTIONAL))
 642                 swiotlb_bounce(dev, tlb_addr, mapping_size, DMA_FROM_DEVICE);
 643
 644         swiotlb_release_slots(dev, tlb_addr);
 645 }
 646
 647 void swiotlb_sync_single_for_device(struct device *dev, phys_addr_t tlb_addr,
 648                 size_t size, enum dma_data_direction dir)
 649 {
 650         if (dir == DMA_TO_DEVICE || dir == DMA_BIDIRECTIONAL)
 651                 swiotlb_bounce(dev, tlb_addr, size, DMA_TO_DEVICE);
 652         else
 653                 BUG_ON(dir != DMA_FROM_DEVICE);
 654 }
 655
 656 void swiotlb_sync_single_for_cpu(struct device *dev, phys_addr_t tlb_addr,
 657                 size_t size, enum dma_data_direction dir)
 658 {
 659         if (dir == DMA_FROM_DEVICE || dir == DMA_BIDIRECTIONAL)
 660                 swiotlb_bounce(dev, tlb_addr, size, DMA_FROM_DEVICE);
 661         else
 662                 BUG_ON(dir != DMA_TO_DEVICE);
 663 }
 664
 665 /*
 666  * Create a swiotlb mapping for the buffer at @paddr, and in case of DMAing
 667  * to the device copy the data into it as well.
 668  */
 669 dma_addr_t swiotlb_map(struct device *dev, phys_addr_t paddr, size_t size,
 670                 enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
 671 {
 672         phys_addr_t swiotlb_addr;
 673         dma_addr_t dma_addr;
 674
 675         trace_swiotlb_bounced(dev, phys_to_dma(dev, paddr), size,
 676                               swiotlb_force);
 677
 678         swiotlb_addr = swiotlb_tbl_map_single(dev, paddr, size, size, dir,
 679                         attrs);
 680         if (swiotlb_addr == (phys_addr_t)DMA_MAPPING_ERROR)
 681                 return DMA_MAPPING_ERROR;
 682
 683         /* Ensure that the address returned is DMA'ble */
 684         dma_addr = phys_to_dma_unencrypted(dev, swiotlb_addr);
 685         if (unlikely(!dma_capable(dev, dma_addr, size, true))) {
 686                 swiotlb_tbl_unmap_single(dev, swiotlb_addr, size, dir,
 687                         attrs | DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC);
 688                 dev_WARN_ONCE(dev, 1,
 689                         "swiotlb addr %pad+%zu overflow (mask %llx, bus limit %llx).\n",
 690                         &dma_addr, size, *dev->dma_mask, dev->bus_dma_limit);
 691                 return DMA_MAPPING_ERROR;
 692         }
 693
 694         if (!dev_is_dma_coherent(dev) && !(attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC))
 695                 arch_sync_dma_for_device(swiotlb_addr, size, dir);
 696         return dma_addr;
 697 }
 698
 699 size_t swiotlb_max_mapping_size(struct device *dev)
 700 {
 701         return ((size_t)IO_TLB_SIZE) * IO_TLB_SEGSIZE;
 702 }
 703
 704 bool is_swiotlb_active(struct device *dev)
 705 {
 706         struct io_tlb_mem *mem = dev->dma_io_tlb_mem;
 707
 708         return mem && mem->nslabs;
 709 }
 710 EXPORT_SYMBOL_GPL(is_swiotlb_active);
 711
 712 #ifdef CONFIG_DEBUG_FS
 713 static struct dentry *debugfs_dir;
 714
 715 static void swiotlb_create_debugfs_files(struct io_tlb_mem *mem)
 716 {
 717         debugfs_create_ulong("io_tlb_nslabs", 0400, mem->debugfs, &mem->nslabs);
 718         debugfs_create_ulong("io_tlb_used", 0400, mem->debugfs, &mem->used);
 719 }
 720
 721 static int __init swiotlb_create_default_debugfs(void)
 722 {
 723         struct io_tlb_mem *mem = &io_tlb_default_mem;
 724
 725         debugfs_dir = debugfs_create_dir("swiotlb", NULL);
 726         if (mem->nslabs) {
 727                 mem->debugfs = debugfs_dir;
 728                 swiotlb_create_debugfs_files(mem);
 729         }
 730         return 0;
 731 }
 732
 733 late_initcall(swiotlb_create_default_debugfs);
 734
 735 #endif
 736
 737 #ifdef CONFIG_DMA_RESTRICTED_POOL
 738
 739 #ifdef CONFIG_DEBUG_FS
 740 static void rmem_swiotlb_debugfs_init(struct reserved_mem *rmem)
 741 {
 742         struct io_tlb_mem *mem = rmem->priv;
 743
 744         mem->debugfs = debugfs_create_dir(rmem->name, debugfs_dir);
 745         swiotlb_create_debugfs_files(mem);
 746 }
 747 #else
 748 static void rmem_swiotlb_debugfs_init(struct reserved_mem *rmem)
 749 {
 750 }
 751 #endif
 752
 753 struct page *swiotlb_alloc(struct device *dev, size_t size)
 754 {
 755         struct io_tlb_mem *mem = dev->dma_io_tlb_mem;
 756         phys_addr_t tlb_addr;
 757         int index;
 758
 759         if (!mem)
 760                 return NULL;
 761
 762         index = swiotlb_find_slots(dev, 0, size);
 763         if (index == -1)
 764                 return NULL;
 765
 766         tlb_addr = slot_addr(mem->start, index);
 767
 768         return pfn_to_page(PFN_DOWN(tlb_addr));
 769 }
 770
 771 bool swiotlb_free(struct device *dev, struct page *page, size_t size)
 772 {
 773         phys_addr_t tlb_addr = page_to_phys(page);
 774
 775         if (!is_swiotlb_buffer(dev, tlb_addr))
 776                 return false;
 777
 778         swiotlb_release_slots(dev, tlb_addr);
 779
 780         return true;
 781 }
 782
 783 static int rmem_swiotlb_device_init(struct reserved_mem *rmem,
 784                                     struct device *dev)
 785 {
 786         struct io_tlb_mem *mem = rmem->priv;
 787         unsigned long nslabs = rmem->size >> IO_TLB_SHIFT;
 788
 789         /*
 790          * Since multiple devices can share the same pool, the private data,
 791          * io_tlb_mem struct, will be initialized by the first device attached
 792          * to it.
 793          */
 794         if (!mem) {
 795                 mem = kzalloc(sizeof(*mem), GFP_KERNEL);
 796                 if (!mem)
 797                         return -ENOMEM;
 798
 799                 mem->slots = kzalloc(array_size(sizeof(*mem->slots), nslabs),
 800                                      GFP_KERNEL);
 801                 if (!mem->slots) {
 802                         kfree(mem);
 803                         return -ENOMEM;
 804                 }
 805
 806                 set_memory_decrypted((unsigned long)phys_to_virt(rmem->base),
 807                                      rmem->size >> PAGE_SHIFT);
 808                 swiotlb_init_io_tlb_mem(mem, rmem->base, nslabs, false);
 809                 mem->force_bounce = true;
 810                 mem->for_alloc = true;
 811
 812                 rmem->priv = mem;
 813
 814                 rmem_swiotlb_debugfs_init(rmem);
 815         }
 816
 817         dev->dma_io_tlb_mem = mem;
 818
 819         return 0;
 820 }
 821
 822 static void rmem_swiotlb_device_release(struct reserved_mem *rmem,
 823                                         struct device *dev)
 824 {
 825         dev->dma_io_tlb_mem = &io_tlb_default_mem;
 826 }
 827
 828 static const struct reserved_mem_ops rmem_swiotlb_ops = {
 829         .device_init = rmem_swiotlb_device_init,
 830         .device_release = rmem_swiotlb_device_release,
 831 };
 832
 833 static int __init rmem_swiotlb_setup(struct reserved_mem *rmem)
 834 {
 835         unsigned long node = rmem->fdt_node;
 836
 837         if (of_get_flat_dt_prop(node, "reusable", NULL) ||
 838             of_get_flat_dt_prop(node, "linux,cma-default", NULL) ||
 839             of_get_flat_dt_prop(node, "linux,dma-default", NULL) ||
 840             of_get_flat_dt_prop(node, "no-map", NULL))
 841                 return -EINVAL;
 842
 843         if (PageHighMem(pfn_to_page(PHYS_PFN(rmem->base)))) {
 844                 pr_err("Restricted DMA pool must be accessible within the linear mapping.");
 845                 return -EINVAL;
 846         }
 847
 848         rmem->ops = &rmem_swiotlb_ops;
 849         pr_info("Reserved memory: created restricted DMA pool at %pa, size %ld MiB\n",
 850                 &rmem->base, (unsigned long)rmem->size / SZ_1M);
 851         return 0;
 852 }
 853
 854 RESERVEDMEM_OF_DECLARE(dma, "restricted-dma-pool", rmem_swiotlb_setup);
 855 #endif /* CONFIG_DMA_RESTRICTED_POOL */