]> git.karo-electronics.de Git - karo-tx-linux.git/blob - drivers/xen/swiotlb-xen.c
Input: edt-ft5x06 - add support for M09 firmware version
[karo-tx-linux.git] / drivers / xen / swiotlb-xen.c
1 /*
2  *  Copyright 2010
3  *  by Konrad Rzeszutek Wilk <konrad.wilk@oracle.com>
4  *
5  * This code provides a IOMMU for Xen PV guests with PCI passthrough.
6  *
7  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
8  * it under the terms of the GNU General Public License v2.0 as published by
9  * the Free Software Foundation
10  *
11  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14  * GNU General Public License for more details.
15  *
16  * PV guests under Xen are running in an non-contiguous memory architecture.
17  *
18  * When PCI pass-through is utilized, this necessitates an IOMMU for
19  * translating bus (DMA) to virtual and vice-versa and also providing a
20  * mechanism to have contiguous pages for device drivers operations (say DMA
21  * operations).
22  *
23  * Specifically, under Xen the Linux idea of pages is an illusion. It
24  * assumes that pages start at zero and go up to the available memory. To
25  * help with that, the Linux Xen MMU provides a lookup mechanism to
26  * translate the page frame numbers (PFN) to machine frame numbers (MFN)
27  * and vice-versa. The MFN are the "real" frame numbers. Furthermore
28  * memory is not contiguous. Xen hypervisor stitches memory for guests
29  * from different pools, which means there is no guarantee that PFN==MFN
30  * and PFN+1==MFN+1. Lastly with Xen 4.0, pages (in debug mode) are
31  * allocated in descending order (high to low), meaning the guest might
32  * never get any MFN's under the 4GB mark.
33  *
34  */
35
36 #define pr_fmt(fmt) "xen:" KBUILD_MODNAME ": " fmt
37
38 #include <linux/bootmem.h>
39 #include <linux/dma-mapping.h>
40 #include <linux/export.h>
41 #include <xen/swiotlb-xen.h>
42 #include <xen/page.h>
43 #include <xen/xen-ops.h>
44 #include <xen/hvc-console.h>
45
46 #include <trace/events/swiotlb.h>
47 /*
48  * Used to do a quick range check in swiotlb_tbl_unmap_single and
49  * swiotlb_tbl_sync_single_*, to see if the memory was in fact allocated by this
50  * API.
51  */
52
53 static char *xen_io_tlb_start, *xen_io_tlb_end;
54 static unsigned long xen_io_tlb_nslabs;
55 /*
56  * Quick lookup value of the bus address of the IOTLB.
57  */
58
59 static u64 start_dma_addr;
60
61 static dma_addr_t xen_phys_to_bus(phys_addr_t paddr)
62 {
63         return phys_to_machine(XPADDR(paddr)).maddr;
64 }
65
66 static phys_addr_t xen_bus_to_phys(dma_addr_t baddr)
67 {
68         return machine_to_phys(XMADDR(baddr)).paddr;
69 }
70
71 static dma_addr_t xen_virt_to_bus(void *address)
72 {
73         return xen_phys_to_bus(virt_to_phys(address));
74 }
75
76 static int check_pages_physically_contiguous(unsigned long pfn,
77                                              unsigned int offset,
78                                              size_t length)
79 {
80         unsigned long next_mfn;
81         int i;
82         int nr_pages;
83
84         next_mfn = pfn_to_mfn(pfn);
85         nr_pages = (offset + length + PAGE_SIZE-1) >> PAGE_SHIFT;
86
87         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
88                 if (pfn_to_mfn(++pfn) != ++next_mfn)
89                         return 0;
90         }
91         return 1;
92 }
93
94 static int range_straddles_page_boundary(phys_addr_t p, size_t size)
95 {
96         unsigned long pfn = PFN_DOWN(p);
97         unsigned int offset = p & ~PAGE_MASK;
98
99         if (offset + size <= PAGE_SIZE)
100                 return 0;
101         if (check_pages_physically_contiguous(pfn, offset, size))
102                 return 0;
103         return 1;
104 }
105
106 static int is_xen_swiotlb_buffer(dma_addr_t dma_addr)
107 {
108         unsigned long mfn = PFN_DOWN(dma_addr);
109         unsigned long pfn = mfn_to_local_pfn(mfn);
110         phys_addr_t paddr;
111
112         /* If the address is outside our domain, it CAN
113          * have the same virtual address as another address
114          * in our domain. Therefore _only_ check address within our domain.
115          */
116         if (pfn_valid(pfn)) {
117                 paddr = PFN_PHYS(pfn);
118                 return paddr >= virt_to_phys(xen_io_tlb_start) &&
119                        paddr < virt_to_phys(xen_io_tlb_end);
120         }
121         return 0;
122 }
123
124 static int max_dma_bits = 32;
125
126 static int
127 xen_swiotlb_fixup(void *buf, size_t size, unsigned long nslabs)
128 {
129         int i, rc;
130         int dma_bits;
131
132         dma_bits = get_order(IO_TLB_SEGSIZE << IO_TLB_SHIFT) + PAGE_SHIFT;
133
134         i = 0;
135         do {
136                 int slabs = min(nslabs - i, (unsigned long)IO_TLB_SEGSIZE);
137
138                 do {
139                         rc = xen_create_contiguous_region(
140                                 (unsigned long)buf + (i << IO_TLB_SHIFT),
141                                 get_order(slabs << IO_TLB_SHIFT),
142                                 dma_bits);
143                 } while (rc && dma_bits++ < max_dma_bits);
144                 if (rc)
145                         return rc;
146
147                 i += slabs;
148         } while (i < nslabs);
149         return 0;
150 }
151 static unsigned long xen_set_nslabs(unsigned long nr_tbl)
152 {
153         if (!nr_tbl) {
154                 xen_io_tlb_nslabs = (64 * 1024 * 1024 >> IO_TLB_SHIFT);
155                 xen_io_tlb_nslabs = ALIGN(xen_io_tlb_nslabs, IO_TLB_SEGSIZE);
156         } else
157                 xen_io_tlb_nslabs = nr_tbl;
158
159         return xen_io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT;
160 }
161
162 enum xen_swiotlb_err {
163         XEN_SWIOTLB_UNKNOWN = 0,
164         XEN_SWIOTLB_ENOMEM,
165         XEN_SWIOTLB_EFIXUP
166 };
167
168 static const char *xen_swiotlb_error(enum xen_swiotlb_err err)
169 {
170         switch (err) {
171         case XEN_SWIOTLB_ENOMEM:
172                 return "Cannot allocate Xen-SWIOTLB buffer\n";
173         case XEN_SWIOTLB_EFIXUP:
174                 return "Failed to get contiguous memory for DMA from Xen!\n"\
175                     "You either: don't have the permissions, do not have"\
176                     " enough free memory under 4GB, or the hypervisor memory"\
177                     " is too fragmented!";
178         default:
179                 break;
180         }
181         return "";
182 }
183 int __ref xen_swiotlb_init(int verbose, bool early)
184 {
185         unsigned long bytes, order;
186         int rc = -ENOMEM;
187         enum xen_swiotlb_err m_ret = XEN_SWIOTLB_UNKNOWN;
188         unsigned int repeat = 3;
189
190         xen_io_tlb_nslabs = swiotlb_nr_tbl();
191 retry:
192         bytes = xen_set_nslabs(xen_io_tlb_nslabs);
193         order = get_order(xen_io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT);
194         /*
195          * Get IO TLB memory from any location.
196          */
197         if (early)
198                 xen_io_tlb_start = alloc_bootmem_pages(PAGE_ALIGN(bytes));
199         else {
200 #define SLABS_PER_PAGE (1 << (PAGE_SHIFT - IO_TLB_SHIFT))
201 #define IO_TLB_MIN_SLABS ((1<<20) >> IO_TLB_SHIFT)
202                 while ((SLABS_PER_PAGE << order) > IO_TLB_MIN_SLABS) {
203                         xen_io_tlb_start = (void *)__get_free_pages(__GFP_NOWARN, order);
204                         if (xen_io_tlb_start)
205                                 break;
206                         order--;
207                 }
208                 if (order != get_order(bytes)) {
209                         pr_warn("Warning: only able to allocate %ld MB for software IO TLB\n",
210                                 (PAGE_SIZE << order) >> 20);
211                         xen_io_tlb_nslabs = SLABS_PER_PAGE << order;
212                         bytes = xen_io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT;
213                 }
214         }
215         if (!xen_io_tlb_start) {
216                 m_ret = XEN_SWIOTLB_ENOMEM;
217                 goto error;
218         }
219         xen_io_tlb_end = xen_io_tlb_start + bytes;
220         /*
221          * And replace that memory with pages under 4GB.
222          */
223         rc = xen_swiotlb_fixup(xen_io_tlb_start,
224                                bytes,
225                                xen_io_tlb_nslabs);
226         if (rc) {
227                 if (early)
228                         free_bootmem(__pa(xen_io_tlb_start), PAGE_ALIGN(bytes));
229                 else {
230                         free_pages((unsigned long)xen_io_tlb_start, order);
231                         xen_io_tlb_start = NULL;
232                 }
233                 m_ret = XEN_SWIOTLB_EFIXUP;
234                 goto error;
235         }
236         start_dma_addr = xen_virt_to_bus(xen_io_tlb_start);
237         if (early) {
238                 if (swiotlb_init_with_tbl(xen_io_tlb_start, xen_io_tlb_nslabs,
239                          verbose))
240                         panic("Cannot allocate SWIOTLB buffer");
241                 rc = 0;
242         } else
243                 rc = swiotlb_late_init_with_tbl(xen_io_tlb_start, xen_io_tlb_nslabs);
244         return rc;
245 error:
246         if (repeat--) {
247                 xen_io_tlb_nslabs = max(1024UL, /* Min is 2MB */
248                                         (xen_io_tlb_nslabs >> 1));
249                 pr_info("Lowering to %luMB\n",
250                         (xen_io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT) >> 20);
251                 goto retry;
252         }
253         pr_err("%s (rc:%d)\n", xen_swiotlb_error(m_ret), rc);
254         if (early)
255                 panic("%s (rc:%d)", xen_swiotlb_error(m_ret), rc);
256         else
257                 free_pages((unsigned long)xen_io_tlb_start, order);
258         return rc;
259 }
260 void *
261 xen_swiotlb_alloc_coherent(struct device *hwdev, size_t size,
262                            dma_addr_t *dma_handle, gfp_t flags,
263                            struct dma_attrs *attrs)
264 {
265         void *ret;
266         int order = get_order(size);
267         u64 dma_mask = DMA_BIT_MASK(32);
268         unsigned long vstart;
269         phys_addr_t phys;
270         dma_addr_t dev_addr;
271
272         /*
273         * Ignore region specifiers - the kernel's ideas of
274         * pseudo-phys memory layout has nothing to do with the
275         * machine physical layout.  We can't allocate highmem
276         * because we can't return a pointer to it.
277         */
278         flags &= ~(__GFP_DMA | __GFP_HIGHMEM);
279
280         if (dma_alloc_from_coherent(hwdev, size, dma_handle, &ret))
281                 return ret;
282
283         vstart = __get_free_pages(flags, order);
284         ret = (void *)vstart;
285
286         if (!ret)
287                 return ret;
288
289         if (hwdev && hwdev->coherent_dma_mask)
290                 dma_mask = dma_alloc_coherent_mask(hwdev, flags);
291
292         phys = virt_to_phys(ret);
293         dev_addr = xen_phys_to_bus(phys);
294         if (((dev_addr + size - 1 <= dma_mask)) &&
295             !range_straddles_page_boundary(phys, size))
296                 *dma_handle = dev_addr;
297         else {
298                 if (xen_create_contiguous_region(vstart, order,
299                                                  fls64(dma_mask)) != 0) {
300                         free_pages(vstart, order);
301                         return NULL;
302                 }
303                 *dma_handle = virt_to_machine(ret).maddr;
304         }
305         memset(ret, 0, size);
306         return ret;
307 }
308 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_swiotlb_alloc_coherent);
309
310 void
311 xen_swiotlb_free_coherent(struct device *hwdev, size_t size, void *vaddr,
312                           dma_addr_t dev_addr, struct dma_attrs *attrs)
313 {
314         int order = get_order(size);
315         phys_addr_t phys;
316         u64 dma_mask = DMA_BIT_MASK(32);
317
318         if (dma_release_from_coherent(hwdev, order, vaddr))
319                 return;
320
321         if (hwdev && hwdev->coherent_dma_mask)
322                 dma_mask = hwdev->coherent_dma_mask;
323
324         phys = virt_to_phys(vaddr);
325
326         if (((dev_addr + size - 1 > dma_mask)) ||
327             range_straddles_page_boundary(phys, size))
328                 xen_destroy_contiguous_region((unsigned long)vaddr, order);
329
330         free_pages((unsigned long)vaddr, order);
331 }
332 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_swiotlb_free_coherent);
333
334
335 /*
336  * Map a single buffer of the indicated size for DMA in streaming mode.  The
337  * physical address to use is returned.
338  *
339  * Once the device is given the dma address, the device owns this memory until
340  * either xen_swiotlb_unmap_page or xen_swiotlb_dma_sync_single is performed.
341  */
342 dma_addr_t xen_swiotlb_map_page(struct device *dev, struct page *page,
343                                 unsigned long offset, size_t size,
344                                 enum dma_data_direction dir,
345                                 struct dma_attrs *attrs)
346 {
347         phys_addr_t map, phys = page_to_phys(page) + offset;
348         dma_addr_t dev_addr = xen_phys_to_bus(phys);
349
350         BUG_ON(dir == DMA_NONE);
351         /*
352          * If the address happens to be in the device's DMA window,
353          * we can safely return the device addr and not worry about bounce
354          * buffering it.
355          */
356         if (dma_capable(dev, dev_addr, size) &&
357             !range_straddles_page_boundary(phys, size) && !swiotlb_force)
358                 return dev_addr;
359
360         /*
361          * Oh well, have to allocate and map a bounce buffer.
362          */
363         trace_swiotlb_bounced(dev, dev_addr, size, swiotlb_force);
364
365         map = swiotlb_tbl_map_single(dev, start_dma_addr, phys, size, dir);
366         if (map == SWIOTLB_MAP_ERROR)
367                 return DMA_ERROR_CODE;
368
369         dev_addr = xen_phys_to_bus(map);
370
371         /*
372          * Ensure that the address returned is DMA'ble
373          */
374         if (!dma_capable(dev, dev_addr, size)) {
375                 swiotlb_tbl_unmap_single(dev, map, size, dir);
376                 dev_addr = 0;
377         }
378         return dev_addr;
379 }
380 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_swiotlb_map_page);
381
382 /*
383  * Unmap a single streaming mode DMA translation.  The dma_addr and size must
384  * match what was provided for in a previous xen_swiotlb_map_page call.  All
385  * other usages are undefined.
386  *
387  * After this call, reads by the cpu to the buffer are guaranteed to see
388  * whatever the device wrote there.
389  */
390 static void xen_unmap_single(struct device *hwdev, dma_addr_t dev_addr,
391                              size_t size, enum dma_data_direction dir)
392 {
393         phys_addr_t paddr = xen_bus_to_phys(dev_addr);
394
395         BUG_ON(dir == DMA_NONE);
396
397         /* NOTE: We use dev_addr here, not paddr! */
398         if (is_xen_swiotlb_buffer(dev_addr)) {
399                 swiotlb_tbl_unmap_single(hwdev, paddr, size, dir);
400                 return;
401         }
402
403         if (dir != DMA_FROM_DEVICE)
404                 return;
405
406         /*
407          * phys_to_virt doesn't work with hihgmem page but we could
408          * call dma_mark_clean() with hihgmem page here. However, we
409          * are fine since dma_mark_clean() is null on POWERPC. We can
410          * make dma_mark_clean() take a physical address if necessary.
411          */
412         dma_mark_clean(phys_to_virt(paddr), size);
413 }
414
415 void xen_swiotlb_unmap_page(struct device *hwdev, dma_addr_t dev_addr,
416                             size_t size, enum dma_data_direction dir,
417                             struct dma_attrs *attrs)
418 {
419         xen_unmap_single(hwdev, dev_addr, size, dir);
420 }
421 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_swiotlb_unmap_page);
422
423 /*
424  * Make physical memory consistent for a single streaming mode DMA translation
425  * after a transfer.
426  *
427  * If you perform a xen_swiotlb_map_page() but wish to interrogate the buffer
428  * using the cpu, yet do not wish to teardown the dma mapping, you must
429  * call this function before doing so.  At the next point you give the dma
430  * address back to the card, you must first perform a
431  * xen_swiotlb_dma_sync_for_device, and then the device again owns the buffer
432  */
433 static void
434 xen_swiotlb_sync_single(struct device *hwdev, dma_addr_t dev_addr,
435                         size_t size, enum dma_data_direction dir,
436                         enum dma_sync_target target)
437 {
438         phys_addr_t paddr = xen_bus_to_phys(dev_addr);
439
440         BUG_ON(dir == DMA_NONE);
441
442         /* NOTE: We use dev_addr here, not paddr! */
443         if (is_xen_swiotlb_buffer(dev_addr)) {
444                 swiotlb_tbl_sync_single(hwdev, paddr, size, dir, target);
445                 return;
446         }
447
448         if (dir != DMA_FROM_DEVICE)
449                 return;
450
451         dma_mark_clean(phys_to_virt(paddr), size);
452 }
453
454 void
455 xen_swiotlb_sync_single_for_cpu(struct device *hwdev, dma_addr_t dev_addr,
456                                 size_t size, enum dma_data_direction dir)
457 {
458         xen_swiotlb_sync_single(hwdev, dev_addr, size, dir, SYNC_FOR_CPU);
459 }
460 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_swiotlb_sync_single_for_cpu);
461
462 void
463 xen_swiotlb_sync_single_for_device(struct device *hwdev, dma_addr_t dev_addr,
464                                    size_t size, enum dma_data_direction dir)
465 {
466         xen_swiotlb_sync_single(hwdev, dev_addr, size, dir, SYNC_FOR_DEVICE);
467 }
468 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_swiotlb_sync_single_for_device);
469
470 /*
471  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
472  * This is the scatter-gather version of the above xen_swiotlb_map_page
473  * interface.  Here the scatter gather list elements are each tagged with the
474  * appropriate dma address and length.  They are obtained via
475  * sg_dma_{address,length}(SG).
476  *
477  * NOTE: An implementation may be able to use a smaller number of
478  *       DMA address/length pairs than there are SG table elements.
479  *       (for example via virtual mapping capabilities)
480  *       The routine returns the number of addr/length pairs actually
481  *       used, at most nents.
482  *
483  * Device ownership issues as mentioned above for xen_swiotlb_map_page are the
484  * same here.
485  */
486 int
487 xen_swiotlb_map_sg_attrs(struct device *hwdev, struct scatterlist *sgl,
488                          int nelems, enum dma_data_direction dir,
489                          struct dma_attrs *attrs)
490 {
491         struct scatterlist *sg;
492         int i;
493
494         BUG_ON(dir == DMA_NONE);
495
496         for_each_sg(sgl, sg, nelems, i) {
497                 phys_addr_t paddr = sg_phys(sg);
498                 dma_addr_t dev_addr = xen_phys_to_bus(paddr);
499
500                 if (swiotlb_force ||
501                     !dma_capable(hwdev, dev_addr, sg->length) ||
502                     range_straddles_page_boundary(paddr, sg->length)) {
503                         phys_addr_t map = swiotlb_tbl_map_single(hwdev,
504                                                                  start_dma_addr,
505                                                                  sg_phys(sg),
506                                                                  sg->length,
507                                                                  dir);
508                         if (map == SWIOTLB_MAP_ERROR) {
509                                 /* Don't panic here, we expect map_sg users
510                                    to do proper error handling. */
511                                 xen_swiotlb_unmap_sg_attrs(hwdev, sgl, i, dir,
512                                                            attrs);
513                                 sg_dma_len(sgl) = 0;
514                                 return DMA_ERROR_CODE;
515                         }
516                         sg->dma_address = xen_phys_to_bus(map);
517                 } else
518                         sg->dma_address = dev_addr;
519                 sg_dma_len(sg) = sg->length;
520         }
521         return nelems;
522 }
523 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_swiotlb_map_sg_attrs);
524
525 /*
526  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, cpu read rules
527  * concerning calls here are the same as for swiotlb_unmap_page() above.
528  */
529 void
530 xen_swiotlb_unmap_sg_attrs(struct device *hwdev, struct scatterlist *sgl,
531                            int nelems, enum dma_data_direction dir,
532                            struct dma_attrs *attrs)
533 {
534         struct scatterlist *sg;
535         int i;
536
537         BUG_ON(dir == DMA_NONE);
538
539         for_each_sg(sgl, sg, nelems, i)
540                 xen_unmap_single(hwdev, sg->dma_address, sg_dma_len(sg), dir);
541
542 }
543 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_swiotlb_unmap_sg_attrs);
544
545 /*
546  * Make physical memory consistent for a set of streaming mode DMA translations
547  * after a transfer.
548  *
549  * The same as swiotlb_sync_single_* but for a scatter-gather list, same rules
550  * and usage.
551  */
552 static void
553 xen_swiotlb_sync_sg(struct device *hwdev, struct scatterlist *sgl,
554                     int nelems, enum dma_data_direction dir,
555                     enum dma_sync_target target)
556 {
557         struct scatterlist *sg;
558         int i;
559
560         for_each_sg(sgl, sg, nelems, i)
561                 xen_swiotlb_sync_single(hwdev, sg->dma_address,
562                                         sg_dma_len(sg), dir, target);
563 }
564
565 void
566 xen_swiotlb_sync_sg_for_cpu(struct device *hwdev, struct scatterlist *sg,
567                             int nelems, enum dma_data_direction dir)
568 {
569         xen_swiotlb_sync_sg(hwdev, sg, nelems, dir, SYNC_FOR_CPU);
570 }
571 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_swiotlb_sync_sg_for_cpu);
572
573 void
574 xen_swiotlb_sync_sg_for_device(struct device *hwdev, struct scatterlist *sg,
575                                int nelems, enum dma_data_direction dir)
576 {
577         xen_swiotlb_sync_sg(hwdev, sg, nelems, dir, SYNC_FOR_DEVICE);
578 }
579 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_swiotlb_sync_sg_for_device);
580
581 int
582 xen_swiotlb_dma_mapping_error(struct device *hwdev, dma_addr_t dma_addr)
583 {
584         return !dma_addr;
585 }
586 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_swiotlb_dma_mapping_error);
587
588 /*
589  * Return whether the given device DMA address mask can be supported
590  * properly.  For example, if your device can only drive the low 24-bits
591  * during bus mastering, then you would pass 0x00ffffff as the mask to
592  * this function.
593  */
594 int
595 xen_swiotlb_dma_supported(struct device *hwdev, u64 mask)
596 {
597         return xen_virt_to_bus(xen_io_tlb_end - 1) <= mask;
598 }
599 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_swiotlb_dma_supported);