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 <Asit.K.Mallick@intel.com>
   8  * Copyright (C) 2000 Goutham Rao <goutham.rao@intel.com>
   9  * Copyright (C) 2000, 2003 Hewlett-Packard Co
  10  *      David Mosberger-Tang <davidm@hpl.hp.com>
  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/mm.h>
  26 #include <linux/export.h>
  27 #include <linux/spinlock.h>
  28 #include <linux/string.h>
  29 #include <linux/swiotlb.h>
  30 #include <linux/pfn.h>
  31 #include <linux/types.h>
  32 #include <linux/ctype.h>
  33 #include <linux/highmem.h>
  34 #include <linux/gfp.h>
  35 #include <linux/scatterlist.h>
  36 #include <linux/mem_encrypt.h>
  37 #include <linux/set_memory.h>
  38 #ifdef CONFIG_DEBUG_FS
  39 #include <linux/debugfs.h>
  40 #endif
  41
  42 #include <asm/io.h>
  43 #include <asm/dma.h>
  44
  45 #include <linux/init.h>
  46 #include <linux/memblock.h>
  47 #include <linux/iommu-helper.h>
  48
  49 #define CREATE_TRACE_POINTS
  50 #include <trace/events/swiotlb.h>
  51
  52 #define OFFSET(val,align) ((unsigned long)      \
  53                            ( (val) & ( (align) - 1)))
  54
  55 #define SLABS_PER_PAGE (1 << (PAGE_SHIFT - IO_TLB_SHIFT))
  56
  57 /*
  58  * Minimum IO TLB size to bother booting with.  Systems with mainly
  59  * 64bit capable cards will only lightly use the swiotlb.  If we can't
  60  * allocate a contiguous 1MB, we're probably in trouble anyway.
  61  */
  62 #define IO_TLB_MIN_SLABS ((1<<20) >> IO_TLB_SHIFT)
  63
  64 enum swiotlb_force swiotlb_force;
  65
  66 /*
  67  * Used to do a quick range check in swiotlb_tbl_unmap_single and
  68  * swiotlb_tbl_sync_single_*, to see if the memory was in fact allocated by this
  69  * API.
  70  */
  71 phys_addr_t io_tlb_start, io_tlb_end;
  72
  73 /*
  74  * The number of IO TLB blocks (in groups of 64) between io_tlb_start and
  75  * io_tlb_end.  This is command line adjustable via setup_io_tlb_npages.
  76  */
  77 static unsigned long io_tlb_nslabs;
  78
  79 /*
  80  * The number of used IO TLB block
  81  */
  82 static unsigned long io_tlb_used;
  83
  84 /*
  85  * This is a free list describing the number of free entries available from
  86  * each index
  87  */
  88 static unsigned int *io_tlb_list;
  89 static unsigned int io_tlb_index;
  90
  91 /*
  92  * Max segment that we can provide which (if pages are contingous) will
  93  * not be bounced (unless SWIOTLB_FORCE is set).
  94  */
  95 unsigned int max_segment;
  96
  97 /*
  98  * We need to save away the original address corresponding to a mapped entry
  99  * for the sync operations.
 100  */
 101 #define INVALID_PHYS_ADDR (~(phys_addr_t)0)
 102 static phys_addr_t *io_tlb_orig_addr;
 103
 104 /*
 105  * Protect the above data structures in the map and unmap calls
 106  */
 107 static DEFINE_SPINLOCK(io_tlb_lock);
 108
 109 static int late_alloc;
 110
 111 static int __init
 112 setup_io_tlb_npages(char *str)
 113 {
 114         if (isdigit(*str)) {
 115                 io_tlb_nslabs = simple_strtoul(str, &str, 0);
 116                 /* avoid tail segment of size < IO_TLB_SEGSIZE */
 117                 io_tlb_nslabs = ALIGN(io_tlb_nslabs, IO_TLB_SEGSIZE);
 118         }
 119         if (*str == ',')
 120                 ++str;
 121         if (!strcmp(str, "force")) {
 122                 swiotlb_force = SWIOTLB_FORCE;
 123         } else if (!strcmp(str, "noforce")) {
 124                 swiotlb_force = SWIOTLB_NO_FORCE;
 125                 io_tlb_nslabs = 1;
 126         }
 127
 128         return 0;
 129 }
 130 early_param("swiotlb", setup_io_tlb_npages);
 131
 132 static bool no_iotlb_memory;
 133
 134 unsigned long swiotlb_nr_tbl(void)
 135 {
 136         return unlikely(no_iotlb_memory) ? 0 : io_tlb_nslabs;
 137 }
 138 EXPORT_SYMBOL_GPL(swiotlb_nr_tbl);
 139
 140 unsigned int swiotlb_max_segment(void)
 141 {
 142         return unlikely(no_iotlb_memory) ? 0 : max_segment;
 143 }
 144 EXPORT_SYMBOL_GPL(swiotlb_max_segment);
 145
 146 void swiotlb_set_max_segment(unsigned int val)
 147 {
 148         if (swiotlb_force == SWIOTLB_FORCE)
 149                 max_segment = 1;
 150         else
 151                 max_segment = rounddown(val, PAGE_SIZE);
 152 }
 153
 154 /* default to 64MB */
 155 #define IO_TLB_DEFAULT_SIZE (64UL<<20)
 156 unsigned long swiotlb_size_or_default(void)
 157 {
 158         unsigned long size;
 159
 160         size = io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT;
 161
 162         return size ? size : (IO_TLB_DEFAULT_SIZE);
 163 }
 164
 165 void swiotlb_print_info(void)
 166 {
 167         unsigned long bytes = io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT;
 168
 169         if (no_iotlb_memory) {
 170                 pr_warn("No low mem\n");
 171                 return;
 172         }
 173
 174         pr_info("mapped [mem %#010llx-%#010llx] (%luMB)\n",
 175                (unsigned long long)io_tlb_start,
 176                (unsigned long long)io_tlb_end,
 177                bytes >> 20);
 178 }
 179
 180 /*
 181  * Early SWIOTLB allocation may be too early to allow an architecture to
 182  * perform the desired operations.  This function allows the architecture to
 183  * call SWIOTLB when the operations are possible.  It needs to be called
 184  * before the SWIOTLB memory is used.
 185  */
 186 void __init swiotlb_update_mem_attributes(void)
 187 {
 188         void *vaddr;
 189         unsigned long bytes;
 190
 191         if (no_iotlb_memory || late_alloc)
 192                 return;
 193
 194         vaddr = phys_to_virt(io_tlb_start);
 195         bytes = PAGE_ALIGN(io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT);
 196         set_memory_decrypted((unsigned long)vaddr, bytes >> PAGE_SHIFT);
 197         memset(vaddr, 0, bytes);
 198 }
 199
 200 int __init swiotlb_init_with_tbl(char *tlb, unsigned long nslabs, int verbose)
 201 {
 202         unsigned long i, bytes;
 203         size_t alloc_size;
 204
 205         bytes = nslabs << IO_TLB_SHIFT;
 206
 207         io_tlb_nslabs = nslabs;
 208         io_tlb_start = __pa(tlb);
 209         io_tlb_end = io_tlb_start + bytes;
 210
 211         /*
 212          * Allocate and initialize the free list array.  This array is used
 213          * to find contiguous free memory regions of size up to IO_TLB_SEGSIZE
 214          * between io_tlb_start and io_tlb_end.
 215          */
 216         alloc_size = PAGE_ALIGN(io_tlb_nslabs * sizeof(int));
 217         io_tlb_list = memblock_alloc(alloc_size, PAGE_SIZE);
 218         if (!io_tlb_list)
 219                 panic("%s: Failed to allocate %zu bytes align=0x%lx\n",
 220                       __func__, alloc_size, PAGE_SIZE);
 221
 222         alloc_size = PAGE_ALIGN(io_tlb_nslabs * sizeof(phys_addr_t));
 223         io_tlb_orig_addr = memblock_alloc(alloc_size, PAGE_SIZE);
 224         if (!io_tlb_orig_addr)
 225                 panic("%s: Failed to allocate %zu bytes align=0x%lx\n",
 226                       __func__, alloc_size, PAGE_SIZE);
 227
 228         for (i = 0; i < io_tlb_nslabs; i++) {
 229                 io_tlb_list[i] = IO_TLB_SEGSIZE - OFFSET(i, IO_TLB_SEGSIZE);
 230                 io_tlb_orig_addr[i] = INVALID_PHYS_ADDR;
 231         }
 232         io_tlb_index = 0;
 233         no_iotlb_memory = false;
 234
 235         if (verbose)
 236                 swiotlb_print_info();
 237
 238         swiotlb_set_max_segment(io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT);
 239         return 0;
 240 }
 241
 242 /*
 243  * Statically reserve bounce buffer space and initialize bounce buffer data
 244  * structures for the software IO TLB used to implement the DMA API.
 245  */
 246 void  __init
 247 swiotlb_init(int verbose)
 248 {
 249         size_t default_size = IO_TLB_DEFAULT_SIZE;
 250         unsigned char *vstart;
 251         unsigned long bytes;
 252
 253         if (!io_tlb_nslabs) {
 254                 io_tlb_nslabs = (default_size >> IO_TLB_SHIFT);
 255                 io_tlb_nslabs = ALIGN(io_tlb_nslabs, IO_TLB_SEGSIZE);
 256         }
 257
 258         bytes = io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT;
 259
 260         /* Get IO TLB memory from the low pages */
 261         vstart = memblock_alloc_low(PAGE_ALIGN(bytes), PAGE_SIZE);
 262         if (vstart && !swiotlb_init_with_tbl(vstart, io_tlb_nslabs, verbose))
 263                 return;
 264
 265         if (io_tlb_start) {
 266                 memblock_free_early(io_tlb_start,
 267                                     PAGE_ALIGN(io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT));
 268                 io_tlb_start = 0;
 269         }
 270         pr_warn("Cannot allocate buffer");
 271         no_iotlb_memory = true;
 272 }
 273
 274 /*
 275  * Systems with larger DMA zones (those that don't support ISA) can
 276  * initialize the swiotlb later using the slab allocator if needed.
 277  * This should be just like above, but with some error catching.
 278  */
 279 int
 280 swiotlb_late_init_with_default_size(size_t default_size)
 281 {
 282         unsigned long bytes, req_nslabs = io_tlb_nslabs;
 283         unsigned char *vstart = NULL;
 284         unsigned int order;
 285         int rc = 0;
 286
 287         if (!io_tlb_nslabs) {
 288                 io_tlb_nslabs = (default_size >> IO_TLB_SHIFT);
 289                 io_tlb_nslabs = ALIGN(io_tlb_nslabs, IO_TLB_SEGSIZE);
 290         }
 291
 292         /*
 293          * Get IO TLB memory from the low pages
 294          */
 295         order = get_order(io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT);
 296         io_tlb_nslabs = SLABS_PER_PAGE << order;
 297         bytes = io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT;
 298
 299         while ((SLABS_PER_PAGE << order) > IO_TLB_MIN_SLABS) {
 300                 vstart = (void *)__get_free_pages(GFP_DMA | __GFP_NOWARN,
 301                                                   order);
 302                 if (vstart)
 303                         break;
 304                 order--;
 305         }
 306
 307         if (!vstart) {
 308                 io_tlb_nslabs = req_nslabs;
 309                 return -ENOMEM;
 310         }
 311         if (order != get_order(bytes)) {
 312                 pr_warn("only able to allocate %ld MB\n",
 313                         (PAGE_SIZE << order) >> 20);
 314                 io_tlb_nslabs = SLABS_PER_PAGE << order;
 315         }
 316         rc = swiotlb_late_init_with_tbl(vstart, io_tlb_nslabs);
 317         if (rc)
 318                 free_pages((unsigned long)vstart, order);
 319
 320         return rc;
 321 }
 322
 323 static void swiotlb_cleanup(void)
 324 {
 325         io_tlb_end = 0;
 326         io_tlb_start = 0;
 327         io_tlb_nslabs = 0;
 328         max_segment = 0;
 329 }
 330
 331 int
 332 swiotlb_late_init_with_tbl(char *tlb, unsigned long nslabs)
 333 {
 334         unsigned long i, bytes;
 335
 336         bytes = nslabs << IO_TLB_SHIFT;
 337
 338         io_tlb_nslabs = nslabs;
 339         io_tlb_start = virt_to_phys(tlb);
 340         io_tlb_end = io_tlb_start + bytes;
 341
 342         set_memory_decrypted((unsigned long)tlb, bytes >> PAGE_SHIFT);
 343         memset(tlb, 0, bytes);
 344
 345         /*
 346          * Allocate and initialize the free list array.  This array is used
 347          * to find contiguous free memory regions of size up to IO_TLB_SEGSIZE
 348          * between io_tlb_start and io_tlb_end.
 349          */
 350         io_tlb_list = (unsigned int *)__get_free_pages(GFP_KERNEL,
 351                                       get_order(io_tlb_nslabs * sizeof(int)));
 352         if (!io_tlb_list)
 353                 goto cleanup3;
 354
 355         io_tlb_orig_addr = (phys_addr_t *)
 356                 __get_free_pages(GFP_KERNEL,
 357                                  get_order(io_tlb_nslabs *
 358                                            sizeof(phys_addr_t)));
 359         if (!io_tlb_orig_addr)
 360                 goto cleanup4;
 361
 362         for (i = 0; i < io_tlb_nslabs; i++) {
 363                 io_tlb_list[i] = IO_TLB_SEGSIZE - OFFSET(i, IO_TLB_SEGSIZE);
 364                 io_tlb_orig_addr[i] = INVALID_PHYS_ADDR;
 365         }
 366         io_tlb_index = 0;
 367         no_iotlb_memory = false;
 368
 369         swiotlb_print_info();
 370
 371         late_alloc = 1;
 372
 373         swiotlb_set_max_segment(io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT);
 374
 375         return 0;
 376
 377 cleanup4:
 378         free_pages((unsigned long)io_tlb_list, get_order(io_tlb_nslabs *
 379                                                          sizeof(int)));
 380         io_tlb_list = NULL;
 381 cleanup3:
 382         swiotlb_cleanup();
 383         return -ENOMEM;
 384 }
 385
 386 void __init swiotlb_exit(void)
 387 {
 388         if (!io_tlb_orig_addr)
 389                 return;
 390
 391         if (late_alloc) {
 392                 free_pages((unsigned long)io_tlb_orig_addr,
 393                            get_order(io_tlb_nslabs * sizeof(phys_addr_t)));
 394                 free_pages((unsigned long)io_tlb_list, get_order(io_tlb_nslabs *
 395                                                                  sizeof(int)));
 396                 free_pages((unsigned long)phys_to_virt(io_tlb_start),
 397                            get_order(io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT));
 398         } else {
 399                 memblock_free_late(__pa(io_tlb_orig_addr),
 400                                    PAGE_ALIGN(io_tlb_nslabs * sizeof(phys_addr_t)));
 401                 memblock_free_late(__pa(io_tlb_list),
 402                                    PAGE_ALIGN(io_tlb_nslabs * sizeof(int)));
 403                 memblock_free_late(io_tlb_start,
 404                                    PAGE_ALIGN(io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT));
 405         }
 406         swiotlb_cleanup();
 407 }
 408
 409 /*
 410  * Bounce: copy the swiotlb buffer from or back to the original dma location
 411  */
 412 static void swiotlb_bounce(phys_addr_t orig_addr, phys_addr_t tlb_addr,
 413                            size_t size, enum dma_data_direction dir)
 414 {
 415         unsigned long pfn = PFN_DOWN(orig_addr);
 416         unsigned char *vaddr = phys_to_virt(tlb_addr);
 417
 418         if (PageHighMem(pfn_to_page(pfn))) {
 419                 /* The buffer does not have a mapping.  Map it in and copy */
 420                 unsigned int offset = orig_addr & ~PAGE_MASK;
 421                 char *buffer;
 422                 unsigned int sz = 0;
 423                 unsigned long flags;
 424
 425                 while (size) {
 426                         sz = min_t(size_t, PAGE_SIZE - offset, size);
 427
 428                         local_irq_save(flags);
 429                         buffer = kmap_atomic(pfn_to_page(pfn));
 430                         if (dir == DMA_TO_DEVICE)
 431                                 memcpy(vaddr, buffer + offset, sz);
 432                         else
 433                                 memcpy(buffer + offset, vaddr, sz);
 434                         kunmap_atomic(buffer);
 435                         local_irq_restore(flags);
 436
 437                         size -= sz;
 438                         pfn++;
 439                         vaddr += sz;
 440                         offset = 0;
 441                 }
 442         } else if (dir == DMA_TO_DEVICE) {
 443                 memcpy(vaddr, phys_to_virt(orig_addr), size);
 444         } else {
 445                 memcpy(phys_to_virt(orig_addr), vaddr, size);
 446         }
 447 }
 448
 449 phys_addr_t swiotlb_tbl_map_single(struct device *hwdev,
 450                                    dma_addr_t tbl_dma_addr,
 451                                    phys_addr_t orig_addr,
 452                                    size_t mapping_size,
 453                                    size_t alloc_size,
 454                                    enum dma_data_direction dir,
 455                                    unsigned long attrs)
 456 {
 457         unsigned long flags;
 458         phys_addr_t tlb_addr;
 459         unsigned int nslots, stride, index, wrap;
 460         int i;
 461         unsigned long mask;
 462         unsigned long offset_slots;
 463         unsigned long max_slots;
 464         unsigned long tmp_io_tlb_used;
 465
 466         if (no_iotlb_memory)
 467                 panic("Can not allocate SWIOTLB buffer earlier and can't now provide you with the DMA bounce buffer");
 468
 469         if (mem_encrypt_active())
 470                 pr_warn_once("Memory encryption is active and system is using DMA bounce buffers\n");
 471
 472         if (mapping_size > alloc_size) {
 473                 dev_warn_once(hwdev, "Invalid sizes (mapping: %zd bytes, alloc: %zd bytes)",
 474                               mapping_size, alloc_size);
 475                 return (phys_addr_t)DMA_MAPPING_ERROR;
 476         }
 477
 478         mask = dma_get_seg_boundary(hwdev);
 479
 480         tbl_dma_addr &= mask;
 481
 482         offset_slots = ALIGN(tbl_dma_addr, 1 << IO_TLB_SHIFT) >> IO_TLB_SHIFT;
 483
 484         /*
 485          * Carefully handle integer overflow which can occur when mask == ~0UL.
 486          */
 487         max_slots = mask + 1
 488                     ? ALIGN(mask + 1, 1 << IO_TLB_SHIFT) >> IO_TLB_SHIFT
 489                     : 1UL << (BITS_PER_LONG - IO_TLB_SHIFT);
 490
 491         /*
 492          * For mappings greater than or equal to a page, we limit the stride
 493          * (and hence alignment) to a page size.
 494          */
 495         nslots = ALIGN(alloc_size, 1 << IO_TLB_SHIFT) >> IO_TLB_SHIFT;
 496         if (alloc_size >= PAGE_SIZE)
 497                 stride = (1 << (PAGE_SHIFT - IO_TLB_SHIFT));
 498         else
 499                 stride = 1;
 500
 501         BUG_ON(!nslots);
 502
 503         /*
 504          * Find suitable number of IO TLB entries size that will fit this
 505          * request and allocate a buffer from that IO TLB pool.
 506          */
 507         spin_lock_irqsave(&io_tlb_lock, flags);
 508
 509         if (unlikely(nslots > io_tlb_nslabs - io_tlb_used))
 510                 goto not_found;
 511
 512         index = ALIGN(io_tlb_index, stride);
 513         if (index >= io_tlb_nslabs)
 514                 index = 0;
 515         wrap = index;
 516
 517         do {
 518                 while (iommu_is_span_boundary(index, nslots, offset_slots,
 519                                               max_slots)) {
 520                         index += stride;
 521                         if (index >= io_tlb_nslabs)
 522                                 index = 0;
 523                         if (index == wrap)
 524                                 goto not_found;
 525                 }
 526
 527                 /*
 528                  * If we find a slot that indicates we have 'nslots' number of
 529                  * contiguous buffers, we allocate the buffers from that slot
 530                  * and mark the entries as '0' indicating unavailable.
 531                  */
 532                 if (io_tlb_list[index] >= nslots) {
 533                         int count = 0;
 534
 535                         for (i = index; i < (int) (index + nslots); i++)
 536                                 io_tlb_list[i] = 0;
 537                         for (i = index - 1; (OFFSET(i, IO_TLB_SEGSIZE) != IO_TLB_SEGSIZE - 1) && io_tlb_list[i]; i--)
 538                                 io_tlb_list[i] = ++count;
 539                         tlb_addr = io_tlb_start + (index << IO_TLB_SHIFT);
 540
 541                         /*
 542                          * Update the indices to avoid searching in the next
 543                          * round.
 544                          */
 545                         io_tlb_index = ((index + nslots) < io_tlb_nslabs
 546                                         ? (index + nslots) : 0);
 547
 548                         goto found;
 549                 }
 550                 index += stride;
 551                 if (index >= io_tlb_nslabs)
 552                         index = 0;
 553         } while (index != wrap);
 554
 555 not_found:
 556         tmp_io_tlb_used = io_tlb_used;
 557
 558         spin_unlock_irqrestore(&io_tlb_lock, flags);
 559         if (!(attrs & DMA_ATTR_NO_WARN) && printk_ratelimit())
 560                 dev_warn(hwdev, "swiotlb buffer is full (sz: %zd bytes), total %lu (slots), used %lu (slots)\n",
 561                          alloc_size, io_tlb_nslabs, tmp_io_tlb_used);
 562         return (phys_addr_t)DMA_MAPPING_ERROR;
 563 found:
 564         io_tlb_used += nslots;
 565         spin_unlock_irqrestore(&io_tlb_lock, flags);
 566
 567         /*
 568          * Save away the mapping from the original address to the DMA address.
 569          * This is needed when we sync the memory.  Then we sync the buffer if
 570          * needed.
 571          */
 572         for (i = 0; i < nslots; i++)
 573                 io_tlb_orig_addr[index+i] = orig_addr + (i << IO_TLB_SHIFT);
 574         /*
 575          * When dir == DMA_FROM_DEVICE we could omit the copy from the orig
 576          * to the tlb buffer, if we knew for sure the device will
 577          * overwirte the entire current content. But we don't. Thus
 578          * unconditional bounce may prevent leaking swiotlb content (i.e.
 579          * kernel memory) to user-space.
 580          */
 581         swiotlb_bounce(orig_addr, tlb_addr, mapping_size, DMA_TO_DEVICE);
 582         return tlb_addr;
 583 }
 584
 585 /*
 586  * tlb_addr is the physical address of the bounce buffer to unmap.
 587  */
 588 void swiotlb_tbl_unmap_single(struct device *hwdev, phys_addr_t tlb_addr,
 589                               size_t mapping_size, size_t alloc_size,
 590                               enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
 591 {
 592         unsigned long flags;
 593         int i, count, nslots = ALIGN(alloc_size, 1 << IO_TLB_SHIFT) >> IO_TLB_SHIFT;
 594         int index = (tlb_addr - io_tlb_start) >> IO_TLB_SHIFT;
 595         phys_addr_t orig_addr = io_tlb_orig_addr[index];
 596
 597         /*
 598          * First, sync the memory before unmapping the entry
 599          */
 600         if (orig_addr != INVALID_PHYS_ADDR &&
 601             !(attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) &&
 602             ((dir == DMA_FROM_DEVICE) || (dir == DMA_BIDIRECTIONAL)))
 603                 swiotlb_bounce(orig_addr, tlb_addr, mapping_size, DMA_FROM_DEVICE);
 604
 605         /*
 606          * Return the buffer to the free list by setting the corresponding
 607          * entries to indicate the number of contiguous entries available.
 608          * While returning the entries to the free list, we merge the entries
 609          * with slots below and above the pool being returned.
 610          */
 611         spin_lock_irqsave(&io_tlb_lock, flags);
 612         {
 613                 count = ((index + nslots) < ALIGN(index + 1, IO_TLB_SEGSIZE) ?
 614                          io_tlb_list[index + nslots] : 0);
 615                 /*
 616                  * Step 1: return the slots to the free list, merging the
 617                  * slots with superceeding slots
 618                  */
 619                 for (i = index + nslots - 1; i >= index; i--) {
 620                         io_tlb_list[i] = ++count;
 621                         io_tlb_orig_addr[i] = INVALID_PHYS_ADDR;
 622                 }
 623                 /*
 624                  * Step 2: merge the returned slots with the preceding slots,
 625                  * if available (non zero)
 626                  */
 627                 for (i = index - 1; (OFFSET(i, IO_TLB_SEGSIZE) != IO_TLB_SEGSIZE -1) && io_tlb_list[i]; i--)
 628                         io_tlb_list[i] = ++count;
 629
 630                 io_tlb_used -= nslots;
 631         }
 632         spin_unlock_irqrestore(&io_tlb_lock, flags);
 633 }
 634
 635 void swiotlb_tbl_sync_single(struct device *hwdev, phys_addr_t tlb_addr,
 636                              size_t size, enum dma_data_direction dir,
 637                              enum dma_sync_target target)
 638 {
 639         int index = (tlb_addr - io_tlb_start) >> IO_TLB_SHIFT;
 640         phys_addr_t orig_addr = io_tlb_orig_addr[index];
 641
 642         if (orig_addr == INVALID_PHYS_ADDR)
 643                 return;
 644         orig_addr += (unsigned long)tlb_addr & ((1 << IO_TLB_SHIFT) - 1);
 645
 646         switch (target) {
 647         case SYNC_FOR_CPU:
 648                 if (likely(dir == DMA_FROM_DEVICE || dir == DMA_BIDIRECTIONAL))
 649                         swiotlb_bounce(orig_addr, tlb_addr,
 650                                        size, DMA_FROM_DEVICE);
 651                 else
 652                         BUG_ON(dir != DMA_TO_DEVICE);
 653                 break;
 654         case SYNC_FOR_DEVICE:
 655                 if (likely(dir == DMA_TO_DEVICE || dir == DMA_BIDIRECTIONAL))
 656                         swiotlb_bounce(orig_addr, tlb_addr,
 657                                        size, DMA_TO_DEVICE);
 658                 else
 659                         BUG_ON(dir != DMA_FROM_DEVICE);
 660                 break;
 661         default:
 662                 BUG();
 663         }
 664 }
 665
 666 /*
 667  * Create a swiotlb mapping for the buffer at @phys, and in case of DMAing
 668  * to the device copy the data into it as well.
 669  */
 670 bool swiotlb_map(struct device *dev, phys_addr_t *phys, dma_addr_t *dma_addr,
 671                 size_t size, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
 672 {
 673         trace_swiotlb_bounced(dev, *dma_addr, size, swiotlb_force);
 674
 675         if (unlikely(swiotlb_force == SWIOTLB_NO_FORCE)) {
 676                 dev_warn_ratelimited(dev,
 677                         "Cannot do DMA to address %pa\n", phys);
 678                 return false;
 679         }
 680
 681         /* Oh well, have to allocate and map a bounce buffer. */
 682         *phys = swiotlb_tbl_map_single(dev, __phys_to_dma(dev, io_tlb_start),
 683                         *phys, size, size, dir, attrs);
 684         if (*phys == (phys_addr_t)DMA_MAPPING_ERROR)
 685                 return false;
 686
 687         /* Ensure that the address returned is DMA'ble */
 688         *dma_addr = __phys_to_dma(dev, *phys);
 689         if (unlikely(!dma_capable(dev, *dma_addr, size))) {
 690                 swiotlb_tbl_unmap_single(dev, *phys, size, size, dir,
 691                         attrs | DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC);
 692                 return false;
 693         }
 694
 695         return true;
 696 }
 697
 698 size_t swiotlb_max_mapping_size(struct device *dev)
 699 {
 700         return ((size_t)1 << IO_TLB_SHIFT) * IO_TLB_SEGSIZE;
 701 }
 702
 703 bool is_swiotlb_active(void)
 704 {
 705         /*
 706          * When SWIOTLB is initialized, even if io_tlb_start points to physical
 707          * address zero, io_tlb_end surely doesn't.
 708          */
 709         return io_tlb_end != 0;
 710 }
 711
 712 #ifdef CONFIG_DEBUG_FS
 713
 714 static int __init swiotlb_create_debugfs(void)
 715 {
 716         struct dentry *root;
 717
 718         root = debugfs_create_dir("swiotlb", NULL);
 719         debugfs_create_ulong("io_tlb_nslabs", 0400, root, &io_tlb_nslabs);
 720         debugfs_create_ulong("io_tlb_used", 0400, root, &io_tlb_used);
 721         return 0;
 722 }
 723
 724 late_initcall(swiotlb_create_debugfs);
 725
 726 #endif