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/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
  43 #include <asm/io.h>
  44 #include <asm/dma.h>
  45
  46 #include <linux/init.h>
  47 #include <linux/memblock.h>
  48 #include <linux/iommu-helper.h>
  49
  50 #define CREATE_TRACE_POINTS
  51 #include <trace/events/swiotlb.h>
  52
  53 #define SLABS_PER_PAGE (1 << (PAGE_SHIFT - IO_TLB_SHIFT))
  54
  55 /*
  56  * Minimum IO TLB size to bother booting with.  Systems with mainly
  57  * 64bit capable cards will only lightly use the swiotlb.  If we can't
  58  * allocate a contiguous 1MB, we're probably in trouble anyway.
  59  */
  60 #define IO_TLB_MIN_SLABS ((1<<20) >> IO_TLB_SHIFT)
  61
  62 enum swiotlb_force swiotlb_force;
  63
  64 /*
  65  * Used to do a quick range check in swiotlb_tbl_unmap_single and
  66  * swiotlb_tbl_sync_single_*, to see if the memory was in fact allocated by this
  67  * API.
  68  */
  69 phys_addr_t io_tlb_start, io_tlb_end;
  70
  71 /*
  72  * The number of IO TLB blocks (in groups of 64) between io_tlb_start and
  73  * io_tlb_end.  This is command line adjustable via setup_io_tlb_npages.
  74  */
  75 static unsigned long io_tlb_nslabs;
  76
  77 /*
  78  * The number of used IO TLB block
  79  */
  80 static unsigned long io_tlb_used;
  81
  82 /*
  83  * This is a free list describing the number of free entries available from
  84  * each index
  85  */
  86 static unsigned int *io_tlb_list;
  87 static unsigned int io_tlb_index;
  88
  89 /*
  90  * Max segment that we can provide which (if pages are contingous) will
  91  * not be bounced (unless SWIOTLB_FORCE is set).
  92  */
  93 static unsigned int max_segment;
  94
  95 /*
  96  * We need to save away the original address corresponding to a mapped entry
  97  * for the sync operations.
  98  */
  99 #define INVALID_PHYS_ADDR (~(phys_addr_t)0)
 100 static phys_addr_t *io_tlb_orig_addr;
 101
 102 /*
 103  * Protect the above data structures in the map and unmap calls
 104  */
 105 static DEFINE_SPINLOCK(io_tlb_lock);
 106
 107 static int late_alloc;
 108
 109 static int __init
 110 setup_io_tlb_npages(char *str)
 111 {
 112         if (isdigit(*str)) {
 113                 io_tlb_nslabs = simple_strtoul(str, &str, 0);
 114                 /* avoid tail segment of size < IO_TLB_SEGSIZE */
 115                 io_tlb_nslabs = ALIGN(io_tlb_nslabs, IO_TLB_SEGSIZE);
 116         }
 117         if (*str == ',')
 118                 ++str;
 119         if (!strcmp(str, "force")) {
 120                 swiotlb_force = SWIOTLB_FORCE;
 121         } else if (!strcmp(str, "noforce")) {
 122                 swiotlb_force = SWIOTLB_NO_FORCE;
 123                 io_tlb_nslabs = 1;
 124         }
 125
 126         return 0;
 127 }
 128 early_param("swiotlb", setup_io_tlb_npages);
 129
 130 static bool no_iotlb_memory;
 131
 132 unsigned long swiotlb_nr_tbl(void)
 133 {
 134         return unlikely(no_iotlb_memory) ? 0 : io_tlb_nslabs;
 135 }
 136 EXPORT_SYMBOL_GPL(swiotlb_nr_tbl);
 137
 138 unsigned int swiotlb_max_segment(void)
 139 {
 140         return unlikely(no_iotlb_memory) ? 0 : max_segment;
 141 }
 142 EXPORT_SYMBOL_GPL(swiotlb_max_segment);
 143
 144 void swiotlb_set_max_segment(unsigned int val)
 145 {
 146         if (swiotlb_force == SWIOTLB_FORCE)
 147                 max_segment = 1;
 148         else
 149                 max_segment = rounddown(val, PAGE_SIZE);
 150 }
 151
 152 /* default to 64MB */
 153 #define IO_TLB_DEFAULT_SIZE (64UL<<20)
 154 unsigned long swiotlb_size_or_default(void)
 155 {
 156         unsigned long size;
 157
 158         size = io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT;
 159
 160         return size ? size : (IO_TLB_DEFAULT_SIZE);
 161 }
 162
 163 void swiotlb_print_info(void)
 164 {
 165         unsigned long bytes = io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT;
 166
 167         if (no_iotlb_memory) {
 168                 pr_warn("No low mem\n");
 169                 return;
 170         }
 171
 172         pr_info("mapped [mem %pa-%pa] (%luMB)\n", &io_tlb_start, &io_tlb_end,
 173                bytes >> 20);
 174 }
 175
 176 static inline unsigned long io_tlb_offset(unsigned long val)
 177 {
 178         return val & (IO_TLB_SEGSIZE - 1);
 179 }
 180
 181 static inline unsigned long nr_slots(u64 val)
 182 {
 183         return DIV_ROUND_UP(val, IO_TLB_SIZE);
 184 }
 185
 186 /*
 187  * Early SWIOTLB allocation may be too early to allow an architecture to
 188  * perform the desired operations.  This function allows the architecture to
 189  * call SWIOTLB when the operations are possible.  It needs to be called
 190  * before the SWIOTLB memory is used.
 191  */
 192 void __init swiotlb_update_mem_attributes(void)
 193 {
 194         void *vaddr;
 195         unsigned long bytes;
 196
 197         if (no_iotlb_memory || late_alloc)
 198                 return;
 199
 200         vaddr = phys_to_virt(io_tlb_start);
 201         bytes = PAGE_ALIGN(io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT);
 202         set_memory_decrypted((unsigned long)vaddr, bytes >> PAGE_SHIFT);
 203         memset(vaddr, 0, bytes);
 204 }
 205
 206 int __init swiotlb_init_with_tbl(char *tlb, unsigned long nslabs, int verbose)
 207 {
 208         unsigned long i, bytes;
 209         size_t alloc_size;
 210
 211         bytes = nslabs << IO_TLB_SHIFT;
 212
 213         io_tlb_nslabs = nslabs;
 214         io_tlb_start = __pa(tlb);
 215         io_tlb_end = io_tlb_start + bytes;
 216
 217         /*
 218          * Allocate and initialize the free list array.  This array is used
 219          * to find contiguous free memory regions of size up to IO_TLB_SEGSIZE
 220          * between io_tlb_start and io_tlb_end.
 221          */
 222         alloc_size = PAGE_ALIGN(io_tlb_nslabs * sizeof(int));
 223         io_tlb_list = memblock_alloc(alloc_size, PAGE_SIZE);
 224         if (!io_tlb_list)
 225                 panic("%s: Failed to allocate %zu bytes align=0x%lx\n",
 226                       __func__, alloc_size, PAGE_SIZE);
 227
 228         alloc_size = PAGE_ALIGN(io_tlb_nslabs * sizeof(phys_addr_t));
 229         io_tlb_orig_addr = memblock_alloc(alloc_size, PAGE_SIZE);
 230         if (!io_tlb_orig_addr)
 231                 panic("%s: Failed to allocate %zu bytes align=0x%lx\n",
 232                       __func__, alloc_size, PAGE_SIZE);
 233
 234         for (i = 0; i < io_tlb_nslabs; i++) {
 235                 io_tlb_list[i] = IO_TLB_SEGSIZE - io_tlb_offset(i);
 236                 io_tlb_orig_addr[i] = INVALID_PHYS_ADDR;
 237         }
 238         io_tlb_index = 0;
 239         no_iotlb_memory = false;
 240
 241         if (verbose)
 242                 swiotlb_print_info();
 243
 244         swiotlb_set_max_segment(io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT);
 245         return 0;
 246 }
 247
 248 /*
 249  * Statically reserve bounce buffer space and initialize bounce buffer data
 250  * structures for the software IO TLB used to implement the DMA API.
 251  */
 252 void  __init
 253 swiotlb_init(int verbose)
 254 {
 255         size_t default_size = IO_TLB_DEFAULT_SIZE;
 256         unsigned char *vstart;
 257         unsigned long bytes;
 258
 259         if (!io_tlb_nslabs) {
 260                 io_tlb_nslabs = (default_size >> IO_TLB_SHIFT);
 261                 io_tlb_nslabs = ALIGN(io_tlb_nslabs, IO_TLB_SEGSIZE);
 262         }
 263
 264         bytes = io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT;
 265
 266         /* Get IO TLB memory from the low pages */
 267         vstart = memblock_alloc_low(PAGE_ALIGN(bytes), PAGE_SIZE);
 268         if (vstart && !swiotlb_init_with_tbl(vstart, io_tlb_nslabs, verbose))
 269                 return;
 270
 271         if (io_tlb_start) {
 272                 memblock_free_early(io_tlb_start,
 273                                     PAGE_ALIGN(io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT));
 274                 io_tlb_start = 0;
 275         }
 276         pr_warn("Cannot allocate buffer");
 277         no_iotlb_memory = true;
 278 }
 279
 280 /*
 281  * Systems with larger DMA zones (those that don't support ISA) can
 282  * initialize the swiotlb later using the slab allocator if needed.
 283  * This should be just like above, but with some error catching.
 284  */
 285 int
 286 swiotlb_late_init_with_default_size(size_t default_size)
 287 {
 288         unsigned long bytes, req_nslabs = io_tlb_nslabs;
 289         unsigned char *vstart = NULL;
 290         unsigned int order;
 291         int rc = 0;
 292
 293         if (!io_tlb_nslabs) {
 294                 io_tlb_nslabs = (default_size >> IO_TLB_SHIFT);
 295                 io_tlb_nslabs = ALIGN(io_tlb_nslabs, IO_TLB_SEGSIZE);
 296         }
 297
 298         /*
 299          * Get IO TLB memory from the low pages
 300          */
 301         order = get_order(io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT);
 302         io_tlb_nslabs = SLABS_PER_PAGE << order;
 303         bytes = io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT;
 304
 305         while ((SLABS_PER_PAGE << order) > IO_TLB_MIN_SLABS) {
 306                 vstart = (void *)__get_free_pages(GFP_DMA | __GFP_NOWARN,
 307                                                   order);
 308                 if (vstart)
 309                         break;
 310                 order--;
 311         }
 312
 313         if (!vstart) {
 314                 io_tlb_nslabs = req_nslabs;
 315                 return -ENOMEM;
 316         }
 317         if (order != get_order(bytes)) {
 318                 pr_warn("only able to allocate %ld MB\n",
 319                         (PAGE_SIZE << order) >> 20);
 320                 io_tlb_nslabs = SLABS_PER_PAGE << order;
 321         }
 322         rc = swiotlb_late_init_with_tbl(vstart, io_tlb_nslabs);
 323         if (rc)
 324                 free_pages((unsigned long)vstart, order);
 325
 326         return rc;
 327 }
 328
 329 static void swiotlb_cleanup(void)
 330 {
 331         io_tlb_end = 0;
 332         io_tlb_start = 0;
 333         io_tlb_nslabs = 0;
 334         max_segment = 0;
 335 }
 336
 337 int
 338 swiotlb_late_init_with_tbl(char *tlb, unsigned long nslabs)
 339 {
 340         unsigned long i, bytes;
 341
 342         bytes = nslabs << IO_TLB_SHIFT;
 343
 344         io_tlb_nslabs = nslabs;
 345         io_tlb_start = virt_to_phys(tlb);
 346         io_tlb_end = io_tlb_start + bytes;
 347
 348         set_memory_decrypted((unsigned long)tlb, bytes >> PAGE_SHIFT);
 349         memset(tlb, 0, bytes);
 350
 351         /*
 352          * Allocate and initialize the free list array.  This array is used
 353          * to find contiguous free memory regions of size up to IO_TLB_SEGSIZE
 354          * between io_tlb_start and io_tlb_end.
 355          */
 356         io_tlb_list = (unsigned int *)__get_free_pages(GFP_KERNEL,
 357                                       get_order(io_tlb_nslabs * sizeof(int)));
 358         if (!io_tlb_list)
 359                 goto cleanup3;
 360
 361         io_tlb_orig_addr = (phys_addr_t *)
 362                 __get_free_pages(GFP_KERNEL,
 363                                  get_order(io_tlb_nslabs *
 364                                            sizeof(phys_addr_t)));
 365         if (!io_tlb_orig_addr)
 366                 goto cleanup4;
 367
 368         for (i = 0; i < io_tlb_nslabs; i++) {
 369                 io_tlb_list[i] = IO_TLB_SEGSIZE - io_tlb_offset(i);
 370                 io_tlb_orig_addr[i] = INVALID_PHYS_ADDR;
 371         }
 372         io_tlb_index = 0;
 373         no_iotlb_memory = false;
 374
 375         swiotlb_print_info();
 376
 377         late_alloc = 1;
 378
 379         swiotlb_set_max_segment(io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT);
 380
 381         return 0;
 382
 383 cleanup4:
 384         free_pages((unsigned long)io_tlb_list, get_order(io_tlb_nslabs *
 385                                                          sizeof(int)));
 386         io_tlb_list = NULL;
 387 cleanup3:
 388         swiotlb_cleanup();
 389         return -ENOMEM;
 390 }
 391
 392 void __init swiotlb_exit(void)
 393 {
 394         if (!io_tlb_orig_addr)
 395                 return;
 396
 397         if (late_alloc) {
 398                 free_pages((unsigned long)io_tlb_orig_addr,
 399                            get_order(io_tlb_nslabs * sizeof(phys_addr_t)));
 400                 free_pages((unsigned long)io_tlb_list, get_order(io_tlb_nslabs *
 401                                                                  sizeof(int)));
 402                 free_pages((unsigned long)phys_to_virt(io_tlb_start),
 403                            get_order(io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT));
 404         } else {
 405                 memblock_free_late(__pa(io_tlb_orig_addr),
 406                                    PAGE_ALIGN(io_tlb_nslabs * sizeof(phys_addr_t)));
 407                 memblock_free_late(__pa(io_tlb_list),
 408                                    PAGE_ALIGN(io_tlb_nslabs * sizeof(int)));
 409                 memblock_free_late(io_tlb_start,
 410                                    PAGE_ALIGN(io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT));
 411         }
 412         swiotlb_cleanup();
 413 }
 414
 415 /*
 416  * Bounce: copy the swiotlb buffer from or back to the original dma location
 417  */
 418 static void swiotlb_bounce(phys_addr_t orig_addr, phys_addr_t tlb_addr,
 419                            size_t size, enum dma_data_direction dir)
 420 {
 421         unsigned long pfn = PFN_DOWN(orig_addr);
 422         unsigned char *vaddr = phys_to_virt(tlb_addr);
 423
 424         if (PageHighMem(pfn_to_page(pfn))) {
 425                 /* The buffer does not have a mapping.  Map it in and copy */
 426                 unsigned int offset = orig_addr & ~PAGE_MASK;
 427                 char *buffer;
 428                 unsigned int sz = 0;
 429                 unsigned long flags;
 430
 431                 while (size) {
 432                         sz = min_t(size_t, PAGE_SIZE - offset, size);
 433
 434                         local_irq_save(flags);
 435                         buffer = kmap_atomic(pfn_to_page(pfn));
 436                         if (dir == DMA_TO_DEVICE)
 437                                 memcpy(vaddr, buffer + offset, sz);
 438                         else
 439                                 memcpy(buffer + offset, vaddr, sz);
 440                         kunmap_atomic(buffer);
 441                         local_irq_restore(flags);
 442
 443                         size -= sz;
 444                         pfn++;
 445                         vaddr += sz;
 446                         offset = 0;
 447                 }
 448         } else if (dir == DMA_TO_DEVICE) {
 449                 memcpy(vaddr, phys_to_virt(orig_addr), size);
 450         } else {
 451                 memcpy(phys_to_virt(orig_addr), vaddr, size);
 452         }
 453 }
 454
 455 static inline phys_addr_t slot_addr(phys_addr_t start, phys_addr_t idx)
 456 {
 457         return start + (idx << IO_TLB_SHIFT);
 458 }
 459
 460 /*
 461  * Return the offset into a iotlb slot required to keep the device happy.
 462  */
 463 static unsigned int swiotlb_align_offset(struct device *dev, u64 addr)
 464 {
 465         return addr & dma_get_min_align_mask(dev) & (IO_TLB_SIZE - 1);
 466 }
 467
 468 /*
 469  * Carefully handle integer overflow which can occur when boundary_mask == ~0UL.
 470  */
 471 static inline unsigned long get_max_slots(unsigned long boundary_mask)
 472 {
 473         if (boundary_mask == ~0UL)
 474                 return 1UL << (BITS_PER_LONG - IO_TLB_SHIFT);
 475         return nr_slots(boundary_mask + 1);
 476 }
 477
 478 static unsigned int wrap_index(unsigned int index)
 479 {
 480         if (index >= io_tlb_nslabs)
 481                 return 0;
 482         return index;
 483 }
 484
 485 /*
 486  * Find a suitable number of IO TLB entries size that will fit this request and
 487  * allocate a buffer from that IO TLB pool.
 488  */
 489 static int find_slots(struct device *dev, phys_addr_t orig_addr,
 490                 size_t alloc_size)
 491 {
 492         unsigned long boundary_mask = dma_get_seg_boundary(dev);
 493         dma_addr_t tbl_dma_addr =
 494                 phys_to_dma_unencrypted(dev, io_tlb_start) & boundary_mask;
 495         unsigned long max_slots = get_max_slots(boundary_mask);
 496         unsigned int iotlb_align_mask =
 497                 dma_get_min_align_mask(dev) & ~(IO_TLB_SIZE - 1);
 498         unsigned int nslots = nr_slots(alloc_size), stride;
 499         unsigned int index, wrap, count = 0, i;
 500         unsigned long flags;
 501
 502         BUG_ON(!nslots);
 503
 504         /*
 505          * For mappings with an alignment requirement don't bother looping to
 506          * unaligned slots once we found an aligned one.  For allocations of
 507          * PAGE_SIZE or larger only look for page aligned allocations.
 508          */
 509         stride = (iotlb_align_mask >> IO_TLB_SHIFT) + 1;
 510         if (alloc_size >= PAGE_SIZE)
 511                 stride = max(stride, stride << (PAGE_SHIFT - IO_TLB_SHIFT));
 512
 513         spin_lock_irqsave(&io_tlb_lock, flags);
 514         if (unlikely(nslots > io_tlb_nslabs - io_tlb_used))
 515                 goto not_found;
 516
 517         index = wrap = wrap_index(ALIGN(io_tlb_index, stride));
 518         do {
 519                 if ((slot_addr(tbl_dma_addr, index) & iotlb_align_mask) !=
 520                     (orig_addr & iotlb_align_mask)) {
 521                         index = wrap_index(index + 1);
 522                         continue;
 523                 }
 524
 525                 /*
 526                  * If we find a slot that indicates we have 'nslots' number of
 527                  * contiguous buffers, we allocate the buffers from that slot
 528                  * and mark the entries as '0' indicating unavailable.
 529                  */
 530                 if (!iommu_is_span_boundary(index, nslots,
 531                                             nr_slots(tbl_dma_addr),
 532                                             max_slots)) {
 533                         if (io_tlb_list[index] >= nslots)
 534                                 goto found;
 535                 }
 536                 index = wrap_index(index + stride);
 537         } while (index != wrap);
 538
 539 not_found:
 540         spin_unlock_irqrestore(&io_tlb_lock, flags);
 541         return -1;
 542
 543 found:
 544         for (i = index; i < index + nslots; i++)
 545                 io_tlb_list[i] = 0;
 546         for (i = index - 1;
 547              io_tlb_offset(i) != IO_TLB_SEGSIZE - 1 &&
 548              io_tlb_list[i]; i--)
 549                 io_tlb_list[i] = ++count;
 550
 551         /*
 552          * Update the indices to avoid searching in the next round.
 553          */
 554         if (index + nslots < io_tlb_nslabs)
 555                 io_tlb_index = index + nslots;
 556         else
 557                 io_tlb_index = 0;
 558         io_tlb_used += nslots;
 559
 560         spin_unlock_irqrestore(&io_tlb_lock, flags);
 561         return index;
 562 }
 563
 564 phys_addr_t swiotlb_tbl_map_single(struct device *dev, phys_addr_t orig_addr,
 565                 size_t mapping_size, size_t alloc_size,
 566                 enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
 567 {
 568         unsigned int offset = swiotlb_align_offset(dev, orig_addr);
 569         unsigned int i;
 570         int index;
 571         phys_addr_t tlb_addr;
 572
 573         if (no_iotlb_memory)
 574                 panic("Can not allocate SWIOTLB buffer earlier and can't now provide you with the DMA bounce buffer");
 575
 576         if (mem_encrypt_active())
 577                 pr_warn_once("Memory encryption is active and system is using DMA bounce buffers\n");
 578
 579         if (mapping_size > alloc_size) {
 580                 dev_warn_once(dev, "Invalid sizes (mapping: %zd bytes, alloc: %zd bytes)",
 581                               mapping_size, alloc_size);
 582                 return (phys_addr_t)DMA_MAPPING_ERROR;
 583         }
 584
 585         index = find_slots(dev, orig_addr, alloc_size + offset);
 586         if (index == -1) {
 587                 if (!(attrs & DMA_ATTR_NO_WARN))
 588                         dev_warn_ratelimited(dev,
 589         "swiotlb buffer is full (sz: %zd bytes), total %lu (slots), used %lu (slots)\n",
 590                                  alloc_size, io_tlb_nslabs, io_tlb_used);
 591                 return (phys_addr_t)DMA_MAPPING_ERROR;
 592         }
 593
 594         /*
 595          * Save away the mapping from the original address to the DMA address.
 596          * This is needed when we sync the memory.  Then we sync the buffer if
 597          * needed.
 598          */
 599         for (i = 0; i < nr_slots(alloc_size + offset); i++)
 600                 io_tlb_orig_addr[index + i] = slot_addr(orig_addr, i);
 601
 602         tlb_addr = slot_addr(io_tlb_start, index) + offset;
 603         /*
 604          * When dir == DMA_FROM_DEVICE we could omit the copy from the orig
 605          * to the tlb buffer, if we knew for sure the device will
 606          * overwirte the entire current content. But we don't. Thus
 607          * unconditional bounce may prevent leaking swiotlb content (i.e.
 608          * kernel memory) to user-space.
 609          */
 610         swiotlb_bounce(orig_addr, tlb_addr, mapping_size, DMA_TO_DEVICE);
 611         return tlb_addr;
 612 }
 613
 614 /*
 615  * tlb_addr is the physical address of the bounce buffer to unmap.
 616  */
 617 void swiotlb_tbl_unmap_single(struct device *hwdev, phys_addr_t tlb_addr,
 618                               size_t mapping_size, size_t alloc_size,
 619                               enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
 620 {
 621         unsigned long flags;
 622         unsigned int offset = swiotlb_align_offset(hwdev, tlb_addr);
 623         int i, count, nslots = nr_slots(alloc_size + offset);
 624         int index = (tlb_addr - offset - io_tlb_start) >> IO_TLB_SHIFT;
 625         phys_addr_t orig_addr = io_tlb_orig_addr[index];
 626
 627         /*
 628          * First, sync the memory before unmapping the entry
 629          */
 630         if (orig_addr != INVALID_PHYS_ADDR &&
 631             !(attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) &&
 632             ((dir == DMA_FROM_DEVICE) || (dir == DMA_BIDIRECTIONAL)))
 633                 swiotlb_bounce(orig_addr, tlb_addr, mapping_size, DMA_FROM_DEVICE);
 634
 635         /*
 636          * Return the buffer to the free list by setting the corresponding
 637          * entries to indicate the number of contiguous entries available.
 638          * While returning the entries to the free list, we merge the entries
 639          * with slots below and above the pool being returned.
 640          */
 641         spin_lock_irqsave(&io_tlb_lock, flags);
 642         if (index + nslots < ALIGN(index + 1, IO_TLB_SEGSIZE))
 643                 count = io_tlb_list[index + nslots];
 644         else
 645                 count = 0;
 646
 647         /*
 648          * Step 1: return the slots to the free list, merging the slots with
 649          * superceeding slots
 650          */
 651         for (i = index + nslots - 1; i >= index; i--) {
 652                 io_tlb_list[i] = ++count;
 653                 io_tlb_orig_addr[i] = INVALID_PHYS_ADDR;
 654         }
 655
 656         /*
 657          * Step 2: merge the returned slots with the preceding slots, if
 658          * available (non zero)
 659          */
 660         for (i = index - 1;
 661              io_tlb_offset(i) != IO_TLB_SEGSIZE - 1 && io_tlb_list[i];
 662              i--)
 663                 io_tlb_list[i] = ++count;
 664         io_tlb_used -= nslots;
 665         spin_unlock_irqrestore(&io_tlb_lock, flags);
 666 }
 667
 668 void swiotlb_tbl_sync_single(struct device *hwdev, phys_addr_t tlb_addr,
 669                              size_t size, enum dma_data_direction dir,
 670                              enum dma_sync_target target)
 671 {
 672         int index = (tlb_addr - io_tlb_start) >> IO_TLB_SHIFT;
 673         phys_addr_t orig_addr = io_tlb_orig_addr[index];
 674
 675         if (orig_addr == INVALID_PHYS_ADDR)
 676                 return;
 677
 678         orig_addr += (tlb_addr & (IO_TLB_SIZE - 1)) -
 679                 swiotlb_align_offset(hwdev, orig_addr);
 680
 681         switch (target) {
 682         case SYNC_FOR_CPU:
 683                 if (likely(dir == DMA_FROM_DEVICE || dir == DMA_BIDIRECTIONAL))
 684                         swiotlb_bounce(orig_addr, tlb_addr,
 685                                        size, DMA_FROM_DEVICE);
 686                 else
 687                         BUG_ON(dir != DMA_TO_DEVICE);
 688                 break;
 689         case SYNC_FOR_DEVICE:
 690                 if (likely(dir == DMA_TO_DEVICE || dir == DMA_BIDIRECTIONAL))
 691                         swiotlb_bounce(orig_addr, tlb_addr,
 692                                        size, DMA_TO_DEVICE);
 693                 else
 694                         BUG_ON(dir != DMA_FROM_DEVICE);
 695                 break;
 696         default:
 697                 BUG();
 698         }
 699 }
 700
 701 /*
 702  * Create a swiotlb mapping for the buffer at @paddr, and in case of DMAing
 703  * to the device copy the data into it as well.
 704  */
 705 dma_addr_t swiotlb_map(struct device *dev, phys_addr_t paddr, size_t size,
 706                 enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
 707 {
 708         phys_addr_t swiotlb_addr;
 709         dma_addr_t dma_addr;
 710
 711         trace_swiotlb_bounced(dev, phys_to_dma(dev, paddr), size,
 712                               swiotlb_force);
 713
 714         swiotlb_addr = swiotlb_tbl_map_single(dev, paddr, size, size, dir,
 715                         attrs);
 716         if (swiotlb_addr == (phys_addr_t)DMA_MAPPING_ERROR)
 717                 return DMA_MAPPING_ERROR;
 718
 719         /* Ensure that the address returned is DMA'ble */
 720         dma_addr = phys_to_dma_unencrypted(dev, swiotlb_addr);
 721         if (unlikely(!dma_capable(dev, dma_addr, size, true))) {
 722                 swiotlb_tbl_unmap_single(dev, swiotlb_addr, size, size, dir,
 723                         attrs | DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC);
 724                 dev_WARN_ONCE(dev, 1,
 725                         "swiotlb addr %pad+%zu overflow (mask %llx, bus limit %llx).\n",
 726                         &dma_addr, size, *dev->dma_mask, dev->bus_dma_limit);
 727                 return DMA_MAPPING_ERROR;
 728         }
 729
 730         if (!dev_is_dma_coherent(dev) && !(attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC))
 731                 arch_sync_dma_for_device(swiotlb_addr, size, dir);
 732         return dma_addr;
 733 }
 734
 735 size_t swiotlb_max_mapping_size(struct device *dev)
 736 {
 737         int min_align_mask = dma_get_min_align_mask(dev);
 738         int min_align = 0;
 739
 740         /*
 741          * swiotlb_find_slots() skips slots according to
 742          * min align mask. This affects max mapping size.
 743          * Take it into acount here.
 744          */
 745         if (min_align_mask)
 746                 min_align = roundup(min_align_mask, IO_TLB_SIZE);
 747
 748         return ((size_t)IO_TLB_SIZE) * IO_TLB_SEGSIZE - min_align;
 749 }
 750
 751 bool is_swiotlb_active(void)
 752 {
 753         /*
 754          * When SWIOTLB is initialized, even if io_tlb_start points to physical
 755          * address zero, io_tlb_end surely doesn't.
 756          */
 757         return io_tlb_end != 0;
 758 }
 759
 760 #ifdef CONFIG_DEBUG_FS
 761
 762 static int __init swiotlb_create_debugfs(void)
 763 {
 764         struct dentry *root;
 765
 766         root = debugfs_create_dir("swiotlb", NULL);
 767         debugfs_create_ulong("io_tlb_nslabs", 0400, root, &io_tlb_nslabs);
 768         debugfs_create_ulong("io_tlb_used", 0400, root, &io_tlb_used);
 769         return 0;
 770 }
 771
 772 late_initcall(swiotlb_create_debugfs);
 773
 774 #endif