arch/x86/kernel/pci-dma.c

   1 #include <linux/dma-mapping.h>
   2 #include <linux/dmar.h>
   3 #include <linux/bootmem.h>
   4 #include <linux/pci.h>
   5
   6 #include <asm/proto.h>
   7 #include <asm/dma.h>
   8 #include <asm/gart.h>
   9 #include <asm/calgary.h>
  10
  11 int forbid_dac __read_mostly;
  12 EXPORT_SYMBOL(forbid_dac);
  13
  14 const struct dma_mapping_ops *dma_ops;
  15 EXPORT_SYMBOL(dma_ops);
  16
  17 static int iommu_sac_force __read_mostly;
  18
  19 #ifdef CONFIG_IOMMU_DEBUG
  20 int panic_on_overflow __read_mostly = 1;
  21 int force_iommu __read_mostly = 1;
  22 #else
  23 int panic_on_overflow __read_mostly = 0;
  24 int force_iommu __read_mostly = 0;
  25 #endif
  26
  27 int iommu_merge __read_mostly = 0;
  28
  29 int no_iommu __read_mostly;
  30 /* Set this to 1 if there is a HW IOMMU in the system */
  31 int iommu_detected __read_mostly = 0;
  32
  33 /* This tells the BIO block layer to assume merging. Default to off
  34    because we cannot guarantee merging later. */
  35 int iommu_bio_merge __read_mostly = 0;
  36 EXPORT_SYMBOL(iommu_bio_merge);
  37
  38 dma_addr_t bad_dma_address __read_mostly = 0;
  39 EXPORT_SYMBOL(bad_dma_address);
  40
  41 /* Dummy device used for NULL arguments (normally ISA). Better would
  42    be probably a smaller DMA mask, but this is bug-to-bug compatible
  43    to older i386. */
  44 struct device fallback_dev = {
  45         .bus_id = "fallback device",
  46         .coherent_dma_mask = DMA_32BIT_MASK,
  47         .dma_mask = &fallback_dev.coherent_dma_mask,
  48 };
  49
  50 int dma_set_mask(struct device *dev, u64 mask)
  51 {
  52         if (!dev->dma_mask || !dma_supported(dev, mask))
  53                 return -EIO;
  54
  55         *dev->dma_mask = mask;
  56
  57         return 0;
  58 }
  59 EXPORT_SYMBOL(dma_set_mask);
  60
  61 #ifdef CONFIG_X86_64
  62 static __initdata void *dma32_bootmem_ptr;
  63 static unsigned long dma32_bootmem_size __initdata = (128ULL<<20);
  64
  65 static int __init parse_dma32_size_opt(char *p)
  66 {
  67         if (!p)
  68                 return -EINVAL;
  69         dma32_bootmem_size = memparse(p, &p);
  70         return 0;
  71 }
  72 early_param("dma32_size", parse_dma32_size_opt);
  73
  74 void __init dma32_reserve_bootmem(void)
  75 {
  76         unsigned long size, align;
  77         if (end_pfn <= MAX_DMA32_PFN)
  78                 return;
  79
  80         /*
  81          * check aperture_64.c allocate_aperture() for reason about
  82          * using 512M as goal
  83          */
  84         align = 64ULL<<20;
  85         size = round_up(dma32_bootmem_size, align);
  86         dma32_bootmem_ptr = __alloc_bootmem_nopanic(size, align,
  87                                  512ULL<<20);
  88         if (dma32_bootmem_ptr)
  89                 dma32_bootmem_size = size;
  90         else
  91                 dma32_bootmem_size = 0;
  92 }
  93 static void __init dma32_free_bootmem(void)
  94 {
  95         int node;
  96
  97         if (end_pfn <= MAX_DMA32_PFN)
  98                 return;
  99
 100         if (!dma32_bootmem_ptr)
 101                 return;
 102
 103         for_each_online_node(node)
 104                 free_bootmem_node(NODE_DATA(node), __pa(dma32_bootmem_ptr),
 105                                   dma32_bootmem_size);
 106
 107         dma32_bootmem_ptr = NULL;
 108         dma32_bootmem_size = 0;
 109 }
 110
 111 void __init pci_iommu_alloc(void)
 112 {
 113         /* free the range so iommu could get some range less than 4G */
 114         dma32_free_bootmem();
 115         /*
 116          * The order of these functions is important for
 117          * fall-back/fail-over reasons
 118          */
 119 #ifdef CONFIG_GART_IOMMU
 120         gart_iommu_hole_init();
 121 #endif
 122
 123 #ifdef CONFIG_CALGARY_IOMMU
 124         detect_calgary();
 125 #endif
 126
 127         detect_intel_iommu();
 128
 129 #ifdef CONFIG_SWIOTLB
 130         pci_swiotlb_init();
 131 #endif
 132 }
 133 #endif
 134
 135 /*
 136  * See <Documentation/x86_64/boot-options.txt> for the iommu kernel parameter
 137  * documentation.
 138  */
 139 static __init int iommu_setup(char *p)
 140 {
 141         iommu_merge = 1;
 142
 143         if (!p)
 144                 return -EINVAL;
 145
 146         while (*p) {
 147                 if (!strncmp(p, "off", 3))
 148                         no_iommu = 1;
 149                 /* gart_parse_options has more force support */
 150                 if (!strncmp(p, "force", 5))
 151                         force_iommu = 1;
 152                 if (!strncmp(p, "noforce", 7)) {
 153                         iommu_merge = 0;
 154                         force_iommu = 0;
 155                 }
 156
 157                 if (!strncmp(p, "biomerge", 8)) {
 158                         iommu_bio_merge = 4096;
 159                         iommu_merge = 1;
 160                         force_iommu = 1;
 161                 }
 162                 if (!strncmp(p, "panic", 5))
 163                         panic_on_overflow = 1;
 164                 if (!strncmp(p, "nopanic", 7))
 165                         panic_on_overflow = 0;
 166                 if (!strncmp(p, "merge", 5)) {
 167                         iommu_merge = 1;
 168                         force_iommu = 1;
 169                 }
 170                 if (!strncmp(p, "nomerge", 7))
 171                         iommu_merge = 0;
 172                 if (!strncmp(p, "forcesac", 8))
 173                         iommu_sac_force = 1;
 174                 if (!strncmp(p, "allowdac", 8))
 175                         forbid_dac = 0;
 176                 if (!strncmp(p, "nodac", 5))
 177                         forbid_dac = -1;
 178                 if (!strncmp(p, "usedac", 6)) {
 179                         forbid_dac = -1;
 180                         return 1;
 181                 }
 182 #ifdef CONFIG_SWIOTLB
 183                 if (!strncmp(p, "soft", 4))
 184                         swiotlb = 1;
 185 #endif
 186
 187 #ifdef CONFIG_GART_IOMMU
 188                 gart_parse_options(p);
 189 #endif
 190
 191 #ifdef CONFIG_CALGARY_IOMMU
 192                 if (!strncmp(p, "calgary", 7))
 193                         use_calgary = 1;
 194 #endif /* CONFIG_CALGARY_IOMMU */
 195
 196                 p += strcspn(p, ",");
 197                 if (*p == ',')
 198                         ++p;
 199         }
 200         return 0;
 201 }
 202 early_param("iommu", iommu_setup);
 203
 204 #ifdef CONFIG_X86_32
 205 int dma_declare_coherent_memory(struct device *dev, dma_addr_t bus_addr,
 206                                 dma_addr_t device_addr, size_t size, int flags)
 207 {
 208         void __iomem *mem_base = NULL;
 209         int pages = size >> PAGE_SHIFT;
 210         int bitmap_size = BITS_TO_LONGS(pages) * sizeof(long);
 211
 212         if ((flags & (DMA_MEMORY_MAP | DMA_MEMORY_IO)) == 0)
 213                 goto out;
 214         if (!size)
 215                 goto out;
 216         if (dev->dma_mem)
 217                 goto out;
 218
 219         /* FIXME: this routine just ignores DMA_MEMORY_INCLUDES_CHILDREN */
 220
 221         mem_base = ioremap(bus_addr, size);
 222         if (!mem_base)
 223                 goto out;
 224
 225         dev->dma_mem = kzalloc(sizeof(struct dma_coherent_mem), GFP_KERNEL);
 226         if (!dev->dma_mem)
 227                 goto out;
 228         dev->dma_mem->bitmap = kzalloc(bitmap_size, GFP_KERNEL);
 229         if (!dev->dma_mem->bitmap)
 230                 goto free1_out;
 231
 232         dev->dma_mem->virt_base = mem_base;
 233         dev->dma_mem->device_base = device_addr;
 234         dev->dma_mem->size = pages;
 235         dev->dma_mem->flags = flags;
 236
 237         if (flags & DMA_MEMORY_MAP)
 238                 return DMA_MEMORY_MAP;
 239
 240         return DMA_MEMORY_IO;
 241
 242  free1_out:
 243         kfree(dev->dma_mem);
 244  out:
 245         if (mem_base)
 246                 iounmap(mem_base);
 247         return 0;
 248 }
 249 EXPORT_SYMBOL(dma_declare_coherent_memory);
 250
 251 void dma_release_declared_memory(struct device *dev)
 252 {
 253         struct dma_coherent_mem *mem = dev->dma_mem;
 254
 255         if (!mem)
 256                 return;
 257         dev->dma_mem = NULL;
 258         iounmap(mem->virt_base);
 259         kfree(mem->bitmap);
 260         kfree(mem);
 261 }
 262 EXPORT_SYMBOL(dma_release_declared_memory);
 263
 264 void *dma_mark_declared_memory_occupied(struct device *dev,
 265                                         dma_addr_t device_addr, size_t size)
 266 {
 267         struct dma_coherent_mem *mem = dev->dma_mem;
 268         int pos, err;
 269         int pages = (size + (device_addr & ~PAGE_MASK) + PAGE_SIZE - 1);
 270
 271         pages >>= PAGE_SHIFT;
 272
 273         if (!mem)
 274                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 275
 276         pos = (device_addr - mem->device_base) >> PAGE_SHIFT;
 277         err = bitmap_allocate_region(mem->bitmap, pos, get_order(pages));
 278         if (err != 0)
 279                 return ERR_PTR(err);
 280         return mem->virt_base + (pos << PAGE_SHIFT);
 281 }
 282 EXPORT_SYMBOL(dma_mark_declared_memory_occupied);
 283
 284 static int dma_alloc_from_coherent_mem(struct device *dev, ssize_t size,
 285                                        dma_addr_t *dma_handle, void **ret)
 286 {
 287         struct dma_coherent_mem *mem = dev ? dev->dma_mem : NULL;
 288         int order = get_order(size);
 289
 290         if (mem) {
 291                 int page = bitmap_find_free_region(mem->bitmap, mem->size,
 292                                                      order);
 293                 if (page >= 0) {
 294                         *dma_handle = mem->device_base + (page << PAGE_SHIFT);
 295                         *ret = mem->virt_base + (page << PAGE_SHIFT);
 296                         memset(*ret, 0, size);
 297                 }
 298                 if (mem->flags & DMA_MEMORY_EXCLUSIVE)
 299                         *ret = NULL;
 300         }
 301         return (mem != NULL);
 302 }
 303
 304 static int dma_release_coherent(struct device *dev, int order, void *vaddr)
 305 {
 306         struct dma_coherent_mem *mem = dev ? dev->dma_mem : NULL;
 307
 308         if (mem && vaddr >= mem->virt_base && vaddr <
 309                    (mem->virt_base + (mem->size << PAGE_SHIFT))) {
 310                 int page = (vaddr - mem->virt_base) >> PAGE_SHIFT;
 311
 312                 bitmap_release_region(mem->bitmap, page, order);
 313                 return 1;
 314         }
 315         return 0;
 316 }
 317 #else
 318 #define dma_alloc_from_coherent_mem(dev, size, handle, ret) (0)
 319 #define dma_release_coherent(dev, order, vaddr) (0)
 320 #endif /* CONFIG_X86_32 */
 321
 322 int dma_supported(struct device *dev, u64 mask)
 323 {
 324 #ifdef CONFIG_PCI
 325         if (mask > 0xffffffff && forbid_dac > 0) {
 326                 printk(KERN_INFO "PCI: Disallowing DAC for device %s\n",
 327                                  dev->bus_id);
 328                 return 0;
 329         }
 330 #endif
 331
 332         if (dma_ops->dma_supported)
 333                 return dma_ops->dma_supported(dev, mask);
 334
 335         /* Copied from i386. Doesn't make much sense, because it will
 336            only work for pci_alloc_coherent.
 337            The caller just has to use GFP_DMA in this case. */
 338         if (mask < DMA_24BIT_MASK)
 339                 return 0;
 340
 341         /* Tell the device to use SAC when IOMMU force is on.  This
 342            allows the driver to use cheaper accesses in some cases.
 343
 344            Problem with this is that if we overflow the IOMMU area and
 345            return DAC as fallback address the device may not handle it
 346            correctly.
 347
 348            As a special case some controllers have a 39bit address
 349            mode that is as efficient as 32bit (aic79xx). Don't force
 350            SAC for these.  Assume all masks <= 40 bits are of this
 351            type. Normally this doesn't make any difference, but gives
 352            more gentle handling of IOMMU overflow. */
 353         if (iommu_sac_force && (mask >= DMA_40BIT_MASK)) {
 354                 printk(KERN_INFO "%s: Force SAC with mask %Lx\n",
 355                                  dev->bus_id, mask);
 356                 return 0;
 357         }
 358
 359         return 1;
 360 }
 361 EXPORT_SYMBOL(dma_supported);
 362
 363 /* Allocate DMA memory on node near device */
 364 noinline struct page *
 365 dma_alloc_pages(struct device *dev, gfp_t gfp, unsigned order)
 366 {
 367         int node;
 368
 369         node = dev_to_node(dev);
 370
 371         return alloc_pages_node(node, gfp, order);
 372 }
 373
 374 /*
 375  * Allocate memory for a coherent mapping.
 376  */
 377 void *
 378 dma_alloc_coherent(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *dma_handle,
 379                    gfp_t gfp)
 380 {
 381         void *memory = NULL;
 382         struct page *page;
 383         unsigned long dma_mask = 0;
 384         dma_addr_t bus;
 385
 386         /* ignore region specifiers */
 387         gfp &= ~(__GFP_DMA | __GFP_HIGHMEM | __GFP_DMA32);
 388
 389         if (dma_alloc_from_coherent_mem(dev, size, dma_handle, &memory))
 390                 return memory;
 391
 392         if (!dev)
 393                 dev = &fallback_dev;
 394         dma_mask = dev->coherent_dma_mask;
 395         if (dma_mask == 0)
 396                 dma_mask = DMA_32BIT_MASK;
 397
 398         /* Device not DMA able */
 399         if (dev->dma_mask == NULL)
 400                 return NULL;
 401
 402         /* Don't invoke OOM killer */
 403         gfp |= __GFP_NORETRY;
 404
 405 #ifdef CONFIG_X86_64
 406         /* Why <=? Even when the mask is smaller than 4GB it is often
 407            larger than 16MB and in this case we have a chance of
 408            finding fitting memory in the next higher zone first. If
 409            not retry with true GFP_DMA. -AK */
 410         if (dma_mask <= DMA_32BIT_MASK)
 411                 gfp |= GFP_DMA32;
 412 #endif
 413
 414  again:
 415         page = dma_alloc_pages(dev, gfp, get_order(size));
 416         if (page == NULL)
 417                 return NULL;
 418
 419         {
 420                 int high, mmu;
 421                 bus = page_to_phys(page);
 422                 memory = page_address(page);
 423                 high = (bus + size) >= dma_mask;
 424                 mmu = high;
 425                 if (force_iommu && !(gfp & GFP_DMA))
 426                         mmu = 1;
 427                 else if (high) {
 428                         free_pages((unsigned long)memory,
 429                                    get_order(size));
 430
 431                         /* Don't use the 16MB ZONE_DMA unless absolutely
 432                            needed. It's better to use remapping first. */
 433                         if (dma_mask < DMA_32BIT_MASK && !(gfp & GFP_DMA)) {
 434                                 gfp = (gfp & ~GFP_DMA32) | GFP_DMA;
 435                                 goto again;
 436                         }
 437
 438                         /* Let low level make its own zone decisions */
 439                         gfp &= ~(GFP_DMA32|GFP_DMA);
 440
 441                         if (dma_ops->alloc_coherent)
 442                                 return dma_ops->alloc_coherent(dev, size,
 443                                                            dma_handle, gfp);
 444                         return NULL;
 445                 }
 446
 447                 memset(memory, 0, size);
 448                 if (!mmu) {
 449                         *dma_handle = bus;
 450                         return memory;
 451                 }
 452         }
 453
 454         if (dma_ops->alloc_coherent) {
 455                 free_pages((unsigned long)memory, get_order(size));
 456                 gfp &= ~(GFP_DMA|GFP_DMA32);
 457                 return dma_ops->alloc_coherent(dev, size, dma_handle, gfp);
 458         }
 459
 460         if (dma_ops->map_simple) {
 461                 *dma_handle = dma_ops->map_simple(dev, virt_to_phys(memory),
 462                                               size,
 463                                               PCI_DMA_BIDIRECTIONAL);
 464                 if (*dma_handle != bad_dma_address)
 465                         return memory;
 466         }
 467
 468         if (panic_on_overflow)
 469                 panic("dma_alloc_coherent: IOMMU overflow by %lu bytes\n",
 470                       (unsigned long)size);
 471         free_pages((unsigned long)memory, get_order(size));
 472         return NULL;
 473 }
 474 EXPORT_SYMBOL(dma_alloc_coherent);
 475
 476 /*
 477  * Unmap coherent memory.
 478  * The caller must ensure that the device has finished accessing the mapping.
 479  */
 480 void dma_free_coherent(struct device *dev, size_t size,
 481                          void *vaddr, dma_addr_t bus)
 482 {
 483         int order = get_order(size);
 484         WARN_ON(irqs_disabled());       /* for portability */
 485         if (dma_release_coherent(dev, order, vaddr))
 486                 return;
 487         if (dma_ops->unmap_single)
 488                 dma_ops->unmap_single(dev, bus, size, 0);
 489         free_pages((unsigned long)vaddr, order);
 490 }
 491 EXPORT_SYMBOL(dma_free_coherent);
 492
 493 static int __init pci_iommu_init(void)
 494 {
 495 #ifdef CONFIG_CALGARY_IOMMU
 496         calgary_iommu_init();
 497 #endif
 498
 499         intel_iommu_init();
 500
 501 #ifdef CONFIG_GART_IOMMU
 502         gart_iommu_init();
 503 #endif
 504
 505         no_iommu_init();
 506         return 0;
 507 }
 508
 509 void pci_iommu_shutdown(void)
 510 {
 511         gart_iommu_shutdown();
 512 }
 513 /* Must execute after PCI subsystem */
 514 fs_initcall(pci_iommu_init);
 515
 516 #ifdef CONFIG_PCI
 517 /* Many VIA bridges seem to corrupt data for DAC. Disable it here */
 518
 519 static __devinit void via_no_dac(struct pci_dev *dev)
 520 {
 521         if ((dev->class >> 8) == PCI_CLASS_BRIDGE_PCI && forbid_dac == 0) {
 522                 printk(KERN_INFO "PCI: VIA PCI bridge detected."
 523                                  "Disabling DAC.\n");
 524                 forbid_dac = 1;
 525         }
 526 }
 527 DECLARE_PCI_FIXUP_FINAL(PCI_VENDOR_ID_VIA, PCI_ANY_ID, via_no_dac);
 528 #endif