arch/powerpc/platforms/pseries/iommu.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2001 Mike Corrigan & Dave Engebretsen, IBM Corporation
   3  *
   4  * Rewrite, cleanup:
   5  *
   6  * Copyright (C) 2004 Olof Johansson <olof@lixom.net>, IBM Corporation
   7  * Copyright (C) 2006 Olof Johansson <olof@lixom.net>
   8  *
   9  * Dynamic DMA mapping support, pSeries-specific parts, both SMP and LPAR.
  10  *
  11  *
  12  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  13  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
  14  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  15  * (at your option) any later version.
  16  *
  17  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  18  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  19  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  20  * GNU General Public License for more details.
  21  *
  22  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  23  * along with this program; if not, write to the Free Software
  24  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307 USA
  25  */
  26
  27 #include <linux/init.h>
  28 #include <linux/types.h>
  29 #include <linux/slab.h>
  30 #include <linux/mm.h>
  31 #include <linux/spinlock.h>
  32 #include <linux/string.h>
  33 #include <linux/pci.h>
  34 #include <linux/dma-mapping.h>
  35 #include <asm/io.h>
  36 #include <asm/prom.h>
  37 #include <asm/rtas.h>
  38 #include <asm/iommu.h>
  39 #include <asm/pci-bridge.h>
  40 #include <asm/machdep.h>
  41 #include <asm/abs_addr.h>
  42 #include <asm/pSeries_reconfig.h>
  43 #include <asm/firmware.h>
  44 #include <asm/tce.h>
  45 #include <asm/ppc-pci.h>
  46 #include <asm/udbg.h>
  47
  48 #include "plpar_wrappers.h"
  49
  50 #define DBG(fmt...)
  51
  52 static void tce_build_pSeries(struct iommu_table *tbl, long index,
  53                               long npages, unsigned long uaddr,
  54                               enum dma_data_direction direction)
  55 {
  56         u64 proto_tce;
  57         u64 *tcep;
  58         u64 rpn;
  59
  60         proto_tce = TCE_PCI_READ; // Read allowed
  61
  62         if (direction != DMA_TO_DEVICE)
  63                 proto_tce |= TCE_PCI_WRITE;
  64
  65         tcep = ((u64 *)tbl->it_base) + index;
  66
  67         while (npages--) {
  68                 /* can't move this out since we might cross LMB boundary */
  69                 rpn = (virt_to_abs(uaddr)) >> TCE_SHIFT;
  70                 *tcep = proto_tce | (rpn & TCE_RPN_MASK) << TCE_RPN_SHIFT;
  71
  72                 uaddr += TCE_PAGE_SIZE;
  73                 tcep++;
  74         }
  75 }
  76
  77
  78 static void tce_free_pSeries(struct iommu_table *tbl, long index, long npages)
  79 {
  80         u64 *tcep;
  81
  82         tcep = ((u64 *)tbl->it_base) + index;
  83
  84         while (npages--)
  85                 *(tcep++) = 0;
  86 }
  87
  88 static unsigned long tce_get_pseries(struct iommu_table *tbl, long index)
  89 {
  90         u64 *tcep;
  91
  92         tcep = ((u64 *)tbl->it_base) + index;
  93
  94         return *tcep;
  95 }
  96
  97 static void tce_build_pSeriesLP(struct iommu_table *tbl, long tcenum,
  98                                 long npages, unsigned long uaddr,
  99                                 enum dma_data_direction direction)
 100 {
 101         u64 rc;
 102         u64 proto_tce, tce;
 103         u64 rpn;
 104
 105         rpn = (virt_to_abs(uaddr)) >> TCE_SHIFT;
 106         proto_tce = TCE_PCI_READ;
 107         if (direction != DMA_TO_DEVICE)
 108                 proto_tce |= TCE_PCI_WRITE;
 109
 110         while (npages--) {
 111                 tce = proto_tce | (rpn & TCE_RPN_MASK) << TCE_RPN_SHIFT;
 112                 rc = plpar_tce_put((u64)tbl->it_index, (u64)tcenum << 12, tce);
 113
 114                 if (rc && printk_ratelimit()) {
 115                         printk("tce_build_pSeriesLP: plpar_tce_put failed. rc=%ld\n", rc);
 116                         printk("\tindex   = 0x%lx\n", (u64)tbl->it_index);
 117                         printk("\ttcenum  = 0x%lx\n", (u64)tcenum);
 118                         printk("\ttce val = 0x%lx\n", tce );
 119                         show_stack(current, (unsigned long *)__get_SP());
 120                 }
 121
 122                 tcenum++;
 123                 rpn++;
 124         }
 125 }
 126
 127 static DEFINE_PER_CPU(u64 *, tce_page) = NULL;
 128
 129 static void tce_buildmulti_pSeriesLP(struct iommu_table *tbl, long tcenum,
 130                                      long npages, unsigned long uaddr,
 131                                      enum dma_data_direction direction)
 132 {
 133         u64 rc;
 134         u64 proto_tce;
 135         u64 *tcep;
 136         u64 rpn;
 137         long l, limit;
 138
 139         if (npages == 1)
 140                 return tce_build_pSeriesLP(tbl, tcenum, npages, uaddr,
 141                                            direction);
 142
 143         tcep = __get_cpu_var(tce_page);
 144
 145         /* This is safe to do since interrupts are off when we're called
 146          * from iommu_alloc{,_sg}()
 147          */
 148         if (!tcep) {
 149                 tcep = (u64 *)__get_free_page(GFP_ATOMIC);
 150                 /* If allocation fails, fall back to the loop implementation */
 151                 if (!tcep)
 152                         return tce_build_pSeriesLP(tbl, tcenum, npages,
 153                                                    uaddr, direction);
 154                 __get_cpu_var(tce_page) = tcep;
 155         }
 156
 157         rpn = (virt_to_abs(uaddr)) >> TCE_SHIFT;
 158         proto_tce = TCE_PCI_READ;
 159         if (direction != DMA_TO_DEVICE)
 160                 proto_tce |= TCE_PCI_WRITE;
 161
 162         /* We can map max one pageful of TCEs at a time */
 163         do {
 164                 /*
 165                  * Set up the page with TCE data, looping through and setting
 166                  * the values.
 167                  */
 168                 limit = min_t(long, npages, 4096/TCE_ENTRY_SIZE);
 169
 170                 for (l = 0; l < limit; l++) {
 171                         tcep[l] = proto_tce | (rpn & TCE_RPN_MASK) << TCE_RPN_SHIFT;
 172                         rpn++;
 173                 }
 174
 175                 rc = plpar_tce_put_indirect((u64)tbl->it_index,
 176                                             (u64)tcenum << 12,
 177                                             (u64)virt_to_abs(tcep),
 178                                             limit);
 179
 180                 npages -= limit;
 181                 tcenum += limit;
 182         } while (npages > 0 && !rc);
 183
 184         if (rc && printk_ratelimit()) {
 185                 printk("tce_buildmulti_pSeriesLP: plpar_tce_put failed. rc=%ld\n", rc);
 186                 printk("\tindex   = 0x%lx\n", (u64)tbl->it_index);
 187                 printk("\tnpages  = 0x%lx\n", (u64)npages);
 188                 printk("\ttce[0] val = 0x%lx\n", tcep[0]);
 189                 show_stack(current, (unsigned long *)__get_SP());
 190         }
 191 }
 192
 193 static void tce_free_pSeriesLP(struct iommu_table *tbl, long tcenum, long npages)
 194 {
 195         u64 rc;
 196
 197         while (npages--) {
 198                 rc = plpar_tce_put((u64)tbl->it_index, (u64)tcenum << 12, 0);
 199
 200                 if (rc && printk_ratelimit()) {
 201                         printk("tce_free_pSeriesLP: plpar_tce_put failed. rc=%ld\n", rc);
 202                         printk("\tindex   = 0x%lx\n", (u64)tbl->it_index);
 203                         printk("\ttcenum  = 0x%lx\n", (u64)tcenum);
 204                         show_stack(current, (unsigned long *)__get_SP());
 205                 }
 206
 207                 tcenum++;
 208         }
 209 }
 210
 211
 212 static void tce_freemulti_pSeriesLP(struct iommu_table *tbl, long tcenum, long npages)
 213 {
 214         u64 rc;
 215
 216         rc = plpar_tce_stuff((u64)tbl->it_index, (u64)tcenum << 12, 0, npages);
 217
 218         if (rc && printk_ratelimit()) {
 219                 printk("tce_freemulti_pSeriesLP: plpar_tce_stuff failed\n");
 220                 printk("\trc      = %ld\n", rc);
 221                 printk("\tindex   = 0x%lx\n", (u64)tbl->it_index);
 222                 printk("\tnpages  = 0x%lx\n", (u64)npages);
 223                 show_stack(current, (unsigned long *)__get_SP());
 224         }
 225 }
 226
 227 static unsigned long tce_get_pSeriesLP(struct iommu_table *tbl, long tcenum)
 228 {
 229         u64 rc;
 230         unsigned long tce_ret;
 231
 232         rc = plpar_tce_get((u64)tbl->it_index, (u64)tcenum << 12, &tce_ret);
 233
 234         if (rc && printk_ratelimit()) {
 235                 printk("tce_get_pSeriesLP: plpar_tce_get failed. rc=%ld\n",
 236                         rc);
 237                 printk("\tindex   = 0x%lx\n", (u64)tbl->it_index);
 238                 printk("\ttcenum  = 0x%lx\n", (u64)tcenum);
 239                 show_stack(current, (unsigned long *)__get_SP());
 240         }
 241
 242         return tce_ret;
 243 }
 244
 245 static void iommu_table_setparms(struct pci_controller *phb,
 246                                  struct device_node *dn,
 247                                  struct iommu_table *tbl)
 248 {
 249         struct device_node *node;
 250         const unsigned long *basep;
 251         const u32 *sizep;
 252
 253         node = (struct device_node *)phb->arch_data;
 254
 255         basep = get_property(node, "linux,tce-base", NULL);
 256         sizep = get_property(node, "linux,tce-size", NULL);
 257         if (basep == NULL || sizep == NULL) {
 258                 printk(KERN_ERR "PCI_DMA: iommu_table_setparms: %s has "
 259                                 "missing tce entries !\n", dn->full_name);
 260                 return;
 261         }
 262
 263         tbl->it_base = (unsigned long)__va(*basep);
 264
 265 #ifndef CONFIG_CRASH_DUMP
 266         memset((void *)tbl->it_base, 0, *sizep);
 267 #endif
 268
 269         tbl->it_busno = phb->bus->number;
 270
 271         /* Units of tce entries */
 272         tbl->it_offset = phb->dma_window_base_cur >> IOMMU_PAGE_SHIFT;
 273
 274         /* Test if we are going over 2GB of DMA space */
 275         if (phb->dma_window_base_cur + phb->dma_window_size > 0x80000000ul) {
 276                 udbg_printf("PCI_DMA: Unexpected number of IOAs under this PHB.\n");
 277                 panic("PCI_DMA: Unexpected number of IOAs under this PHB.\n");
 278         }
 279
 280         phb->dma_window_base_cur += phb->dma_window_size;
 281
 282         /* Set the tce table size - measured in entries */
 283         tbl->it_size = phb->dma_window_size >> IOMMU_PAGE_SHIFT;
 284
 285         tbl->it_index = 0;
 286         tbl->it_blocksize = 16;
 287         tbl->it_type = TCE_PCI;
 288 }
 289
 290 /*
 291  * iommu_table_setparms_lpar
 292  *
 293  * Function: On pSeries LPAR systems, return TCE table info, given a pci bus.
 294  */
 295 static void iommu_table_setparms_lpar(struct pci_controller *phb,
 296                                       struct device_node *dn,
 297                                       struct iommu_table *tbl,
 298                                       const void *dma_window)
 299 {
 300         unsigned long offset, size;
 301
 302         tbl->it_busno  = PCI_DN(dn)->bussubno;
 303         of_parse_dma_window(dn, dma_window, &tbl->it_index, &offset, &size);
 304
 305         tbl->it_base   = 0;
 306         tbl->it_blocksize  = 16;
 307         tbl->it_type = TCE_PCI;
 308         tbl->it_offset = offset >> IOMMU_PAGE_SHIFT;
 309         tbl->it_size = size >> IOMMU_PAGE_SHIFT;
 310 }
 311
 312 static void iommu_bus_setup_pSeries(struct pci_bus *bus)
 313 {
 314         struct device_node *dn;
 315         struct iommu_table *tbl;
 316         struct device_node *isa_dn, *isa_dn_orig;
 317         struct device_node *tmp;
 318         struct pci_dn *pci;
 319         int children;
 320
 321         DBG("iommu_bus_setup_pSeries, bus %p, bus->self %p\n", bus, bus->self);
 322
 323         dn = pci_bus_to_OF_node(bus);
 324         pci = PCI_DN(dn);
 325
 326         if (bus->self) {
 327                 /* This is not a root bus, any setup will be done for the
 328                  * device-side of the bridge in iommu_dev_setup_pSeries().
 329                  */
 330                 return;
 331         }
 332
 333         /* Check if the ISA bus on the system is under
 334          * this PHB.
 335          */
 336         isa_dn = isa_dn_orig = of_find_node_by_type(NULL, "isa");
 337
 338         while (isa_dn && isa_dn != dn)
 339                 isa_dn = isa_dn->parent;
 340
 341         if (isa_dn_orig)
 342                 of_node_put(isa_dn_orig);
 343
 344         /* Count number of direct PCI children of the PHB. */
 345         for (children = 0, tmp = dn->child; tmp; tmp = tmp->sibling)
 346                 children++;
 347
 348         DBG("Children: %d\n", children);
 349
 350         /* Calculate amount of DMA window per slot. Each window must be
 351          * a power of two (due to pci_alloc_consistent requirements).
 352          *
 353          * Keep 256MB aside for PHBs with ISA.
 354          */
 355
 356         if (!isa_dn) {
 357                 /* No ISA/IDE - just set window size and return */
 358                 pci->phb->dma_window_size = 0x80000000ul; /* To be divided */
 359
 360                 while (pci->phb->dma_window_size * children > 0x80000000ul)
 361                         pci->phb->dma_window_size >>= 1;
 362                 DBG("No ISA/IDE, window size is 0x%lx\n",
 363                         pci->phb->dma_window_size);
 364                 pci->phb->dma_window_base_cur = 0;
 365
 366                 return;
 367         }
 368
 369         /* If we have ISA, then we probably have an IDE
 370          * controller too. Allocate a 128MB table but
 371          * skip the first 128MB to avoid stepping on ISA
 372          * space.
 373          */
 374         pci->phb->dma_window_size = 0x8000000ul;
 375         pci->phb->dma_window_base_cur = 0x8000000ul;
 376
 377         tbl = kmalloc_node(sizeof(struct iommu_table), GFP_KERNEL,
 378                            pci->phb->node);
 379
 380         iommu_table_setparms(pci->phb, dn, tbl);
 381         pci->iommu_table = iommu_init_table(tbl, pci->phb->node);
 382
 383         /* Divide the rest (1.75GB) among the children */
 384         pci->phb->dma_window_size = 0x80000000ul;
 385         while (pci->phb->dma_window_size * children > 0x70000000ul)
 386                 pci->phb->dma_window_size >>= 1;
 387
 388         DBG("ISA/IDE, window size is 0x%lx\n", pci->phb->dma_window_size);
 389
 390 }
 391
 392
 393 static void iommu_bus_setup_pSeriesLP(struct pci_bus *bus)
 394 {
 395         struct iommu_table *tbl;
 396         struct device_node *dn, *pdn;
 397         struct pci_dn *ppci;
 398         const void *dma_window = NULL;
 399
 400         DBG("iommu_bus_setup_pSeriesLP, bus %p, bus->self %p\n", bus, bus->self);
 401
 402         dn = pci_bus_to_OF_node(bus);
 403
 404         /* Find nearest ibm,dma-window, walking up the device tree */
 405         for (pdn = dn; pdn != NULL; pdn = pdn->parent) {
 406                 dma_window = get_property(pdn, "ibm,dma-window", NULL);
 407                 if (dma_window != NULL)
 408                         break;
 409         }
 410
 411         if (dma_window == NULL) {
 412                 DBG("iommu_bus_setup_pSeriesLP: bus %s seems to have no ibm,dma-window property\n", dn->full_name);
 413                 return;
 414         }
 415
 416         ppci = PCI_DN(pdn);
 417         if (!ppci->iommu_table) {
 418                 /* Bussubno hasn't been copied yet.
 419                  * Do it now because iommu_table_setparms_lpar needs it.
 420                  */
 421
 422                 ppci->bussubno = bus->number;
 423
 424                 tbl = kmalloc_node(sizeof(struct iommu_table), GFP_KERNEL,
 425                                    ppci->phb->node);
 426
 427                 iommu_table_setparms_lpar(ppci->phb, pdn, tbl, dma_window);
 428
 429                 ppci->iommu_table = iommu_init_table(tbl, ppci->phb->node);
 430         }
 431
 432         if (pdn != dn)
 433                 PCI_DN(dn)->iommu_table = ppci->iommu_table;
 434 }
 435
 436
 437 static void iommu_dev_setup_pSeries(struct pci_dev *dev)
 438 {
 439         struct device_node *dn, *mydn;
 440         struct iommu_table *tbl;
 441
 442         DBG("iommu_dev_setup_pSeries, dev %p (%s)\n", dev, pci_name(dev));
 443
 444         mydn = dn = pci_device_to_OF_node(dev);
 445
 446         /* If we're the direct child of a root bus, then we need to allocate
 447          * an iommu table ourselves. The bus setup code should have setup
 448          * the window sizes already.
 449          */
 450         if (!dev->bus->self) {
 451                 DBG(" --> first child, no bridge. Allocating iommu table.\n");
 452                 tbl = kmalloc_node(sizeof(struct iommu_table), GFP_KERNEL,
 453                                    PCI_DN(dn)->phb->node);
 454                 iommu_table_setparms(PCI_DN(dn)->phb, dn, tbl);
 455                 PCI_DN(dn)->iommu_table = iommu_init_table(tbl,
 456                                                 PCI_DN(dn)->phb->node);
 457
 458                 return;
 459         }
 460
 461         /* If this device is further down the bus tree, search upwards until
 462          * an already allocated iommu table is found and use that.
 463          */
 464
 465         while (dn && PCI_DN(dn) && PCI_DN(dn)->iommu_table == NULL)
 466                 dn = dn->parent;
 467
 468         if (dn && PCI_DN(dn)) {
 469                 PCI_DN(mydn)->iommu_table = PCI_DN(dn)->iommu_table;
 470         } else {
 471                 DBG("iommu_dev_setup_pSeries, dev %p (%s) has no iommu table\n", dev, pci_name(dev));
 472         }
 473 }
 474
 475 static int iommu_reconfig_notifier(struct notifier_block *nb, unsigned long action, void *node)
 476 {
 477         int err = NOTIFY_OK;
 478         struct device_node *np = node;
 479         struct pci_dn *pci = PCI_DN(np);
 480
 481         switch (action) {
 482         case PSERIES_RECONFIG_REMOVE:
 483                 if (pci && pci->iommu_table &&
 484                     get_property(np, "ibm,dma-window", NULL))
 485                         iommu_free_table(np);
 486                 break;
 487         default:
 488                 err = NOTIFY_DONE;
 489                 break;
 490         }
 491         return err;
 492 }
 493
 494 static struct notifier_block iommu_reconfig_nb = {
 495         .notifier_call = iommu_reconfig_notifier,
 496 };
 497
 498 static void iommu_dev_setup_pSeriesLP(struct pci_dev *dev)
 499 {
 500         struct device_node *pdn, *dn;
 501         struct iommu_table *tbl;
 502         const void *dma_window = NULL;
 503         struct pci_dn *pci;
 504
 505         /* dev setup for LPAR is a little tricky, since the device tree might
 506          * contain the dma-window properties per-device and not neccesarily
 507          * for the bus. So we need to search upwards in the tree until we
 508          * either hit a dma-window property, OR find a parent with a table
 509          * already allocated.
 510          */
 511         dn = pci_device_to_OF_node(dev);
 512
 513         DBG("iommu_dev_setup_pSeriesLP, dev %p (%s) %s\n",
 514              dev, pci_name(dev), dn->full_name);
 515
 516         for (pdn = dn; pdn && PCI_DN(pdn) && !PCI_DN(pdn)->iommu_table;
 517              pdn = pdn->parent) {
 518                 dma_window = get_property(pdn, "ibm,dma-window", NULL);
 519                 if (dma_window)
 520                         break;
 521         }
 522
 523         /* Check for parent == NULL so we don't try to setup the empty EADS
 524          * slots on POWER4 machines.
 525          */
 526         if (dma_window == NULL || pdn->parent == NULL) {
 527                 DBG("No dma window for device, linking to parent\n");
 528                 PCI_DN(dn)->iommu_table = PCI_DN(pdn)->iommu_table;
 529                 return;
 530         } else {
 531                 DBG("Found DMA window, allocating table\n");
 532         }
 533
 534         pci = PCI_DN(pdn);
 535         if (!pci->iommu_table) {
 536                 /* iommu_table_setparms_lpar needs bussubno. */
 537                 pci->bussubno = pci->phb->bus->number;
 538
 539                 tbl = kmalloc_node(sizeof(struct iommu_table), GFP_KERNEL,
 540                                    pci->phb->node);
 541
 542                 iommu_table_setparms_lpar(pci->phb, pdn, tbl, dma_window);
 543
 544                 pci->iommu_table = iommu_init_table(tbl, pci->phb->node);
 545         }
 546
 547         if (pdn != dn)
 548                 PCI_DN(dn)->iommu_table = pci->iommu_table;
 549 }
 550
 551 static void iommu_bus_setup_null(struct pci_bus *b) { }
 552 static void iommu_dev_setup_null(struct pci_dev *d) { }
 553
 554 /* These are called very early. */
 555 void iommu_init_early_pSeries(void)
 556 {
 557         if (of_chosen && get_property(of_chosen, "linux,iommu-off", NULL)) {
 558                 /* Direct I/O, IOMMU off */
 559                 ppc_md.iommu_dev_setup = iommu_dev_setup_null;
 560                 ppc_md.iommu_bus_setup = iommu_bus_setup_null;
 561                 pci_direct_iommu_init();
 562
 563                 return;
 564         }
 565
 566         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_LPAR)) {
 567                 if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_MULTITCE)) {
 568                         ppc_md.tce_build = tce_buildmulti_pSeriesLP;
 569                         ppc_md.tce_free  = tce_freemulti_pSeriesLP;
 570                 } else {
 571                         ppc_md.tce_build = tce_build_pSeriesLP;
 572                         ppc_md.tce_free  = tce_free_pSeriesLP;
 573                 }
 574                 ppc_md.tce_get   = tce_get_pSeriesLP;
 575                 ppc_md.iommu_bus_setup = iommu_bus_setup_pSeriesLP;
 576                 ppc_md.iommu_dev_setup = iommu_dev_setup_pSeriesLP;
 577         } else {
 578                 ppc_md.tce_build = tce_build_pSeries;
 579                 ppc_md.tce_free  = tce_free_pSeries;
 580                 ppc_md.tce_get   = tce_get_pseries;
 581                 ppc_md.iommu_bus_setup = iommu_bus_setup_pSeries;
 582                 ppc_md.iommu_dev_setup = iommu_dev_setup_pSeries;
 583         }
 584
 585
 586         pSeries_reconfig_notifier_register(&iommu_reconfig_nb);
 587
 588         pci_iommu_init();
 589 }
 590