drivers/iommu/amd_iommu.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2007-2010 Advanced Micro Devices, Inc.
   3  * Author: Joerg Roedel <jroedel@suse.de>
   4  *         Leo Duran <leo.duran@amd.com>
   5  *
   6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
   7  * under the terms of the GNU General Public License version 2 as published
   8  * by the Free Software Foundation.
   9  *
  10  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  11  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  13  * GNU General Public License for more details.
  14  *
  15  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  16  * along with this program; if not, write to the Free Software
  17  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307 USA
  18  */
  19
  20 #include <linux/ratelimit.h>
  21 #include <linux/pci.h>
  22 #include <linux/pci-ats.h>
  23 #include <linux/bitmap.h>
  24 #include <linux/slab.h>
  25 #include <linux/debugfs.h>
  26 #include <linux/scatterlist.h>
  27 #include <linux/dma-mapping.h>
  28 #include <linux/iommu-helper.h>
  29 #include <linux/iommu.h>
  30 #include <linux/delay.h>
  31 #include <linux/amd-iommu.h>
  32 #include <linux/notifier.h>
  33 #include <linux/export.h>
  34 #include <linux/irq.h>
  35 #include <linux/msi.h>
  36 #include <linux/dma-contiguous.h>
  37 #include <linux/irqdomain.h>
  38 #include <asm/irq_remapping.h>
  39 #include <asm/io_apic.h>
  40 #include <asm/apic.h>
  41 #include <asm/hw_irq.h>
  42 #include <asm/msidef.h>
  43 #include <asm/proto.h>
  44 #include <asm/iommu.h>
  45 #include <asm/gart.h>
  46 #include <asm/dma.h>
  47
  48 #include "amd_iommu_proto.h"
  49 #include "amd_iommu_types.h"
  50 #include "irq_remapping.h"
  51
  52 #define CMD_SET_TYPE(cmd, t) ((cmd)->data[1] |= ((t) << 28))
  53
  54 #define LOOP_TIMEOUT    100000
  55
  56 /*
  57  * This bitmap is used to advertise the page sizes our hardware support
  58  * to the IOMMU core, which will then use this information to split
  59  * physically contiguous memory regions it is mapping into page sizes
  60  * that we support.
  61  *
  62  * 512GB Pages are not supported due to a hardware bug
  63  */
  64 #define AMD_IOMMU_PGSIZES       ((~0xFFFUL) & ~(2ULL << 38))
  65
  66 static DEFINE_RWLOCK(amd_iommu_devtable_lock);
  67
  68 /* List of all available dev_data structures */
  69 static LIST_HEAD(dev_data_list);
  70 static DEFINE_SPINLOCK(dev_data_list_lock);
  71
  72 LIST_HEAD(ioapic_map);
  73 LIST_HEAD(hpet_map);
  74
  75 /*
  76  * Domain for untranslated devices - only allocated
  77  * if iommu=pt passed on kernel cmd line.
  78  */
  79 static struct protection_domain *pt_domain;
  80
  81 static const struct iommu_ops amd_iommu_ops;
  82
  83 static ATOMIC_NOTIFIER_HEAD(ppr_notifier);
  84 int amd_iommu_max_glx_val = -1;
  85
  86 static struct dma_map_ops amd_iommu_dma_ops;
  87
  88 /*
  89  * This struct contains device specific data for the IOMMU
  90  */
  91 struct iommu_dev_data {
  92         struct list_head list;            /* For domain->dev_list */
  93         struct list_head dev_data_list;   /* For global dev_data_list */
  94         struct list_head alias_list;      /* Link alias-groups together */
  95         struct iommu_dev_data *alias_data;/* The alias dev_data */
  96         struct protection_domain *domain; /* Domain the device is bound to */
  97         u16 devid;                        /* PCI Device ID */
  98         bool iommu_v2;                    /* Device can make use of IOMMUv2 */
  99         bool passthrough;                 /* Default for device is pt_domain */
 100         struct {
 101                 bool enabled;
 102                 int qdep;
 103         } ats;                            /* ATS state */
 104         bool pri_tlp;                     /* PASID TLB required for
 105                                              PPR completions */
 106         u32 errata;                       /* Bitmap for errata to apply */
 107 };
 108
 109 /*
 110  * general struct to manage commands send to an IOMMU
 111  */
 112 struct iommu_cmd {
 113         u32 data[4];
 114 };
 115
 116 struct kmem_cache *amd_iommu_irq_cache;
 117
 118 static void update_domain(struct protection_domain *domain);
 119 static int alloc_passthrough_domain(void);
 120 static int protection_domain_init(struct protection_domain *domain);
 121
 122 /****************************************************************************
 123  *
 124  * Helper functions
 125  *
 126  ****************************************************************************/
 127
 128 static struct protection_domain *to_pdomain(struct iommu_domain *dom)
 129 {
 130         return container_of(dom, struct protection_domain, domain);
 131 }
 132
 133 static struct iommu_dev_data *alloc_dev_data(u16 devid)
 134 {
 135         struct iommu_dev_data *dev_data;
 136         unsigned long flags;
 137
 138         dev_data = kzalloc(sizeof(*dev_data), GFP_KERNEL);
 139         if (!dev_data)
 140                 return NULL;
 141
 142         INIT_LIST_HEAD(&dev_data->alias_list);
 143
 144         dev_data->devid = devid;
 145
 146         spin_lock_irqsave(&dev_data_list_lock, flags);
 147         list_add_tail(&dev_data->dev_data_list, &dev_data_list);
 148         spin_unlock_irqrestore(&dev_data_list_lock, flags);
 149
 150         return dev_data;
 151 }
 152
 153 static void free_dev_data(struct iommu_dev_data *dev_data)
 154 {
 155         unsigned long flags;
 156
 157         spin_lock_irqsave(&dev_data_list_lock, flags);
 158         list_del(&dev_data->dev_data_list);
 159         spin_unlock_irqrestore(&dev_data_list_lock, flags);
 160
 161         kfree(dev_data);
 162 }
 163
 164 static struct iommu_dev_data *search_dev_data(u16 devid)
 165 {
 166         struct iommu_dev_data *dev_data;
 167         unsigned long flags;
 168
 169         spin_lock_irqsave(&dev_data_list_lock, flags);
 170         list_for_each_entry(dev_data, &dev_data_list, dev_data_list) {
 171                 if (dev_data->devid == devid)
 172                         goto out_unlock;
 173         }
 174
 175         dev_data = NULL;
 176
 177 out_unlock:
 178         spin_unlock_irqrestore(&dev_data_list_lock, flags);
 179
 180         return dev_data;
 181 }
 182
 183 static struct iommu_dev_data *find_dev_data(u16 devid)
 184 {
 185         struct iommu_dev_data *dev_data;
 186
 187         dev_data = search_dev_data(devid);
 188
 189         if (dev_data == NULL)
 190                 dev_data = alloc_dev_data(devid);
 191
 192         return dev_data;
 193 }
 194
 195 static inline u16 get_device_id(struct device *dev)
 196 {
 197         struct pci_dev *pdev = to_pci_dev(dev);
 198
 199         return PCI_DEVID(pdev->bus->number, pdev->devfn);
 200 }
 201
 202 static struct iommu_dev_data *get_dev_data(struct device *dev)
 203 {
 204         return dev->archdata.iommu;
 205 }
 206
 207 static bool pci_iommuv2_capable(struct pci_dev *pdev)
 208 {
 209         static const int caps[] = {
 210                 PCI_EXT_CAP_ID_ATS,
 211                 PCI_EXT_CAP_ID_PRI,
 212                 PCI_EXT_CAP_ID_PASID,
 213         };
 214         int i, pos;
 215
 216         for (i = 0; i < 3; ++i) {
 217                 pos = pci_find_ext_capability(pdev, caps[i]);
 218                 if (pos == 0)
 219                         return false;
 220         }
 221
 222         return true;
 223 }
 224
 225 static bool pdev_pri_erratum(struct pci_dev *pdev, u32 erratum)
 226 {
 227         struct iommu_dev_data *dev_data;
 228
 229         dev_data = get_dev_data(&pdev->dev);
 230
 231         return dev_data->errata & (1 << erratum) ? true : false;
 232 }
 233
 234 /*
 235  * This function actually applies the mapping to the page table of the
 236  * dma_ops domain.
 237  */
 238 static void alloc_unity_mapping(struct dma_ops_domain *dma_dom,
 239                                 struct unity_map_entry *e)
 240 {
 241         u64 addr;
 242
 243         for (addr = e->address_start; addr < e->address_end;
 244              addr += PAGE_SIZE) {
 245                 if (addr < dma_dom->aperture_size)
 246                         __set_bit(addr >> PAGE_SHIFT,
 247                                   dma_dom->aperture[0]->bitmap);
 248         }
 249 }
 250
 251 /*
 252  * Inits the unity mappings required for a specific device
 253  */
 254 static void init_unity_mappings_for_device(struct device *dev,
 255                                            struct dma_ops_domain *dma_dom)
 256 {
 257         struct unity_map_entry *e;
 258         u16 devid;
 259
 260         devid = get_device_id(dev);
 261
 262         list_for_each_entry(e, &amd_iommu_unity_map, list) {
 263                 if (!(devid >= e->devid_start && devid <= e->devid_end))
 264                         continue;
 265                 alloc_unity_mapping(dma_dom, e);
 266         }
 267 }
 268
 269 /*
 270  * This function checks if the driver got a valid device from the caller to
 271  * avoid dereferencing invalid pointers.
 272  */
 273 static bool check_device(struct device *dev)
 274 {
 275         u16 devid;
 276
 277         if (!dev || !dev->dma_mask)
 278                 return false;
 279
 280         /* No PCI device */
 281         if (!dev_is_pci(dev))
 282                 return false;
 283
 284         devid = get_device_id(dev);
 285
 286         /* Out of our scope? */
 287         if (devid > amd_iommu_last_bdf)
 288                 return false;
 289
 290         if (amd_iommu_rlookup_table[devid] == NULL)
 291                 return false;
 292
 293         return true;
 294 }
 295
 296 static void init_iommu_group(struct device *dev)
 297 {
 298         struct dma_ops_domain *dma_domain;
 299         struct iommu_domain *domain;
 300         struct iommu_group *group;
 301
 302         group = iommu_group_get_for_dev(dev);
 303         if (IS_ERR(group))
 304                 return;
 305
 306         domain = iommu_group_default_domain(group);
 307         if (!domain)
 308                 goto out;
 309
 310         dma_domain = to_pdomain(domain)->priv;
 311
 312         init_unity_mappings_for_device(dev, dma_domain);
 313 out:
 314         iommu_group_put(group);
 315 }
 316
 317 static int __last_alias(struct pci_dev *pdev, u16 alias, void *data)
 318 {
 319         *(u16 *)data = alias;
 320         return 0;
 321 }
 322
 323 static u16 get_alias(struct device *dev)
 324 {
 325         struct pci_dev *pdev = to_pci_dev(dev);
 326         u16 devid, ivrs_alias, pci_alias;
 327
 328         devid = get_device_id(dev);
 329         ivrs_alias = amd_iommu_alias_table[devid];
 330         pci_for_each_dma_alias(pdev, __last_alias, &pci_alias);
 331
 332         if (ivrs_alias == pci_alias)
 333                 return ivrs_alias;
 334
 335         /*
 336          * DMA alias showdown
 337          *
 338          * The IVRS is fairly reliable in telling us about aliases, but it
 339          * can't know about every screwy device.  If we don't have an IVRS
 340          * reported alias, use the PCI reported alias.  In that case we may
 341          * still need to initialize the rlookup and dev_table entries if the
 342          * alias is to a non-existent device.
 343          */
 344         if (ivrs_alias == devid) {
 345                 if (!amd_iommu_rlookup_table[pci_alias]) {
 346                         amd_iommu_rlookup_table[pci_alias] =
 347                                 amd_iommu_rlookup_table[devid];
 348                         memcpy(amd_iommu_dev_table[pci_alias].data,
 349                                amd_iommu_dev_table[devid].data,
 350                                sizeof(amd_iommu_dev_table[pci_alias].data));
 351                 }
 352
 353                 return pci_alias;
 354         }
 355
 356         pr_info("AMD-Vi: Using IVRS reported alias %02x:%02x.%d "
 357                 "for device %s[%04x:%04x], kernel reported alias "
 358                 "%02x:%02x.%d\n", PCI_BUS_NUM(ivrs_alias), PCI_SLOT(ivrs_alias),
 359                 PCI_FUNC(ivrs_alias), dev_name(dev), pdev->vendor, pdev->device,
 360                 PCI_BUS_NUM(pci_alias), PCI_SLOT(pci_alias),
 361                 PCI_FUNC(pci_alias));
 362
 363         /*
 364          * If we don't have a PCI DMA alias and the IVRS alias is on the same
 365          * bus, then the IVRS table may know about a quirk that we don't.
 366          */
 367         if (pci_alias == devid &&
 368             PCI_BUS_NUM(ivrs_alias) == pdev->bus->number) {
 369                 pdev->dev_flags |= PCI_DEV_FLAGS_DMA_ALIAS_DEVFN;
 370                 pdev->dma_alias_devfn = ivrs_alias & 0xff;
 371                 pr_info("AMD-Vi: Added PCI DMA alias %02x.%d for %s\n",
 372                         PCI_SLOT(ivrs_alias), PCI_FUNC(ivrs_alias),
 373                         dev_name(dev));
 374         }
 375
 376         return ivrs_alias;
 377 }
 378
 379 static int iommu_init_device(struct device *dev)
 380 {
 381         struct pci_dev *pdev = to_pci_dev(dev);
 382         struct iommu_dev_data *dev_data;
 383         u16 alias;
 384
 385         if (dev->archdata.iommu)
 386                 return 0;
 387
 388         dev_data = find_dev_data(get_device_id(dev));
 389         if (!dev_data)
 390                 return -ENOMEM;
 391
 392         alias = get_alias(dev);
 393
 394         if (alias != dev_data->devid) {
 395                 struct iommu_dev_data *alias_data;
 396
 397                 alias_data = find_dev_data(alias);
 398                 if (alias_data == NULL) {
 399                         pr_err("AMD-Vi: Warning: Unhandled device %s\n",
 400                                         dev_name(dev));
 401                         free_dev_data(dev_data);
 402                         return -ENOTSUPP;
 403                 }
 404                 dev_data->alias_data = alias_data;
 405
 406                 /* Add device to the alias_list */
 407                 list_add(&dev_data->alias_list, &alias_data->alias_list);
 408         }
 409
 410         if (pci_iommuv2_capable(pdev)) {
 411                 struct amd_iommu *iommu;
 412
 413                 iommu              = amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid];
 414                 dev_data->iommu_v2 = iommu->is_iommu_v2;
 415         }
 416
 417         dev->archdata.iommu = dev_data;
 418
 419         iommu_device_link(amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid]->iommu_dev,
 420                           dev);
 421
 422         return 0;
 423 }
 424
 425 static void iommu_ignore_device(struct device *dev)
 426 {
 427         u16 devid, alias;
 428
 429         devid = get_device_id(dev);
 430         alias = amd_iommu_alias_table[devid];
 431
 432         memset(&amd_iommu_dev_table[devid], 0, sizeof(struct dev_table_entry));
 433         memset(&amd_iommu_dev_table[alias], 0, sizeof(struct dev_table_entry));
 434
 435         amd_iommu_rlookup_table[devid] = NULL;
 436         amd_iommu_rlookup_table[alias] = NULL;
 437 }
 438
 439 static void iommu_uninit_device(struct device *dev)
 440 {
 441         struct iommu_dev_data *dev_data = search_dev_data(get_device_id(dev));
 442
 443         if (!dev_data)
 444                 return;
 445
 446         iommu_device_unlink(amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid]->iommu_dev,
 447                             dev);
 448
 449         iommu_group_remove_device(dev);
 450
 451         /* Unlink from alias, it may change if another device is re-plugged */
 452         dev_data->alias_data = NULL;
 453
 454         /* Remove dma-ops */
 455         dev->archdata.dma_ops = NULL;
 456
 457         /*
 458          * We keep dev_data around for unplugged devices and reuse it when the
 459          * device is re-plugged - not doing so would introduce a ton of races.
 460          */
 461 }
 462
 463 #ifdef CONFIG_AMD_IOMMU_STATS
 464
 465 /*
 466  * Initialization code for statistics collection
 467  */
 468
 469 DECLARE_STATS_COUNTER(compl_wait);
 470 DECLARE_STATS_COUNTER(cnt_map_single);
 471 DECLARE_STATS_COUNTER(cnt_unmap_single);
 472 DECLARE_STATS_COUNTER(cnt_map_sg);
 473 DECLARE_STATS_COUNTER(cnt_unmap_sg);
 474 DECLARE_STATS_COUNTER(cnt_alloc_coherent);
 475 DECLARE_STATS_COUNTER(cnt_free_coherent);
 476 DECLARE_STATS_COUNTER(cross_page);
 477 DECLARE_STATS_COUNTER(domain_flush_single);
 478 DECLARE_STATS_COUNTER(domain_flush_all);
 479 DECLARE_STATS_COUNTER(alloced_io_mem);
 480 DECLARE_STATS_COUNTER(total_map_requests);
 481 DECLARE_STATS_COUNTER(complete_ppr);
 482 DECLARE_STATS_COUNTER(invalidate_iotlb);
 483 DECLARE_STATS_COUNTER(invalidate_iotlb_all);
 484 DECLARE_STATS_COUNTER(pri_requests);
 485
 486 static struct dentry *stats_dir;
 487 static struct dentry *de_fflush;
 488
 489 static void amd_iommu_stats_add(struct __iommu_counter *cnt)
 490 {
 491         if (stats_dir == NULL)
 492                 return;
 493
 494         cnt->dent = debugfs_create_u64(cnt->name, 0444, stats_dir,
 495                                        &cnt->value);
 496 }
 497
 498 static void amd_iommu_stats_init(void)
 499 {
 500         stats_dir = debugfs_create_dir("amd-iommu", NULL);
 501         if (stats_dir == NULL)
 502                 return;
 503
 504         de_fflush  = debugfs_create_bool("fullflush", 0444, stats_dir,
 505                                          &amd_iommu_unmap_flush);
 506
 507         amd_iommu_stats_add(&compl_wait);
 508         amd_iommu_stats_add(&cnt_map_single);
 509         amd_iommu_stats_add(&cnt_unmap_single);
 510         amd_iommu_stats_add(&cnt_map_sg);
 511         amd_iommu_stats_add(&cnt_unmap_sg);
 512         amd_iommu_stats_add(&cnt_alloc_coherent);
 513         amd_iommu_stats_add(&cnt_free_coherent);
 514         amd_iommu_stats_add(&cross_page);
 515         amd_iommu_stats_add(&domain_flush_single);
 516         amd_iommu_stats_add(&domain_flush_all);
 517         amd_iommu_stats_add(&alloced_io_mem);
 518         amd_iommu_stats_add(&total_map_requests);
 519         amd_iommu_stats_add(&complete_ppr);
 520         amd_iommu_stats_add(&invalidate_iotlb);
 521         amd_iommu_stats_add(&invalidate_iotlb_all);
 522         amd_iommu_stats_add(&pri_requests);
 523 }
 524
 525 #endif
 526
 527 /****************************************************************************
 528  *
 529  * Interrupt handling functions
 530  *
 531  ****************************************************************************/
 532
 533 static void dump_dte_entry(u16 devid)
 534 {
 535         int i;
 536
 537         for (i = 0; i < 4; ++i)
 538                 pr_err("AMD-Vi: DTE[%d]: %016llx\n", i,
 539                         amd_iommu_dev_table[devid].data[i]);
 540 }
 541
 542 static void dump_command(unsigned long phys_addr)
 543 {
 544         struct iommu_cmd *cmd = phys_to_virt(phys_addr);
 545         int i;
 546
 547         for (i = 0; i < 4; ++i)
 548                 pr_err("AMD-Vi: CMD[%d]: %08x\n", i, cmd->data[i]);
 549 }
 550
 551 static void iommu_print_event(struct amd_iommu *iommu, void *__evt)
 552 {
 553         int type, devid, domid, flags;
 554         volatile u32 *event = __evt;
 555         int count = 0;
 556         u64 address;
 557
 558 retry:
 559         type    = (event[1] >> EVENT_TYPE_SHIFT)  & EVENT_TYPE_MASK;
 560         devid   = (event[0] >> EVENT_DEVID_SHIFT) & EVENT_DEVID_MASK;
 561         domid   = (event[1] >> EVENT_DOMID_SHIFT) & EVENT_DOMID_MASK;
 562         flags   = (event[1] >> EVENT_FLAGS_SHIFT) & EVENT_FLAGS_MASK;
 563         address = (u64)(((u64)event[3]) << 32) | event[2];
 564
 565         if (type == 0) {
 566                 /* Did we hit the erratum? */
 567                 if (++count == LOOP_TIMEOUT) {
 568                         pr_err("AMD-Vi: No event written to event log\n");
 569                         return;
 570                 }
 571                 udelay(1);
 572                 goto retry;
 573         }
 574
 575         printk(KERN_ERR "AMD-Vi: Event logged [");
 576
 577         switch (type) {
 578         case EVENT_TYPE_ILL_DEV:
 579                 printk("ILLEGAL_DEV_TABLE_ENTRY device=%02x:%02x.%x "
 580                        "address=0x%016llx flags=0x%04x]\n",
 581                        PCI_BUS_NUM(devid), PCI_SLOT(devid), PCI_FUNC(devid),
 582                        address, flags);
 583                 dump_dte_entry(devid);
 584                 break;
 585         case EVENT_TYPE_IO_FAULT:
 586                 printk("IO_PAGE_FAULT device=%02x:%02x.%x "
 587                        "domain=0x%04x address=0x%016llx flags=0x%04x]\n",
 588                        PCI_BUS_NUM(devid), PCI_SLOT(devid), PCI_FUNC(devid),
 589                        domid, address, flags);
 590                 break;
 591         case EVENT_TYPE_DEV_TAB_ERR:
 592                 printk("DEV_TAB_HARDWARE_ERROR device=%02x:%02x.%x "
 593                        "address=0x%016llx flags=0x%04x]\n",
 594                        PCI_BUS_NUM(devid), PCI_SLOT(devid), PCI_FUNC(devid),
 595                        address, flags);
 596                 break;
 597         case EVENT_TYPE_PAGE_TAB_ERR:
 598                 printk("PAGE_TAB_HARDWARE_ERROR device=%02x:%02x.%x "
 599                        "domain=0x%04x address=0x%016llx flags=0x%04x]\n",
 600                        PCI_BUS_NUM(devid), PCI_SLOT(devid), PCI_FUNC(devid),
 601                        domid, address, flags);
 602                 break;
 603         case EVENT_TYPE_ILL_CMD:
 604                 printk("ILLEGAL_COMMAND_ERROR address=0x%016llx]\n", address);
 605                 dump_command(address);
 606                 break;
 607         case EVENT_TYPE_CMD_HARD_ERR:
 608                 printk("COMMAND_HARDWARE_ERROR address=0x%016llx "
 609                        "flags=0x%04x]\n", address, flags);
 610                 break;
 611         case EVENT_TYPE_IOTLB_INV_TO:
 612                 printk("IOTLB_INV_TIMEOUT device=%02x:%02x.%x "
 613                        "address=0x%016llx]\n",
 614                        PCI_BUS_NUM(devid), PCI_SLOT(devid), PCI_FUNC(devid),
 615                        address);
 616                 break;
 617         case EVENT_TYPE_INV_DEV_REQ:
 618                 printk("INVALID_DEVICE_REQUEST device=%02x:%02x.%x "
 619                        "address=0x%016llx flags=0x%04x]\n",
 620                        PCI_BUS_NUM(devid), PCI_SLOT(devid), PCI_FUNC(devid),
 621                        address, flags);
 622                 break;
 623         default:
 624                 printk(KERN_ERR "UNKNOWN type=0x%02x]\n", type);
 625         }
 626
 627         memset(__evt, 0, 4 * sizeof(u32));
 628 }
 629
 630 static void iommu_poll_events(struct amd_iommu *iommu)
 631 {
 632         u32 head, tail;
 633
 634         head = readl(iommu->mmio_base + MMIO_EVT_HEAD_OFFSET);
 635         tail = readl(iommu->mmio_base + MMIO_EVT_TAIL_OFFSET);
 636
 637         while (head != tail) {
 638                 iommu_print_event(iommu, iommu->evt_buf + head);
 639                 head = (head + EVENT_ENTRY_SIZE) % iommu->evt_buf_size;
 640         }
 641
 642         writel(head, iommu->mmio_base + MMIO_EVT_HEAD_OFFSET);
 643 }
 644
 645 static void iommu_handle_ppr_entry(struct amd_iommu *iommu, u64 *raw)
 646 {
 647         struct amd_iommu_fault fault;
 648
 649         INC_STATS_COUNTER(pri_requests);
 650
 651         if (PPR_REQ_TYPE(raw[0]) != PPR_REQ_FAULT) {
 652                 pr_err_ratelimited("AMD-Vi: Unknown PPR request received\n");
 653                 return;
 654         }
 655
 656         fault.address   = raw[1];
 657         fault.pasid     = PPR_PASID(raw[0]);
 658         fault.device_id = PPR_DEVID(raw[0]);
 659         fault.tag       = PPR_TAG(raw[0]);
 660         fault.flags     = PPR_FLAGS(raw[0]);
 661
 662         atomic_notifier_call_chain(&ppr_notifier, 0, &fault);
 663 }
 664
 665 static void iommu_poll_ppr_log(struct amd_iommu *iommu)
 666 {
 667         u32 head, tail;
 668
 669         if (iommu->ppr_log == NULL)
 670                 return;
 671
 672         head = readl(iommu->mmio_base + MMIO_PPR_HEAD_OFFSET);
 673         tail = readl(iommu->mmio_base + MMIO_PPR_TAIL_OFFSET);
 674
 675         while (head != tail) {
 676                 volatile u64 *raw;
 677                 u64 entry[2];
 678                 int i;
 679
 680                 raw = (u64 *)(iommu->ppr_log + head);
 681
 682                 /*
 683                  * Hardware bug: Interrupt may arrive before the entry is
 684                  * written to memory. If this happens we need to wait for the
 685                  * entry to arrive.
 686                  */
 687                 for (i = 0; i < LOOP_TIMEOUT; ++i) {
 688                         if (PPR_REQ_TYPE(raw[0]) != 0)
 689                                 break;
 690                         udelay(1);
 691                 }
 692
 693                 /* Avoid memcpy function-call overhead */
 694                 entry[0] = raw[0];
 695                 entry[1] = raw[1];
 696
 697                 /*
 698                  * To detect the hardware bug we need to clear the entry
 699                  * back to zero.
 700                  */
 701                 raw[0] = raw[1] = 0UL;
 702
 703                 /* Update head pointer of hardware ring-buffer */
 704                 head = (head + PPR_ENTRY_SIZE) % PPR_LOG_SIZE;
 705                 writel(head, iommu->mmio_base + MMIO_PPR_HEAD_OFFSET);
 706
 707                 /* Handle PPR entry */
 708                 iommu_handle_ppr_entry(iommu, entry);
 709
 710                 /* Refresh ring-buffer information */
 711                 head = readl(iommu->mmio_base + MMIO_PPR_HEAD_OFFSET);
 712                 tail = readl(iommu->mmio_base + MMIO_PPR_TAIL_OFFSET);
 713         }
 714 }
 715
 716 irqreturn_t amd_iommu_int_thread(int irq, void *data)
 717 {
 718         struct amd_iommu *iommu = (struct amd_iommu *) data;
 719         u32 status = readl(iommu->mmio_base + MMIO_STATUS_OFFSET);
 720
 721         while (status & (MMIO_STATUS_EVT_INT_MASK | MMIO_STATUS_PPR_INT_MASK)) {
 722                 /* Enable EVT and PPR interrupts again */
 723                 writel((MMIO_STATUS_EVT_INT_MASK | MMIO_STATUS_PPR_INT_MASK),
 724                         iommu->mmio_base + MMIO_STATUS_OFFSET);
 725
 726                 if (status & MMIO_STATUS_EVT_INT_MASK) {
 727                         pr_devel("AMD-Vi: Processing IOMMU Event Log\n");
 728                         iommu_poll_events(iommu);
 729                 }
 730
 731                 if (status & MMIO_STATUS_PPR_INT_MASK) {
 732                         pr_devel("AMD-Vi: Processing IOMMU PPR Log\n");
 733                         iommu_poll_ppr_log(iommu);
 734                 }
 735
 736                 /*
 737                  * Hardware bug: ERBT1312
 738                  * When re-enabling interrupt (by writing 1
 739                  * to clear the bit), the hardware might also try to set
 740                  * the interrupt bit in the event status register.
 741                  * In this scenario, the bit will be set, and disable
 742                  * subsequent interrupts.
 743                  *
 744                  * Workaround: The IOMMU driver should read back the
 745                  * status register and check if the interrupt bits are cleared.
 746                  * If not, driver will need to go through the interrupt handler
 747                  * again and re-clear the bits
 748                  */
 749                 status = readl(iommu->mmio_base + MMIO_STATUS_OFFSET);
 750         }
 751         return IRQ_HANDLED;
 752 }
 753
 754 irqreturn_t amd_iommu_int_handler(int irq, void *data)
 755 {
 756         return IRQ_WAKE_THREAD;
 757 }
 758
 759 /****************************************************************************
 760  *
 761  * IOMMU command queuing functions
 762  *
 763  ****************************************************************************/
 764
 765 static int wait_on_sem(volatile u64 *sem)
 766 {
 767         int i = 0;
 768
 769         while (*sem == 0 && i < LOOP_TIMEOUT) {
 770                 udelay(1);
 771                 i += 1;
 772         }
 773
 774         if (i == LOOP_TIMEOUT) {
 775                 pr_alert("AMD-Vi: Completion-Wait loop timed out\n");
 776                 return -EIO;
 777         }
 778
 779         return 0;
 780 }
 781
 782 static void copy_cmd_to_buffer(struct amd_iommu *iommu,
 783                                struct iommu_cmd *cmd,
 784                                u32 tail)
 785 {
 786         u8 *target;
 787
 788         target = iommu->cmd_buf + tail;
 789         tail   = (tail + sizeof(*cmd)) % iommu->cmd_buf_size;
 790
 791         /* Copy command to buffer */
 792         memcpy(target, cmd, sizeof(*cmd));
 793
 794         /* Tell the IOMMU about it */
 795         writel(tail, iommu->mmio_base + MMIO_CMD_TAIL_OFFSET);
 796 }
 797
 798 static void build_completion_wait(struct iommu_cmd *cmd, u64 address)
 799 {
 800         WARN_ON(address & 0x7ULL);
 801
 802         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
 803         cmd->data[0] = lower_32_bits(__pa(address)) | CMD_COMPL_WAIT_STORE_MASK;
 804         cmd->data[1] = upper_32_bits(__pa(address));
 805         cmd->data[2] = 1;
 806         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_COMPL_WAIT);
 807 }
 808
 809 static void build_inv_dte(struct iommu_cmd *cmd, u16 devid)
 810 {
 811         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
 812         cmd->data[0] = devid;
 813         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_INV_DEV_ENTRY);
 814 }
 815
 816 static void build_inv_iommu_pages(struct iommu_cmd *cmd, u64 address,
 817                                   size_t size, u16 domid, int pde)
 818 {
 819         u64 pages;
 820         bool s;
 821
 822         pages = iommu_num_pages(address, size, PAGE_SIZE);
 823         s     = false;
 824
 825         if (pages > 1) {
 826                 /*
 827                  * If we have to flush more than one page, flush all
 828                  * TLB entries for this domain
 829                  */
 830                 address = CMD_INV_IOMMU_ALL_PAGES_ADDRESS;
 831                 s = true;
 832         }
 833
 834         address &= PAGE_MASK;
 835
 836         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
 837         cmd->data[1] |= domid;
 838         cmd->data[2]  = lower_32_bits(address);
 839         cmd->data[3]  = upper_32_bits(address);
 840         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_INV_IOMMU_PAGES);
 841         if (s) /* size bit - we flush more than one 4kb page */
 842                 cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_SIZE_MASK;
 843         if (pde) /* PDE bit - we want to flush everything, not only the PTEs */
 844                 cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_PDE_MASK;
 845 }
 846
 847 static void build_inv_iotlb_pages(struct iommu_cmd *cmd, u16 devid, int qdep,
 848                                   u64 address, size_t size)
 849 {
 850         u64 pages;
 851         bool s;
 852
 853         pages = iommu_num_pages(address, size, PAGE_SIZE);
 854         s     = false;
 855
 856         if (pages > 1) {
 857                 /*
 858                  * If we have to flush more than one page, flush all
 859                  * TLB entries for this domain
 860                  */
 861                 address = CMD_INV_IOMMU_ALL_PAGES_ADDRESS;
 862                 s = true;
 863         }
 864
 865         address &= PAGE_MASK;
 866
 867         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
 868         cmd->data[0]  = devid;
 869         cmd->data[0] |= (qdep & 0xff) << 24;
 870         cmd->data[1]  = devid;
 871         cmd->data[2]  = lower_32_bits(address);
 872         cmd->data[3]  = upper_32_bits(address);
 873         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_INV_IOTLB_PAGES);
 874         if (s)
 875                 cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_SIZE_MASK;
 876 }
 877
 878 static void build_inv_iommu_pasid(struct iommu_cmd *cmd, u16 domid, int pasid,
 879                                   u64 address, bool size)
 880 {
 881         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
 882
 883         address &= ~(0xfffULL);
 884
 885         cmd->data[0]  = pasid;
 886         cmd->data[1]  = domid;
 887         cmd->data[2]  = lower_32_bits(address);
 888         cmd->data[3]  = upper_32_bits(address);
 889         cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_PDE_MASK;
 890         cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_GN_MASK;
 891         if (size)
 892                 cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_SIZE_MASK;
 893         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_INV_IOMMU_PAGES);
 894 }
 895
 896 static void build_inv_iotlb_pasid(struct iommu_cmd *cmd, u16 devid, int pasid,
 897                                   int qdep, u64 address, bool size)
 898 {
 899         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
 900
 901         address &= ~(0xfffULL);
 902
 903         cmd->data[0]  = devid;
 904         cmd->data[0] |= ((pasid >> 8) & 0xff) << 16;
 905         cmd->data[0] |= (qdep  & 0xff) << 24;
 906         cmd->data[1]  = devid;
 907         cmd->data[1] |= (pasid & 0xff) << 16;
 908         cmd->data[2]  = lower_32_bits(address);
 909         cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_GN_MASK;
 910         cmd->data[3]  = upper_32_bits(address);
 911         if (size)
 912                 cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_SIZE_MASK;
 913         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_INV_IOTLB_PAGES);
 914 }
 915
 916 static void build_complete_ppr(struct iommu_cmd *cmd, u16 devid, int pasid,
 917                                int status, int tag, bool gn)
 918 {
 919         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
 920
 921         cmd->data[0]  = devid;
 922         if (gn) {
 923                 cmd->data[1]  = pasid;
 924                 cmd->data[2]  = CMD_INV_IOMMU_PAGES_GN_MASK;
 925         }
 926         cmd->data[3]  = tag & 0x1ff;
 927         cmd->data[3] |= (status & PPR_STATUS_MASK) << PPR_STATUS_SHIFT;
 928
 929         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_COMPLETE_PPR);
 930 }
 931
 932 static void build_inv_all(struct iommu_cmd *cmd)
 933 {
 934         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
 935         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_INV_ALL);
 936 }
 937
 938 static void build_inv_irt(struct iommu_cmd *cmd, u16 devid)
 939 {
 940         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
 941         cmd->data[0] = devid;
 942         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_INV_IRT);
 943 }
 944
 945 /*
 946  * Writes the command to the IOMMUs command buffer and informs the
 947  * hardware about the new command.
 948  */
 949 static int iommu_queue_command_sync(struct amd_iommu *iommu,
 950                                     struct iommu_cmd *cmd,
 951                                     bool sync)
 952 {
 953         u32 left, tail, head, next_tail;
 954         unsigned long flags;
 955
 956         WARN_ON(iommu->cmd_buf_size & CMD_BUFFER_UNINITIALIZED);
 957
 958 again:
 959         spin_lock_irqsave(&iommu->lock, flags);
 960
 961         head      = readl(iommu->mmio_base + MMIO_CMD_HEAD_OFFSET);
 962         tail      = readl(iommu->mmio_base + MMIO_CMD_TAIL_OFFSET);
 963         next_tail = (tail + sizeof(*cmd)) % iommu->cmd_buf_size;
 964         left      = (head - next_tail) % iommu->cmd_buf_size;
 965
 966         if (left <= 2) {
 967                 struct iommu_cmd sync_cmd;
 968                 volatile u64 sem = 0;
 969                 int ret;
 970
 971                 build_completion_wait(&sync_cmd, (u64)&sem);
 972                 copy_cmd_to_buffer(iommu, &sync_cmd, tail);
 973
 974                 spin_unlock_irqrestore(&iommu->lock, flags);
 975
 976                 if ((ret = wait_on_sem(&sem)) != 0)
 977                         return ret;
 978
 979                 goto again;
 980         }
 981
 982         copy_cmd_to_buffer(iommu, cmd, tail);
 983
 984         /* We need to sync now to make sure all commands are processed */
 985         iommu->need_sync = sync;
 986
 987         spin_unlock_irqrestore(&iommu->lock, flags);
 988
 989         return 0;
 990 }
 991
 992 static int iommu_queue_command(struct amd_iommu *iommu, struct iommu_cmd *cmd)
 993 {
 994         return iommu_queue_command_sync(iommu, cmd, true);
 995 }
 996
 997 /*
 998  * This function queues a completion wait command into the command
 999  * buffer of an IOMMU
1000  */
1001 static int iommu_completion_wait(struct amd_iommu *iommu)
1002 {
1003         struct iommu_cmd cmd;
1004         volatile u64 sem = 0;
1005         int ret;
1006
1007         if (!iommu->need_sync)
1008                 return 0;
1009
1010         build_completion_wait(&cmd, (u64)&sem);
1011
1012         ret = iommu_queue_command_sync(iommu, &cmd, false);
1013         if (ret)
1014                 return ret;
1015
1016         return wait_on_sem(&sem);
1017 }
1018
1019 static int iommu_flush_dte(struct amd_iommu *iommu, u16 devid)
1020 {
1021         struct iommu_cmd cmd;
1022
1023         build_inv_dte(&cmd, devid);
1024
1025         return iommu_queue_command(iommu, &cmd);
1026 }
1027
1028 static void iommu_flush_dte_all(struct amd_iommu *iommu)
1029 {
1030         u32 devid;
1031
1032         for (devid = 0; devid <= 0xffff; ++devid)
1033                 iommu_flush_dte(iommu, devid);
1034
1035         iommu_completion_wait(iommu);
1036 }
1037
1038 /*
1039  * This function uses heavy locking and may disable irqs for some time. But
1040  * this is no issue because it is only called during resume.
1041  */
1042 static void iommu_flush_tlb_all(struct amd_iommu *iommu)
1043 {
1044         u32 dom_id;
1045
1046         for (dom_id = 0; dom_id <= 0xffff; ++dom_id) {
1047                 struct iommu_cmd cmd;
1048                 build_inv_iommu_pages(&cmd, 0, CMD_INV_IOMMU_ALL_PAGES_ADDRESS,
1049                                       dom_id, 1);
1050                 iommu_queue_command(iommu, &cmd);
1051         }
1052
1053         iommu_completion_wait(iommu);
1054 }
1055
1056 static void iommu_flush_all(struct amd_iommu *iommu)
1057 {
1058         struct iommu_cmd cmd;
1059
1060         build_inv_all(&cmd);
1061
1062         iommu_queue_command(iommu, &cmd);
1063         iommu_completion_wait(iommu);
1064 }
1065
1066 static void iommu_flush_irt(struct amd_iommu *iommu, u16 devid)
1067 {
1068         struct iommu_cmd cmd;
1069
1070         build_inv_irt(&cmd, devid);
1071
1072         iommu_queue_command(iommu, &cmd);
1073 }
1074
1075 static void iommu_flush_irt_all(struct amd_iommu *iommu)
1076 {
1077         u32 devid;
1078
1079         for (devid = 0; devid <= MAX_DEV_TABLE_ENTRIES; devid++)
1080                 iommu_flush_irt(iommu, devid);
1081
1082         iommu_completion_wait(iommu);
1083 }
1084
1085 void iommu_flush_all_caches(struct amd_iommu *iommu)
1086 {
1087         if (iommu_feature(iommu, FEATURE_IA)) {
1088                 iommu_flush_all(iommu);
1089         } else {
1090                 iommu_flush_dte_all(iommu);
1091                 iommu_flush_irt_all(iommu);
1092                 iommu_flush_tlb_all(iommu);
1093         }
1094 }
1095
1096 /*
1097  * Command send function for flushing on-device TLB
1098  */
1099 static int device_flush_iotlb(struct iommu_dev_data *dev_data,
1100                               u64 address, size_t size)
1101 {
1102         struct amd_iommu *iommu;
1103         struct iommu_cmd cmd;
1104         int qdep;
1105
1106         qdep     = dev_data->ats.qdep;
1107         iommu    = amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid];
1108
1109         build_inv_iotlb_pages(&cmd, dev_data->devid, qdep, address, size);
1110
1111         return iommu_queue_command(iommu, &cmd);
1112 }
1113
1114 /*
1115  * Command send function for invalidating a device table entry
1116  */
1117 static int device_flush_dte(struct iommu_dev_data *dev_data)
1118 {
1119         struct amd_iommu *iommu;
1120         int ret;
1121
1122         iommu = amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid];
1123
1124         ret = iommu_flush_dte(iommu, dev_data->devid);
1125         if (ret)
1126                 return ret;
1127
1128         if (dev_data->ats.enabled)
1129                 ret = device_flush_iotlb(dev_data, 0, ~0UL);
1130
1131         return ret;
1132 }
1133
1134 /*
1135  * TLB invalidation function which is called from the mapping functions.
1136  * It invalidates a single PTE if the range to flush is within a single
1137  * page. Otherwise it flushes the whole TLB of the IOMMU.
1138  */
1139 static void __domain_flush_pages(struct protection_domain *domain,
1140                                  u64 address, size_t size, int pde)
1141 {
1142         struct iommu_dev_data *dev_data;
1143         struct iommu_cmd cmd;
1144         int ret = 0, i;
1145
1146         build_inv_iommu_pages(&cmd, address, size, domain->id, pde);
1147
1148         for (i = 0; i < amd_iommus_present; ++i) {
1149                 if (!domain->dev_iommu[i])
1150                         continue;
1151
1152                 /*
1153                  * Devices of this domain are behind this IOMMU
1154                  * We need a TLB flush
1155                  */
1156                 ret |= iommu_queue_command(amd_iommus[i], &cmd);
1157         }
1158
1159         list_for_each_entry(dev_data, &domain->dev_list, list) {
1160
1161                 if (!dev_data->ats.enabled)
1162                         continue;
1163
1164                 ret |= device_flush_iotlb(dev_data, address, size);
1165         }
1166
1167         WARN_ON(ret);
1168 }
1169
1170 static void domain_flush_pages(struct protection_domain *domain,
1171                                u64 address, size_t size)
1172 {
1173         __domain_flush_pages(domain, address, size, 0);
1174 }
1175
1176 /* Flush the whole IO/TLB for a given protection domain */
1177 static void domain_flush_tlb(struct protection_domain *domain)
1178 {
1179         __domain_flush_pages(domain, 0, CMD_INV_IOMMU_ALL_PAGES_ADDRESS, 0);
1180 }
1181
1182 /* Flush the whole IO/TLB for a given protection domain - including PDE */
1183 static void domain_flush_tlb_pde(struct protection_domain *domain)
1184 {
1185         __domain_flush_pages(domain, 0, CMD_INV_IOMMU_ALL_PAGES_ADDRESS, 1);
1186 }
1187
1188 static void domain_flush_complete(struct protection_domain *domain)
1189 {
1190         int i;
1191
1192         for (i = 0; i < amd_iommus_present; ++i) {
1193                 if (!domain->dev_iommu[i])
1194                         continue;
1195
1196                 /*
1197                  * Devices of this domain are behind this IOMMU
1198                  * We need to wait for completion of all commands.
1199                  */
1200                 iommu_completion_wait(amd_iommus[i]);
1201         }
1202 }
1203
1204
1205 /*
1206  * This function flushes the DTEs for all devices in domain
1207  */
1208 static void domain_flush_devices(struct protection_domain *domain)
1209 {
1210         struct iommu_dev_data *dev_data;
1211
1212         list_for_each_entry(dev_data, &domain->dev_list, list)
1213                 device_flush_dte(dev_data);
1214 }
1215
1216 /****************************************************************************
1217  *
1218  * The functions below are used the create the page table mappings for
1219  * unity mapped regions.
1220  *
1221  ****************************************************************************/
1222
1223 /*
1224  * This function is used to add another level to an IO page table. Adding
1225  * another level increases the size of the address space by 9 bits to a size up
1226  * to 64 bits.
1227  */
1228 static bool increase_address_space(struct protection_domain *domain,
1229                                    gfp_t gfp)
1230 {
1231         u64 *pte;
1232
1233         if (domain->mode == PAGE_MODE_6_LEVEL)
1234                 /* address space already 64 bit large */
1235                 return false;
1236
1237         pte = (void *)get_zeroed_page(gfp);
1238         if (!pte)
1239                 return false;
1240
1241         *pte             = PM_LEVEL_PDE(domain->mode,
1242                                         virt_to_phys(domain->pt_root));
1243         domain->pt_root  = pte;
1244         domain->mode    += 1;
1245         domain->updated  = true;
1246
1247         return true;
1248 }
1249
1250 static u64 *alloc_pte(struct protection_domain *domain,
1251                       unsigned long address,
1252                       unsigned long page_size,
1253                       u64 **pte_page,
1254                       gfp_t gfp)
1255 {
1256         int level, end_lvl;
1257         u64 *pte, *page;
1258
1259         BUG_ON(!is_power_of_2(page_size));
1260
1261         while (address > PM_LEVEL_SIZE(domain->mode))
1262                 increase_address_space(domain, gfp);
1263
1264         level   = domain->mode - 1;
1265         pte     = &domain->pt_root[PM_LEVEL_INDEX(level, address)];
1266         address = PAGE_SIZE_ALIGN(address, page_size);
1267         end_lvl = PAGE_SIZE_LEVEL(page_size);
1268
1269         while (level > end_lvl) {
1270                 if (!IOMMU_PTE_PRESENT(*pte)) {
1271                         page = (u64 *)get_zeroed_page(gfp);
1272                         if (!page)
1273                                 return NULL;
1274                         *pte = PM_LEVEL_PDE(level, virt_to_phys(page));
1275                 }
1276
1277                 /* No level skipping support yet */
1278                 if (PM_PTE_LEVEL(*pte) != level)
1279                         return NULL;
1280
1281                 level -= 1;
1282
1283                 pte = IOMMU_PTE_PAGE(*pte);
1284
1285                 if (pte_page && level == end_lvl)
1286                         *pte_page = pte;
1287
1288                 pte = &pte[PM_LEVEL_INDEX(level, address)];
1289         }
1290
1291         return pte;
1292 }
1293
1294 /*
1295  * This function checks if there is a PTE for a given dma address. If
1296  * there is one, it returns the pointer to it.
1297  */
1298 static u64 *fetch_pte(struct protection_domain *domain,
1299                       unsigned long address,
1300                       unsigned long *page_size)
1301 {
1302         int level;
1303         u64 *pte;
1304
1305         if (address > PM_LEVEL_SIZE(domain->mode))
1306                 return NULL;
1307
1308         level      =  domain->mode - 1;
1309         pte        = &domain->pt_root[PM_LEVEL_INDEX(level, address)];
1310         *page_size =  PTE_LEVEL_PAGE_SIZE(level);
1311
1312         while (level > 0) {
1313
1314                 /* Not Present */
1315                 if (!IOMMU_PTE_PRESENT(*pte))
1316                         return NULL;
1317
1318                 /* Large PTE */
1319                 if (PM_PTE_LEVEL(*pte) == 7 ||
1320                     PM_PTE_LEVEL(*pte) == 0)
1321                         break;
1322
1323                 /* No level skipping support yet */
1324                 if (PM_PTE_LEVEL(*pte) != level)
1325                         return NULL;
1326
1327                 level -= 1;
1328
1329                 /* Walk to the next level */
1330                 pte        = IOMMU_PTE_PAGE(*pte);
1331                 pte        = &pte[PM_LEVEL_INDEX(level, address)];
1332                 *page_size = PTE_LEVEL_PAGE_SIZE(level);
1333         }
1334
1335         if (PM_PTE_LEVEL(*pte) == 0x07) {
1336                 unsigned long pte_mask;
1337
1338                 /*
1339                  * If we have a series of large PTEs, make
1340                  * sure to return a pointer to the first one.
1341                  */
1342                 *page_size = pte_mask = PTE_PAGE_SIZE(*pte);
1343                 pte_mask   = ~((PAGE_SIZE_PTE_COUNT(pte_mask) << 3) - 1);
1344                 pte        = (u64 *)(((unsigned long)pte) & pte_mask);
1345         }
1346
1347         return pte;
1348 }
1349
1350 /*
1351  * Generic mapping functions. It maps a physical address into a DMA
1352  * address space. It allocates the page table pages if necessary.
1353  * In the future it can be extended to a generic mapping function
1354  * supporting all features of AMD IOMMU page tables like level skipping
1355  * and full 64 bit address spaces.
1356  */
1357 static int iommu_map_page(struct protection_domain *dom,
1358                           unsigned long bus_addr,
1359                           unsigned long phys_addr,
1360                           int prot,
1361                           unsigned long page_size)
1362 {
1363         u64 __pte, *pte;
1364         int i, count;
1365
1366         BUG_ON(!IS_ALIGNED(bus_addr, page_size));
1367         BUG_ON(!IS_ALIGNED(phys_addr, page_size));
1368
1369         if (!(prot & IOMMU_PROT_MASK))
1370                 return -EINVAL;
1371
1372         count = PAGE_SIZE_PTE_COUNT(page_size);
1373         pte   = alloc_pte(dom, bus_addr, page_size, NULL, GFP_KERNEL);
1374
1375         if (!pte)
1376                 return -ENOMEM;
1377
1378         for (i = 0; i < count; ++i)
1379                 if (IOMMU_PTE_PRESENT(pte[i]))
1380                         return -EBUSY;
1381
1382         if (count > 1) {
1383                 __pte = PAGE_SIZE_PTE(phys_addr, page_size);
1384                 __pte |= PM_LEVEL_ENC(7) | IOMMU_PTE_P | IOMMU_PTE_FC;
1385         } else
1386                 __pte = phys_addr | IOMMU_PTE_P | IOMMU_PTE_FC;
1387
1388         if (prot & IOMMU_PROT_IR)
1389                 __pte |= IOMMU_PTE_IR;
1390         if (prot & IOMMU_PROT_IW)
1391                 __pte |= IOMMU_PTE_IW;
1392
1393         for (i = 0; i < count; ++i)
1394                 pte[i] = __pte;
1395
1396         update_domain(dom);
1397
1398         return 0;
1399 }
1400
1401 static unsigned long iommu_unmap_page(struct protection_domain *dom,
1402                                       unsigned long bus_addr,
1403                                       unsigned long page_size)
1404 {
1405         unsigned long long unmapped;
1406         unsigned long unmap_size;
1407         u64 *pte;
1408
1409         BUG_ON(!is_power_of_2(page_size));
1410
1411         unmapped = 0;
1412
1413         while (unmapped < page_size) {
1414
1415                 pte = fetch_pte(dom, bus_addr, &unmap_size);
1416
1417                 if (pte) {
1418                         int i, count;
1419
1420                         count = PAGE_SIZE_PTE_COUNT(unmap_size);
1421                         for (i = 0; i < count; i++)
1422                                 pte[i] = 0ULL;
1423                 }
1424
1425                 bus_addr  = (bus_addr & ~(unmap_size - 1)) + unmap_size;
1426                 unmapped += unmap_size;
1427         }
1428
1429         BUG_ON(unmapped && !is_power_of_2(unmapped));
1430
1431         return unmapped;
1432 }
1433
1434 /****************************************************************************
1435  *
1436  * The next functions belong to the address allocator for the dma_ops
1437  * interface functions. They work like the allocators in the other IOMMU
1438  * drivers. Its basically a bitmap which marks the allocated pages in
1439  * the aperture. Maybe it could be enhanced in the future to a more
1440  * efficient allocator.
1441  *
1442  ****************************************************************************/
1443
1444 /*
1445  * The address allocator core functions.
1446  *
1447  * called with domain->lock held
1448  */
1449
1450 /*
1451  * Used to reserve address ranges in the aperture (e.g. for exclusion
1452  * ranges.
1453  */
1454 static void dma_ops_reserve_addresses(struct dma_ops_domain *dom,
1455                                       unsigned long start_page,
1456                                       unsigned int pages)
1457 {
1458         unsigned int i, last_page = dom->aperture_size >> PAGE_SHIFT;
1459
1460         if (start_page + pages > last_page)
1461                 pages = last_page - start_page;
1462
1463         for (i = start_page; i < start_page + pages; ++i) {
1464                 int index = i / APERTURE_RANGE_PAGES;
1465                 int page  = i % APERTURE_RANGE_PAGES;
1466                 __set_bit(page, dom->aperture[index]->bitmap);
1467         }
1468 }
1469
1470 /*
1471  * This function is used to add a new aperture range to an existing
1472  * aperture in case of dma_ops domain allocation or address allocation
1473  * failure.
1474  */
1475 static int alloc_new_range(struct dma_ops_domain *dma_dom,
1476                            bool populate, gfp_t gfp)
1477 {
1478         int index = dma_dom->aperture_size >> APERTURE_RANGE_SHIFT;
1479         struct amd_iommu *iommu;
1480         unsigned long i, old_size, pte_pgsize;
1481
1482 #ifdef CONFIG_IOMMU_STRESS
1483         populate = false;
1484 #endif
1485
1486         if (index >= APERTURE_MAX_RANGES)
1487                 return -ENOMEM;
1488
1489         dma_dom->aperture[index] = kzalloc(sizeof(struct aperture_range), gfp);
1490         if (!dma_dom->aperture[index])
1491                 return -ENOMEM;
1492
1493         dma_dom->aperture[index]->bitmap = (void *)get_zeroed_page(gfp);
1494         if (!dma_dom->aperture[index]->bitmap)
1495                 goto out_free;
1496
1497         dma_dom->aperture[index]->offset = dma_dom->aperture_size;
1498
1499         if (populate) {
1500                 unsigned long address = dma_dom->aperture_size;
1501                 int i, num_ptes = APERTURE_RANGE_PAGES / 512;
1502                 u64 *pte, *pte_page;
1503
1504                 for (i = 0; i < num_ptes; ++i) {
1505                         pte = alloc_pte(&dma_dom->domain, address, PAGE_SIZE,
1506                                         &pte_page, gfp);
1507                         if (!pte)
1508                                 goto out_free;
1509
1510                         dma_dom->aperture[index]->pte_pages[i] = pte_page;
1511
1512                         address += APERTURE_RANGE_SIZE / 64;
1513                 }
1514         }
1515
1516         old_size                = dma_dom->aperture_size;
1517         dma_dom->aperture_size += APERTURE_RANGE_SIZE;
1518
1519         /* Reserve address range used for MSI messages */
1520         if (old_size < MSI_ADDR_BASE_LO &&
1521             dma_dom->aperture_size > MSI_ADDR_BASE_LO) {
1522                 unsigned long spage;
1523                 int pages;
1524
1525                 pages = iommu_num_pages(MSI_ADDR_BASE_LO, 0x10000, PAGE_SIZE);
1526                 spage = MSI_ADDR_BASE_LO >> PAGE_SHIFT;
1527
1528                 dma_ops_reserve_addresses(dma_dom, spage, pages);
1529         }
1530
1531         /* Initialize the exclusion range if necessary */
1532         for_each_iommu(iommu) {
1533                 if (iommu->exclusion_start &&
1534                     iommu->exclusion_start >= dma_dom->aperture[index]->offset
1535                     && iommu->exclusion_start < dma_dom->aperture_size) {
1536                         unsigned long startpage;
1537                         int pages = iommu_num_pages(iommu->exclusion_start,
1538                                                     iommu->exclusion_length,
1539                                                     PAGE_SIZE);
1540                         startpage = iommu->exclusion_start >> PAGE_SHIFT;
1541                         dma_ops_reserve_addresses(dma_dom, startpage, pages);
1542                 }
1543         }
1544
1545         /*
1546          * Check for areas already mapped as present in the new aperture
1547          * range and mark those pages as reserved in the allocator. Such
1548          * mappings may already exist as a result of requested unity
1549          * mappings for devices.
1550          */
1551         for (i = dma_dom->aperture[index]->offset;
1552              i < dma_dom->aperture_size;
1553              i += pte_pgsize) {
1554                 u64 *pte = fetch_pte(&dma_dom->domain, i, &pte_pgsize);
1555                 if (!pte || !IOMMU_PTE_PRESENT(*pte))
1556                         continue;
1557
1558                 dma_ops_reserve_addresses(dma_dom, i >> PAGE_SHIFT,
1559                                           pte_pgsize >> 12);
1560         }
1561
1562         update_domain(&dma_dom->domain);
1563
1564         return 0;
1565
1566 out_free:
1567         update_domain(&dma_dom->domain);
1568
1569         free_page((unsigned long)dma_dom->aperture[index]->bitmap);
1570
1571         kfree(dma_dom->aperture[index]);
1572         dma_dom->aperture[index] = NULL;
1573
1574         return -ENOMEM;
1575 }
1576
1577 static unsigned long dma_ops_area_alloc(struct device *dev,
1578                                         struct dma_ops_domain *dom,
1579                                         unsigned int pages,
1580                                         unsigned long align_mask,
1581                                         u64 dma_mask,
1582                                         unsigned long start)
1583 {
1584         unsigned long next_bit = dom->next_address % APERTURE_RANGE_SIZE;
1585         int max_index = dom->aperture_size >> APERTURE_RANGE_SHIFT;
1586         int i = start >> APERTURE_RANGE_SHIFT;
1587         unsigned long boundary_size, mask;
1588         unsigned long address = -1;
1589         unsigned long limit;
1590
1591         next_bit >>= PAGE_SHIFT;
1592
1593         mask = dma_get_seg_boundary(dev);
1594
1595         boundary_size = mask + 1 ? ALIGN(mask + 1, PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT :
1596                                    1UL << (BITS_PER_LONG - PAGE_SHIFT);
1597
1598         for (;i < max_index; ++i) {
1599                 unsigned long offset = dom->aperture[i]->offset >> PAGE_SHIFT;
1600
1601                 if (dom->aperture[i]->offset >= dma_mask)
1602                         break;
1603
1604                 limit = iommu_device_max_index(APERTURE_RANGE_PAGES, offset,
1605                                                dma_mask >> PAGE_SHIFT);
1606
1607                 address = iommu_area_alloc(dom->aperture[i]->bitmap,
1608                                            limit, next_bit, pages, 0,
1609                                             boundary_size, align_mask);
1610                 if (address != -1) {
1611                         address = dom->aperture[i]->offset +
1612                                   (address << PAGE_SHIFT);
1613                         dom->next_address = address + (pages << PAGE_SHIFT);
1614                         break;
1615                 }
1616
1617                 next_bit = 0;
1618         }
1619
1620         return address;
1621 }
1622
1623 static unsigned long dma_ops_alloc_addresses(struct device *dev,
1624                                              struct dma_ops_domain *dom,
1625                                              unsigned int pages,
1626                                              unsigned long align_mask,
1627                                              u64 dma_mask)
1628 {
1629         unsigned long address;
1630
1631 #ifdef CONFIG_IOMMU_STRESS
1632         dom->next_address = 0;
1633         dom->need_flush = true;
1634 #endif
1635
1636         address = dma_ops_area_alloc(dev, dom, pages, align_mask,
1637                                      dma_mask, dom->next_address);
1638
1639         if (address == -1) {
1640                 dom->next_address = 0;
1641                 address = dma_ops_area_alloc(dev, dom, pages, align_mask,
1642                                              dma_mask, 0);
1643                 dom->need_flush = true;
1644         }
1645
1646         if (unlikely(address == -1))
1647                 address = DMA_ERROR_CODE;
1648
1649         WARN_ON((address + (PAGE_SIZE*pages)) > dom->aperture_size);
1650
1651         return address;
1652 }
1653
1654 /*
1655  * The address free function.
1656  *
1657  * called with domain->lock held
1658  */
1659 static void dma_ops_free_addresses(struct dma_ops_domain *dom,
1660                                    unsigned long address,
1661                                    unsigned int pages)
1662 {
1663         unsigned i = address >> APERTURE_RANGE_SHIFT;
1664         struct aperture_range *range = dom->aperture[i];
1665
1666         BUG_ON(i >= APERTURE_MAX_RANGES || range == NULL);
1667
1668 #ifdef CONFIG_IOMMU_STRESS
1669         if (i < 4)
1670                 return;
1671 #endif
1672
1673         if (address >= dom->next_address)
1674                 dom->need_flush = true;
1675
1676         address = (address % APERTURE_RANGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
1677
1678         bitmap_clear(range->bitmap, address, pages);
1679
1680 }
1681
1682 /****************************************************************************
1683  *
1684  * The next functions belong to the domain allocation. A domain is
1685  * allocated for every IOMMU as the default domain. If device isolation
1686  * is enabled, every device get its own domain. The most important thing
1687  * about domains is the page table mapping the DMA address space they
1688  * contain.
1689  *
1690  ****************************************************************************/
1691
1692 /*
1693  * This function adds a protection domain to the global protection domain list
1694  */
1695 static void add_domain_to_list(struct protection_domain *domain)
1696 {
1697         unsigned long flags;
1698
1699         spin_lock_irqsave(&amd_iommu_pd_lock, flags);
1700         list_add(&domain->list, &amd_iommu_pd_list);
1701         spin_unlock_irqrestore(&amd_iommu_pd_lock, flags);
1702 }
1703
1704 /*
1705  * This function removes a protection domain to the global
1706  * protection domain list
1707  */
1708 static void del_domain_from_list(struct protection_domain *domain)
1709 {
1710         unsigned long flags;
1711
1712         spin_lock_irqsave(&amd_iommu_pd_lock, flags);
1713         list_del(&domain->list);
1714         spin_unlock_irqrestore(&amd_iommu_pd_lock, flags);
1715 }
1716
1717 static u16 domain_id_alloc(void)
1718 {
1719         unsigned long flags;
1720         int id;
1721
1722         write_lock_irqsave(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
1723         id = find_first_zero_bit(amd_iommu_pd_alloc_bitmap, MAX_DOMAIN_ID);
1724         BUG_ON(id == 0);
1725         if (id > 0 && id < MAX_DOMAIN_ID)
1726                 __set_bit(id, amd_iommu_pd_alloc_bitmap);
1727         else
1728                 id = 0;
1729         write_unlock_irqrestore(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
1730
1731         return id;
1732 }
1733
1734 static void domain_id_free(int id)
1735 {
1736         unsigned long flags;
1737
1738         write_lock_irqsave(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
1739         if (id > 0 && id < MAX_DOMAIN_ID)
1740                 __clear_bit(id, amd_iommu_pd_alloc_bitmap);
1741         write_unlock_irqrestore(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
1742 }
1743
1744 #define DEFINE_FREE_PT_FN(LVL, FN)                              \
1745 static void free_pt_##LVL (unsigned long __pt)                  \
1746 {                                                               \
1747         unsigned long p;                                        \
1748         u64 *pt;                                                \
1749         int i;                                                  \
1750                                                                 \
1751         pt = (u64 *)__pt;                                       \
1752                                                                 \
1753         for (i = 0; i < 512; ++i) {                             \
1754                 /* PTE present? */                              \
1755                 if (!IOMMU_PTE_PRESENT(pt[i]))                  \
1756                         continue;                               \
1757                                                                 \
1758                 /* Large PTE? */                                \
1759                 if (PM_PTE_LEVEL(pt[i]) == 0 ||                 \
1760                     PM_PTE_LEVEL(pt[i]) == 7)                   \
1761                         continue;                               \
1762                                                                 \
1763                 p = (unsigned long)IOMMU_PTE_PAGE(pt[i]);       \
1764                 FN(p);                                          \
1765         }                                                       \
1766         free_page((unsigned long)pt);                           \
1767 }
1768
1769 DEFINE_FREE_PT_FN(l2, free_page)
1770 DEFINE_FREE_PT_FN(l3, free_pt_l2)
1771 DEFINE_FREE_PT_FN(l4, free_pt_l3)
1772 DEFINE_FREE_PT_FN(l5, free_pt_l4)
1773 DEFINE_FREE_PT_FN(l6, free_pt_l5)
1774
1775 static void free_pagetable(struct protection_domain *domain)
1776 {
1777         unsigned long root = (unsigned long)domain->pt_root;
1778
1779         switch (domain->mode) {
1780         case PAGE_MODE_NONE:
1781                 break;
1782         case PAGE_MODE_1_LEVEL:
1783                 free_page(root);
1784                 break;
1785         case PAGE_MODE_2_LEVEL:
1786                 free_pt_l2(root);
1787                 break;
1788         case PAGE_MODE_3_LEVEL:
1789                 free_pt_l3(root);
1790                 break;
1791         case PAGE_MODE_4_LEVEL:
1792                 free_pt_l4(root);
1793                 break;
1794         case PAGE_MODE_5_LEVEL:
1795                 free_pt_l5(root);
1796                 break;
1797         case PAGE_MODE_6_LEVEL:
1798                 free_pt_l6(root);
1799                 break;
1800         default:
1801                 BUG();
1802         }
1803 }
1804
1805 static void free_gcr3_tbl_level1(u64 *tbl)
1806 {
1807         u64 *ptr;
1808         int i;
1809
1810         for (i = 0; i < 512; ++i) {
1811                 if (!(tbl[i] & GCR3_VALID))
1812                         continue;
1813
1814                 ptr = __va(tbl[i] & PAGE_MASK);
1815
1816                 free_page((unsigned long)ptr);
1817         }
1818 }
1819
1820 static void free_gcr3_tbl_level2(u64 *tbl)
1821 {
1822         u64 *ptr;
1823         int i;
1824
1825         for (i = 0; i < 512; ++i) {
1826                 if (!(tbl[i] & GCR3_VALID))
1827                         continue;
1828
1829                 ptr = __va(tbl[i] & PAGE_MASK);
1830
1831                 free_gcr3_tbl_level1(ptr);
1832         }
1833 }
1834
1835 static void free_gcr3_table(struct protection_domain *domain)
1836 {
1837         if (domain->glx == 2)
1838                 free_gcr3_tbl_level2(domain->gcr3_tbl);
1839         else if (domain->glx == 1)
1840                 free_gcr3_tbl_level1(domain->gcr3_tbl);
1841         else if (domain->glx != 0)
1842                 BUG();
1843
1844         free_page((unsigned long)domain->gcr3_tbl);
1845 }
1846
1847 /*
1848  * Free a domain, only used if something went wrong in the
1849  * allocation path and we need to free an already allocated page table
1850  */
1851 static void dma_ops_domain_free(struct dma_ops_domain *dom)
1852 {
1853         int i;
1854
1855         if (!dom)
1856                 return;
1857
1858         del_domain_from_list(&dom->domain);
1859
1860         free_pagetable(&dom->domain);
1861
1862         for (i = 0; i < APERTURE_MAX_RANGES; ++i) {
1863                 if (!dom->aperture[i])
1864                         continue;
1865                 free_page((unsigned long)dom->aperture[i]->bitmap);
1866                 kfree(dom->aperture[i]);
1867         }
1868
1869         kfree(dom);
1870 }
1871
1872 /*
1873  * Allocates a new protection domain usable for the dma_ops functions.
1874  * It also initializes the page table and the address allocator data
1875  * structures required for the dma_ops interface
1876  */
1877 static struct dma_ops_domain *dma_ops_domain_alloc(void)
1878 {
1879         struct dma_ops_domain *dma_dom;
1880
1881         dma_dom = kzalloc(sizeof(struct dma_ops_domain), GFP_KERNEL);
1882         if (!dma_dom)
1883                 return NULL;
1884
1885         if (protection_domain_init(&dma_dom->domain))
1886                 goto free_dma_dom;
1887
1888         dma_dom->domain.mode = PAGE_MODE_2_LEVEL;
1889         dma_dom->domain.pt_root = (void *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
1890         dma_dom->domain.flags = PD_DMA_OPS_MASK;
1891         dma_dom->domain.priv = dma_dom;
1892         if (!dma_dom->domain.pt_root)
1893                 goto free_dma_dom;
1894
1895         dma_dom->need_flush = false;
1896
1897         add_domain_to_list(&dma_dom->domain);
1898
1899         if (alloc_new_range(dma_dom, true, GFP_KERNEL))
1900                 goto free_dma_dom;
1901
1902         /*
1903          * mark the first page as allocated so we never return 0 as
1904          * a valid dma-address. So we can use 0 as error value
1905          */
1906         dma_dom->aperture[0]->bitmap[0] = 1;
1907         dma_dom->next_address = 0;
1908
1909
1910         return dma_dom;
1911
1912 free_dma_dom:
1913         dma_ops_domain_free(dma_dom);
1914
1915         return NULL;
1916 }
1917
1918 /*
1919  * little helper function to check whether a given protection domain is a
1920  * dma_ops domain
1921  */
1922 static bool dma_ops_domain(struct protection_domain *domain)
1923 {
1924         return domain->flags & PD_DMA_OPS_MASK;
1925 }
1926
1927 static void set_dte_entry(u16 devid, struct protection_domain *domain, bool ats)
1928 {
1929         u64 pte_root = 0;
1930         u64 flags = 0;
1931
1932         if (domain->mode != PAGE_MODE_NONE)
1933                 pte_root = virt_to_phys(domain->pt_root);
1934
1935         pte_root |= (domain->mode & DEV_ENTRY_MODE_MASK)
1936                     << DEV_ENTRY_MODE_SHIFT;
1937         pte_root |= IOMMU_PTE_IR | IOMMU_PTE_IW | IOMMU_PTE_P | IOMMU_PTE_TV;
1938
1939         flags = amd_iommu_dev_table[devid].data[1];
1940
1941         if (ats)
1942                 flags |= DTE_FLAG_IOTLB;
1943
1944         if (domain->flags & PD_IOMMUV2_MASK) {
1945                 u64 gcr3 = __pa(domain->gcr3_tbl);
1946                 u64 glx  = domain->glx;
1947                 u64 tmp;
1948
1949                 pte_root |= DTE_FLAG_GV;
1950                 pte_root |= (glx & DTE_GLX_MASK) << DTE_GLX_SHIFT;
1951
1952                 /* First mask out possible old values for GCR3 table */
1953                 tmp = DTE_GCR3_VAL_B(~0ULL) << DTE_GCR3_SHIFT_B;
1954                 flags    &= ~tmp;
1955
1956                 tmp = DTE_GCR3_VAL_C(~0ULL) << DTE_GCR3_SHIFT_C;
1957                 flags    &= ~tmp;
1958
1959                 /* Encode GCR3 table into DTE */
1960                 tmp = DTE_GCR3_VAL_A(gcr3) << DTE_GCR3_SHIFT_A;
1961                 pte_root |= tmp;
1962
1963                 tmp = DTE_GCR3_VAL_B(gcr3) << DTE_GCR3_SHIFT_B;
1964                 flags    |= tmp;
1965
1966                 tmp = DTE_GCR3_VAL_C(gcr3) << DTE_GCR3_SHIFT_C;
1967                 flags    |= tmp;
1968         }
1969
1970         flags &= ~(0xffffUL);
1971         flags |= domain->id;
1972
1973         amd_iommu_dev_table[devid].data[1]  = flags;
1974         amd_iommu_dev_table[devid].data[0]  = pte_root;
1975 }
1976
1977 static void clear_dte_entry(u16 devid)
1978 {
1979         /* remove entry from the device table seen by the hardware */
1980         amd_iommu_dev_table[devid].data[0] = IOMMU_PTE_P | IOMMU_PTE_TV;
1981         amd_iommu_dev_table[devid].data[1] = 0;
1982
1983         amd_iommu_apply_erratum_63(devid);
1984 }
1985
1986 static void do_attach(struct iommu_dev_data *dev_data,
1987                       struct protection_domain *domain)
1988 {
1989         struct amd_iommu *iommu;
1990         bool ats;
1991
1992         iommu = amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid];
1993         ats   = dev_data->ats.enabled;
1994
1995         /* Update data structures */
1996         dev_data->domain = domain;
1997         list_add(&dev_data->list, &domain->dev_list);
1998         set_dte_entry(dev_data->devid, domain, ats);
1999
2000         /* Do reference counting */
2001         domain->dev_iommu[iommu->index] += 1;
2002         domain->dev_cnt                 += 1;
2003
2004         /* Flush the DTE entry */
2005         device_flush_dte(dev_data);
2006 }
2007
2008 static void do_detach(struct iommu_dev_data *dev_data)
2009 {
2010         struct amd_iommu *iommu;
2011
2012         iommu = amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid];
2013
2014         /* decrease reference counters */
2015         dev_data->domain->dev_iommu[iommu->index] -= 1;
2016         dev_data->domain->dev_cnt                 -= 1;
2017
2018         /* Update data structures */
2019         dev_data->domain = NULL;
2020         list_del(&dev_data->list);
2021         clear_dte_entry(dev_data->devid);
2022
2023         /* Flush the DTE entry */
2024         device_flush_dte(dev_data);
2025 }
2026
2027 /*
2028  * If a device is not yet associated with a domain, this function does
2029  * assigns it visible for the hardware
2030  */
2031 static int __attach_device(struct iommu_dev_data *dev_data,
2032                            struct protection_domain *domain)
2033 {
2034         struct iommu_dev_data *head, *entry;
2035         int ret;
2036
2037         /* lock domain */
2038         spin_lock(&domain->lock);
2039
2040         head = dev_data;
2041
2042         if (head->alias_data != NULL)
2043                 head = head->alias_data;
2044
2045         /* Now we have the root of the alias group, if any */
2046
2047         ret = -EBUSY;
2048         if (head->domain != NULL)
2049                 goto out_unlock;
2050
2051         /* Attach alias group root */
2052         do_attach(head, domain);
2053
2054         /* Attach other devices in the alias group */
2055         list_for_each_entry(entry, &head->alias_list, alias_list)
2056                 do_attach(entry, domain);
2057
2058         ret = 0;
2059
2060 out_unlock:
2061
2062         /* ready */
2063         spin_unlock(&domain->lock);
2064
2065         return ret;
2066 }
2067
2068
2069 static void pdev_iommuv2_disable(struct pci_dev *pdev)
2070 {
2071         pci_disable_ats(pdev);
2072         pci_disable_pri(pdev);
2073         pci_disable_pasid(pdev);
2074 }
2075
2076 /* FIXME: Change generic reset-function to do the same */
2077 static int pri_reset_while_enabled(struct pci_dev *pdev)
2078 {
2079         u16 control;
2080         int pos;
2081
2082         pos = pci_find_ext_capability(pdev, PCI_EXT_CAP_ID_PRI);
2083         if (!pos)
2084                 return -EINVAL;
2085
2086         pci_read_config_word(pdev, pos + PCI_PRI_CTRL, &control);
2087         control |= PCI_PRI_CTRL_RESET;
2088         pci_write_config_word(pdev, pos + PCI_PRI_CTRL, control);
2089
2090         return 0;
2091 }
2092
2093 static int pdev_iommuv2_enable(struct pci_dev *pdev)
2094 {
2095         bool reset_enable;
2096         int reqs, ret;
2097
2098         /* FIXME: Hardcode number of outstanding requests for now */
2099         reqs = 32;
2100         if (pdev_pri_erratum(pdev, AMD_PRI_DEV_ERRATUM_LIMIT_REQ_ONE))
2101                 reqs = 1;
2102         reset_enable = pdev_pri_erratum(pdev, AMD_PRI_DEV_ERRATUM_ENABLE_RESET);
2103
2104         /* Only allow access to user-accessible pages */
2105         ret = pci_enable_pasid(pdev, 0);
2106         if (ret)
2107                 goto out_err;
2108
2109         /* First reset the PRI state of the device */
2110         ret = pci_reset_pri(pdev);
2111         if (ret)
2112                 goto out_err;
2113
2114         /* Enable PRI */
2115         ret = pci_enable_pri(pdev, reqs);
2116         if (ret)
2117                 goto out_err;
2118
2119         if (reset_enable) {
2120                 ret = pri_reset_while_enabled(pdev);
2121                 if (ret)
2122                         goto out_err;
2123         }
2124
2125         ret = pci_enable_ats(pdev, PAGE_SHIFT);
2126         if (ret)
2127                 goto out_err;
2128
2129         return 0;
2130
2131 out_err:
2132         pci_disable_pri(pdev);
2133         pci_disable_pasid(pdev);
2134
2135         return ret;
2136 }
2137
2138 /* FIXME: Move this to PCI code */
2139 #define PCI_PRI_TLP_OFF         (1 << 15)
2140
2141 static bool pci_pri_tlp_required(struct pci_dev *pdev)
2142 {
2143         u16 status;
2144         int pos;
2145
2146         pos = pci_find_ext_capability(pdev, PCI_EXT_CAP_ID_PRI);
2147         if (!pos)
2148                 return false;
2149
2150         pci_read_config_word(pdev, pos + PCI_PRI_STATUS, &status);
2151
2152         return (status & PCI_PRI_TLP_OFF) ? true : false;
2153 }
2154
2155 /*
2156  * If a device is not yet associated with a domain, this function
2157  * assigns it visible for the hardware
2158  */
2159 static int attach_device(struct device *dev,
2160                          struct protection_domain *domain)
2161 {
2162         struct pci_dev *pdev = to_pci_dev(dev);
2163         struct iommu_dev_data *dev_data;
2164         unsigned long flags;
2165         int ret;
2166
2167         dev_data = get_dev_data(dev);
2168
2169         if (domain->flags & PD_IOMMUV2_MASK) {
2170                 if (!dev_data->iommu_v2 || !dev_data->passthrough)
2171                         return -EINVAL;
2172
2173                 if (pdev_iommuv2_enable(pdev) != 0)
2174                         return -EINVAL;
2175
2176                 dev_data->ats.enabled = true;
2177                 dev_data->ats.qdep    = pci_ats_queue_depth(pdev);
2178                 dev_data->pri_tlp     = pci_pri_tlp_required(pdev);
2179         } else if (amd_iommu_iotlb_sup &&
2180                    pci_enable_ats(pdev, PAGE_SHIFT) == 0) {
2181                 dev_data->ats.enabled = true;
2182                 dev_data->ats.qdep    = pci_ats_queue_depth(pdev);
2183         }
2184
2185         write_lock_irqsave(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
2186         ret = __attach_device(dev_data, domain);
2187         write_unlock_irqrestore(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
2188
2189         /*
2190          * We might boot into a crash-kernel here. The crashed kernel
2191          * left the caches in the IOMMU dirty. So we have to flush
2192          * here to evict all dirty stuff.
2193          */
2194         domain_flush_tlb_pde(domain);
2195
2196         return ret;
2197 }
2198
2199 /*
2200  * Removes a device from a protection domain (unlocked)
2201  */
2202 static void __detach_device(struct iommu_dev_data *dev_data)
2203 {
2204         struct iommu_dev_data *head, *entry;
2205         struct protection_domain *domain;
2206         unsigned long flags;
2207
2208         BUG_ON(!dev_data->domain);
2209
2210         domain = dev_data->domain;
2211
2212         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
2213
2214         head = dev_data;
2215         if (head->alias_data != NULL)
2216                 head = head->alias_data;
2217
2218         list_for_each_entry(entry, &head->alias_list, alias_list)
2219                 do_detach(entry);
2220
2221         do_detach(head);
2222
2223         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
2224
2225         /*
2226          * If we run in passthrough mode the device must be assigned to the
2227          * passthrough domain if it is detached from any other domain.
2228          * Make sure we can deassign from the pt_domain itself.
2229          */
2230         if (dev_data->passthrough &&
2231             (dev_data->domain == NULL && domain != pt_domain))
2232                 __attach_device(dev_data, pt_domain);
2233 }
2234
2235 /*
2236  * Removes a device from a protection domain (with devtable_lock held)
2237  */
2238 static void detach_device(struct device *dev)
2239 {
2240         struct protection_domain *domain;
2241         struct iommu_dev_data *dev_data;
2242         unsigned long flags;
2243
2244         dev_data = get_dev_data(dev);
2245         domain   = dev_data->domain;
2246
2247         /* lock device table */
2248         write_lock_irqsave(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
2249         __detach_device(dev_data);
2250         write_unlock_irqrestore(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
2251
2252         if (domain->flags & PD_IOMMUV2_MASK)
2253                 pdev_iommuv2_disable(to_pci_dev(dev));
2254         else if (dev_data->ats.enabled)
2255                 pci_disable_ats(to_pci_dev(dev));
2256
2257         dev_data->ats.enabled = false;
2258 }
2259
2260 static int amd_iommu_add_device(struct device *dev)
2261 {
2262         struct iommu_dev_data *dev_data;
2263         struct iommu_domain *domain;
2264         struct amd_iommu *iommu;
2265         u16 devid;
2266         int ret;
2267
2268         if (!check_device(dev) || get_dev_data(dev))
2269                 return 0;
2270
2271         devid = get_device_id(dev);
2272         iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
2273
2274         ret = iommu_init_device(dev);
2275         if (ret) {
2276                 if (ret != -ENOTSUPP)
2277                         pr_err("Failed to initialize device %s - trying to proceed anyway\n",
2278                                 dev_name(dev));
2279
2280                 iommu_ignore_device(dev);
2281                 dev->archdata.dma_ops = &nommu_dma_ops;
2282                 goto out;
2283         }
2284         init_iommu_group(dev);
2285
2286         dev_data = get_dev_data(dev);
2287
2288         BUG_ON(!dev_data);
2289
2290         if (dev_data->iommu_v2)
2291                 iommu_request_dm_for_dev(dev);
2292
2293         /* Domains are initialized for this device - have a look what we ended up with */
2294         domain = iommu_get_domain_for_dev(dev);
2295         if (domain->type == IOMMU_DOMAIN_IDENTITY) {
2296                 dev_data->passthrough = true;
2297                 dev->archdata.dma_ops = &nommu_dma_ops;
2298         } else {
2299                 dev->archdata.dma_ops = &amd_iommu_dma_ops;
2300         }
2301
2302 out:
2303         iommu_completion_wait(iommu);
2304
2305         return 0;
2306 }
2307
2308 static void amd_iommu_remove_device(struct device *dev)
2309 {
2310         struct amd_iommu *iommu;
2311         u16 devid;
2312
2313         if (!check_device(dev))
2314                 return;
2315
2316         devid = get_device_id(dev);
2317         iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
2318
2319         iommu_uninit_device(dev);
2320         iommu_completion_wait(iommu);
2321 }
2322
2323 /*****************************************************************************
2324  *
2325  * The next functions belong to the dma_ops mapping/unmapping code.
2326  *
2327  *****************************************************************************/
2328
2329 /*
2330  * In the dma_ops path we only have the struct device. This function
2331  * finds the corresponding IOMMU, the protection domain and the
2332  * requestor id for a given device.
2333  * If the device is not yet associated with a domain this is also done
2334  * in this function.
2335  */
2336 static struct protection_domain *get_domain(struct device *dev)
2337 {
2338         struct protection_domain *domain;
2339         struct iommu_domain *io_domain;
2340
2341         if (!check_device(dev))
2342                 return ERR_PTR(-EINVAL);
2343
2344         io_domain = iommu_get_domain_for_dev(dev);
2345         if (!io_domain)
2346                 return NULL;
2347
2348         domain = to_pdomain(io_domain);
2349         if (!dma_ops_domain(domain))
2350                 return ERR_PTR(-EBUSY);
2351
2352         return domain;
2353 }
2354
2355 static void update_device_table(struct protection_domain *domain)
2356 {
2357         struct iommu_dev_data *dev_data;
2358
2359         list_for_each_entry(dev_data, &domain->dev_list, list)
2360                 set_dte_entry(dev_data->devid, domain, dev_data->ats.enabled);
2361 }
2362
2363 static void update_domain(struct protection_domain *domain)
2364 {
2365         if (!domain->updated)
2366                 return;
2367
2368         update_device_table(domain);
2369
2370         domain_flush_devices(domain);
2371         domain_flush_tlb_pde(domain);
2372
2373         domain->updated = false;
2374 }
2375
2376 /*
2377  * This function fetches the PTE for a given address in the aperture
2378  */
2379 static u64* dma_ops_get_pte(struct dma_ops_domain *dom,
2380                             unsigned long address)
2381 {
2382         struct aperture_range *aperture;
2383         u64 *pte, *pte_page;
2384
2385         aperture = dom->aperture[APERTURE_RANGE_INDEX(address)];
2386         if (!aperture)
2387                 return NULL;
2388
2389         pte = aperture->pte_pages[APERTURE_PAGE_INDEX(address)];
2390         if (!pte) {
2391                 pte = alloc_pte(&dom->domain, address, PAGE_SIZE, &pte_page,
2392                                 GFP_ATOMIC);
2393                 aperture->pte_pages[APERTURE_PAGE_INDEX(address)] = pte_page;
2394         } else
2395                 pte += PM_LEVEL_INDEX(0, address);
2396
2397         update_domain(&dom->domain);
2398
2399         return pte;
2400 }
2401
2402 /*
2403  * This is the generic map function. It maps one 4kb page at paddr to
2404  * the given address in the DMA address space for the domain.
2405  */
2406 static dma_addr_t dma_ops_domain_map(struct dma_ops_domain *dom,
2407                                      unsigned long address,
2408                                      phys_addr_t paddr,
2409                                      int direction)
2410 {
2411         u64 *pte, __pte;
2412
2413         WARN_ON(address > dom->aperture_size);
2414
2415         paddr &= PAGE_MASK;
2416
2417         pte  = dma_ops_get_pte(dom, address);
2418         if (!pte)
2419                 return DMA_ERROR_CODE;
2420
2421         __pte = paddr | IOMMU_PTE_P | IOMMU_PTE_FC;
2422
2423         if (direction == DMA_TO_DEVICE)
2424                 __pte |= IOMMU_PTE_IR;
2425         else if (direction == DMA_FROM_DEVICE)
2426                 __pte |= IOMMU_PTE_IW;
2427         else if (direction == DMA_BIDIRECTIONAL)
2428                 __pte |= IOMMU_PTE_IR | IOMMU_PTE_IW;
2429
2430         WARN_ON(*pte);
2431
2432         *pte = __pte;
2433
2434         return (dma_addr_t)address;
2435 }
2436
2437 /*
2438  * The generic unmapping function for on page in the DMA address space.
2439  */
2440 static void dma_ops_domain_unmap(struct dma_ops_domain *dom,
2441                                  unsigned long address)
2442 {
2443         struct aperture_range *aperture;
2444         u64 *pte;
2445
2446         if (address >= dom->aperture_size)
2447                 return;
2448
2449         aperture = dom->aperture[APERTURE_RANGE_INDEX(address)];
2450         if (!aperture)
2451                 return;
2452
2453         pte  = aperture->pte_pages[APERTURE_PAGE_INDEX(address)];
2454         if (!pte)
2455                 return;
2456
2457         pte += PM_LEVEL_INDEX(0, address);
2458
2459         WARN_ON(!*pte);
2460
2461         *pte = 0ULL;
2462 }
2463
2464 /*
2465  * This function contains common code for mapping of a physically
2466  * contiguous memory region into DMA address space. It is used by all
2467  * mapping functions provided with this IOMMU driver.
2468  * Must be called with the domain lock held.
2469  */
2470 static dma_addr_t __map_single(struct device *dev,
2471                                struct dma_ops_domain *dma_dom,
2472                                phys_addr_t paddr,
2473                                size_t size,
2474                                int dir,
2475                                bool align,
2476                                u64 dma_mask)
2477 {
2478         dma_addr_t offset = paddr & ~PAGE_MASK;
2479         dma_addr_t address, start, ret;
2480         unsigned int pages;
2481         unsigned long align_mask = 0;
2482         int i;
2483
2484         pages = iommu_num_pages(paddr, size, PAGE_SIZE);
2485         paddr &= PAGE_MASK;
2486
2487         INC_STATS_COUNTER(total_map_requests);
2488
2489         if (pages > 1)
2490                 INC_STATS_COUNTER(cross_page);
2491
2492         if (align)
2493                 align_mask = (1UL << get_order(size)) - 1;
2494
2495 retry:
2496         address = dma_ops_alloc_addresses(dev, dma_dom, pages, align_mask,
2497                                           dma_mask);
2498         if (unlikely(address == DMA_ERROR_CODE)) {
2499                 /*
2500                  * setting next_address here will let the address
2501                  * allocator only scan the new allocated range in the
2502                  * first run. This is a small optimization.
2503                  */
2504                 dma_dom->next_address = dma_dom->aperture_size;
2505
2506                 if (alloc_new_range(dma_dom, false, GFP_ATOMIC))
2507                         goto out;
2508
2509                 /*
2510                  * aperture was successfully enlarged by 128 MB, try
2511                  * allocation again
2512                  */
2513                 goto retry;
2514         }
2515
2516         start = address;
2517         for (i = 0; i < pages; ++i) {
2518                 ret = dma_ops_domain_map(dma_dom, start, paddr, dir);
2519                 if (ret == DMA_ERROR_CODE)
2520                         goto out_unmap;
2521
2522                 paddr += PAGE_SIZE;
2523                 start += PAGE_SIZE;
2524         }
2525         address += offset;
2526
2527         ADD_STATS_COUNTER(alloced_io_mem, size);
2528
2529         if (unlikely(dma_dom->need_flush && !amd_iommu_unmap_flush)) {
2530                 domain_flush_tlb(&dma_dom->domain);
2531                 dma_dom->need_flush = false;
2532         } else if (unlikely(amd_iommu_np_cache))
2533                 domain_flush_pages(&dma_dom->domain, address, size);
2534
2535 out:
2536         return address;
2537
2538 out_unmap:
2539
2540         for (--i; i >= 0; --i) {
2541                 start -= PAGE_SIZE;
2542                 dma_ops_domain_unmap(dma_dom, start);
2543         }
2544
2545         dma_ops_free_addresses(dma_dom, address, pages);
2546
2547         return DMA_ERROR_CODE;
2548 }
2549
2550 /*
2551  * Does the reverse of the __map_single function. Must be called with
2552  * the domain lock held too
2553  */
2554 static void __unmap_single(struct dma_ops_domain *dma_dom,
2555                            dma_addr_t dma_addr,
2556                            size_t size,
2557                            int dir)
2558 {
2559         dma_addr_t flush_addr;
2560         dma_addr_t i, start;
2561         unsigned int pages;
2562
2563         if ((dma_addr == DMA_ERROR_CODE) ||
2564             (dma_addr + size > dma_dom->aperture_size))
2565                 return;
2566
2567         flush_addr = dma_addr;
2568         pages = iommu_num_pages(dma_addr, size, PAGE_SIZE);
2569         dma_addr &= PAGE_MASK;
2570         start = dma_addr;
2571
2572         for (i = 0; i < pages; ++i) {
2573                 dma_ops_domain_unmap(dma_dom, start);
2574                 start += PAGE_SIZE;
2575         }
2576
2577         SUB_STATS_COUNTER(alloced_io_mem, size);
2578
2579         dma_ops_free_addresses(dma_dom, dma_addr, pages);
2580
2581         if (amd_iommu_unmap_flush || dma_dom->need_flush) {
2582                 domain_flush_pages(&dma_dom->domain, flush_addr, size);
2583                 dma_dom->need_flush = false;
2584         }
2585 }
2586
2587 /*
2588  * The exported map_single function for dma_ops.
2589  */
2590 static dma_addr_t map_page(struct device *dev, struct page *page,
2591                            unsigned long offset, size_t size,
2592                            enum dma_data_direction dir,
2593                            struct dma_attrs *attrs)
2594 {
2595         unsigned long flags;
2596         struct protection_domain *domain;
2597         dma_addr_t addr;
2598         u64 dma_mask;
2599         phys_addr_t paddr = page_to_phys(page) + offset;
2600
2601         INC_STATS_COUNTER(cnt_map_single);
2602
2603         domain = get_domain(dev);
2604         if (PTR_ERR(domain) == -EINVAL)
2605                 return (dma_addr_t)paddr;
2606         else if (IS_ERR(domain))
2607                 return DMA_ERROR_CODE;
2608
2609         dma_mask = *dev->dma_mask;
2610
2611         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
2612
2613         addr = __map_single(dev, domain->priv, paddr, size, dir, false,
2614                             dma_mask);
2615         if (addr == DMA_ERROR_CODE)
2616                 goto out;
2617
2618         domain_flush_complete(domain);
2619
2620 out:
2621         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
2622
2623         return addr;
2624 }
2625
2626 /*
2627  * The exported unmap_single function for dma_ops.
2628  */
2629 static void unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
2630                        enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
2631 {
2632         unsigned long flags;
2633         struct protection_domain *domain;
2634
2635         INC_STATS_COUNTER(cnt_unmap_single);
2636
2637         domain = get_domain(dev);
2638         if (IS_ERR(domain))
2639                 return;
2640
2641         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
2642
2643         __unmap_single(domain->priv, dma_addr, size, dir);
2644
2645         domain_flush_complete(domain);
2646
2647         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
2648 }
2649
2650 /*
2651  * The exported map_sg function for dma_ops (handles scatter-gather
2652  * lists).
2653  */
2654 static int map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sglist,
2655                   int nelems, enum dma_data_direction dir,
2656                   struct dma_attrs *attrs)
2657 {
2658         unsigned long flags;
2659         struct protection_domain *domain;
2660         int i;
2661         struct scatterlist *s;
2662         phys_addr_t paddr;
2663         int mapped_elems = 0;
2664         u64 dma_mask;
2665
2666         INC_STATS_COUNTER(cnt_map_sg);
2667
2668         domain = get_domain(dev);
2669         if (IS_ERR(domain))
2670                 return 0;
2671
2672         dma_mask = *dev->dma_mask;
2673
2674         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
2675
2676         for_each_sg(sglist, s, nelems, i) {
2677                 paddr = sg_phys(s);
2678
2679                 s->dma_address = __map_single(dev, domain->priv,
2680                                               paddr, s->length, dir, false,
2681                                               dma_mask);
2682
2683                 if (s->dma_address) {
2684                         s->dma_length = s->length;
2685                         mapped_elems++;
2686                 } else
2687                         goto unmap;
2688         }
2689
2690         domain_flush_complete(domain);
2691
2692 out:
2693         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
2694
2695         return mapped_elems;
2696 unmap:
2697         for_each_sg(sglist, s, mapped_elems, i) {
2698                 if (s->dma_address)
2699                         __unmap_single(domain->priv, s->dma_address,
2700                                        s->dma_length, dir);
2701                 s->dma_address = s->dma_length = 0;
2702         }
2703
2704         mapped_elems = 0;
2705
2706         goto out;
2707 }
2708
2709 /*
2710  * The exported map_sg function for dma_ops (handles scatter-gather
2711  * lists).
2712  */
2713 static void unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sglist,
2714                      int nelems, enum dma_data_direction dir,
2715                      struct dma_attrs *attrs)
2716 {
2717         unsigned long flags;
2718         struct protection_domain *domain;
2719         struct scatterlist *s;
2720         int i;
2721
2722         INC_STATS_COUNTER(cnt_unmap_sg);
2723
2724         domain = get_domain(dev);
2725         if (IS_ERR(domain))
2726                 return;
2727
2728         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
2729
2730         for_each_sg(sglist, s, nelems, i) {
2731                 __unmap_single(domain->priv, s->dma_address,
2732                                s->dma_length, dir);
2733                 s->dma_address = s->dma_length = 0;
2734         }
2735
2736         domain_flush_complete(domain);
2737
2738         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
2739 }
2740
2741 /*
2742  * The exported alloc_coherent function for dma_ops.
2743  */
2744 static void *alloc_coherent(struct device *dev, size_t size,
2745                             dma_addr_t *dma_addr, gfp_t flag,
2746                             struct dma_attrs *attrs)
2747 {
2748         u64 dma_mask = dev->coherent_dma_mask;
2749         struct protection_domain *domain;
2750         unsigned long flags;
2751         struct page *page;
2752
2753         INC_STATS_COUNTER(cnt_alloc_coherent);
2754
2755         domain = get_domain(dev);
2756         if (PTR_ERR(domain) == -EINVAL) {
2757                 page = alloc_pages(flag, get_order(size));
2758                 *dma_addr = page_to_phys(page);
2759                 return page_address(page);
2760         } else if (IS_ERR(domain))
2761                 return NULL;
2762
2763         size      = PAGE_ALIGN(size);
2764         dma_mask  = dev->coherent_dma_mask;
2765         flag     &= ~(__GFP_DMA | __GFP_HIGHMEM | __GFP_DMA32);
2766         flag     |= __GFP_ZERO;
2767
2768         page = alloc_pages(flag | __GFP_NOWARN,  get_order(size));
2769         if (!page) {
2770                 if (!(flag & __GFP_WAIT))
2771                         return NULL;
2772
2773                 page = dma_alloc_from_contiguous(dev, size >> PAGE_SHIFT,
2774                                                  get_order(size));
2775                 if (!page)
2776                         return NULL;
2777         }
2778
2779         if (!dma_mask)
2780                 dma_mask = *dev->dma_mask;
2781
2782         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
2783
2784         *dma_addr = __map_single(dev, domain->priv, page_to_phys(page),
2785                                  size, DMA_BIDIRECTIONAL, true, dma_mask);
2786
2787         if (*dma_addr == DMA_ERROR_CODE) {
2788                 spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
2789                 goto out_free;
2790         }
2791
2792         domain_flush_complete(domain);
2793
2794         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
2795
2796         return page_address(page);
2797
2798 out_free:
2799
2800         if (!dma_release_from_contiguous(dev, page, size >> PAGE_SHIFT))
2801                 __free_pages(page, get_order(size));
2802
2803         return NULL;
2804 }
2805
2806 /*
2807  * The exported free_coherent function for dma_ops.
2808  */
2809 static void free_coherent(struct device *dev, size_t size,
2810                           void *virt_addr, dma_addr_t dma_addr,
2811                           struct dma_attrs *attrs)
2812 {
2813         struct protection_domain *domain;
2814         unsigned long flags;
2815         struct page *page;
2816
2817         INC_STATS_COUNTER(cnt_free_coherent);
2818
2819         page = virt_to_page(virt_addr);
2820         size = PAGE_ALIGN(size);
2821
2822         domain = get_domain(dev);
2823         if (IS_ERR(domain))
2824                 goto free_mem;
2825
2826         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
2827
2828         __unmap_single(domain->priv, dma_addr, size, DMA_BIDIRECTIONAL);
2829
2830         domain_flush_complete(domain);
2831
2832         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
2833
2834 free_mem:
2835         if (!dma_release_from_contiguous(dev, page, size >> PAGE_SHIFT))
2836                 __free_pages(page, get_order(size));
2837 }
2838
2839 /*
2840  * This function is called by the DMA layer to find out if we can handle a
2841  * particular device. It is part of the dma_ops.
2842  */
2843 static int amd_iommu_dma_supported(struct device *dev, u64 mask)
2844 {
2845         return check_device(dev);
2846 }
2847
2848 static struct dma_map_ops amd_iommu_dma_ops = {
2849         .alloc = alloc_coherent,
2850         .free = free_coherent,
2851         .map_page = map_page,
2852         .unmap_page = unmap_page,
2853         .map_sg = map_sg,
2854         .unmap_sg = unmap_sg,
2855         .dma_supported = amd_iommu_dma_supported,
2856 };
2857
2858 int __init amd_iommu_init_api(void)
2859 {
2860         return bus_set_iommu(&pci_bus_type, &amd_iommu_ops);
2861 }
2862
2863 int __init amd_iommu_init_dma_ops(void)
2864 {
2865         iommu_detected = 1;
2866         swiotlb = 0;
2867
2868         amd_iommu_stats_init();
2869
2870         if (amd_iommu_unmap_flush)
2871                 pr_info("AMD-Vi: IO/TLB flush on unmap enabled\n");
2872         else
2873                 pr_info("AMD-Vi: Lazy IO/TLB flushing enabled\n");
2874
2875         return 0;
2876 }
2877
2878 /*****************************************************************************
2879  *
2880  * The following functions belong to the exported interface of AMD IOMMU
2881  *
2882  * This interface allows access to lower level functions of the IOMMU
2883  * like protection domain handling and assignement of devices to domains
2884  * which is not possible with the dma_ops interface.
2885  *
2886  *****************************************************************************/
2887
2888 static void cleanup_domain(struct protection_domain *domain)
2889 {
2890         struct iommu_dev_data *entry;
2891         unsigned long flags;
2892
2893         write_lock_irqsave(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
2894
2895         while (!list_empty(&domain->dev_list)) {
2896                 entry = list_first_entry(&domain->dev_list,
2897                                          struct iommu_dev_data, list);
2898                 __detach_device(entry);
2899         }
2900
2901         write_unlock_irqrestore(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
2902 }
2903
2904 static void protection_domain_free(struct protection_domain *domain)
2905 {
2906         if (!domain)
2907                 return;
2908
2909         del_domain_from_list(domain);
2910
2911         if (domain->id)
2912                 domain_id_free(domain->id);
2913
2914         kfree(domain);
2915 }
2916
2917 static int protection_domain_init(struct protection_domain *domain)
2918 {
2919         spin_lock_init(&domain->lock);
2920         mutex_init(&domain->api_lock);
2921         domain->id = domain_id_alloc();
2922         if (!domain->id)
2923                 return -ENOMEM;
2924         INIT_LIST_HEAD(&domain->dev_list);
2925
2926         return 0;
2927 }
2928
2929 static struct protection_domain *protection_domain_alloc(void)
2930 {
2931         struct protection_domain *domain;
2932
2933         domain = kzalloc(sizeof(*domain), GFP_KERNEL);
2934         if (!domain)
2935                 return NULL;
2936
2937         if (protection_domain_init(domain))
2938                 goto out_err;
2939
2940         add_domain_to_list(domain);
2941
2942         return domain;
2943
2944 out_err:
2945         kfree(domain);
2946
2947         return NULL;
2948 }
2949
2950 static int alloc_passthrough_domain(void)
2951 {
2952         if (pt_domain != NULL)
2953                 return 0;
2954
2955         /* allocate passthrough domain */
2956         pt_domain = protection_domain_alloc();
2957         if (!pt_domain)
2958                 return -ENOMEM;
2959
2960         pt_domain->mode = PAGE_MODE_NONE;
2961
2962         return 0;
2963 }
2964
2965 static struct iommu_domain *amd_iommu_domain_alloc(unsigned type)
2966 {
2967         struct protection_domain *pdomain;
2968         struct dma_ops_domain *dma_domain;
2969
2970         switch (type) {
2971         case IOMMU_DOMAIN_UNMANAGED:
2972                 pdomain = protection_domain_alloc();
2973                 if (!pdomain)
2974                         return NULL;
2975
2976                 pdomain->mode    = PAGE_MODE_3_LEVEL;
2977                 pdomain->pt_root = (void *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
2978                 if (!pdomain->pt_root) {
2979                         protection_domain_free(pdomain);
2980                         return NULL;
2981                 }
2982
2983                 pdomain->domain.geometry.aperture_start = 0;
2984                 pdomain->domain.geometry.aperture_end   = ~0ULL;
2985                 pdomain->domain.geometry.force_aperture = true;
2986
2987                 break;
2988         case IOMMU_DOMAIN_DMA:
2989                 dma_domain = dma_ops_domain_alloc();
2990                 if (!dma_domain) {
2991                         pr_err("AMD-Vi: Failed to allocate\n");
2992                         return NULL;
2993                 }
2994                 pdomain = &dma_domain->domain;
2995                 break;
2996         case IOMMU_DOMAIN_IDENTITY:
2997                 pdomain = protection_domain_alloc();
2998                 if (!pdomain)
2999                         return NULL;
3000
3001                 pdomain->mode = PAGE_MODE_NONE;
3002                 break;
3003         default:
3004                 return NULL;
3005         }
3006
3007         return &pdomain->domain;
3008 }
3009
3010 static void amd_iommu_domain_free(struct iommu_domain *dom)
3011 {
3012         struct protection_domain *domain;
3013
3014         if (!dom)
3015                 return;
3016
3017         domain = to_pdomain(dom);
3018
3019         if (domain->dev_cnt > 0)
3020                 cleanup_domain(domain);
3021
3022         BUG_ON(domain->dev_cnt != 0);
3023
3024         if (domain->mode != PAGE_MODE_NONE)
3025                 free_pagetable(domain);
3026
3027         if (domain->flags & PD_IOMMUV2_MASK)
3028                 free_gcr3_table(domain);
3029
3030         protection_domain_free(domain);
3031 }
3032
3033 static void amd_iommu_detach_device(struct iommu_domain *dom,
3034                                     struct device *dev)
3035 {
3036         struct iommu_dev_data *dev_data = dev->archdata.iommu;
3037         struct amd_iommu *iommu;
3038         u16 devid;
3039
3040         if (!check_device(dev))
3041                 return;
3042
3043         devid = get_device_id(dev);
3044
3045         if (dev_data->domain != NULL)
3046                 detach_device(dev);
3047
3048         iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
3049         if (!iommu)
3050                 return;
3051
3052         iommu_completion_wait(iommu);
3053 }
3054
3055 static int amd_iommu_attach_device(struct iommu_domain *dom,
3056                                    struct device *dev)
3057 {
3058         struct protection_domain *domain = to_pdomain(dom);
3059         struct iommu_dev_data *dev_data;
3060         struct amd_iommu *iommu;
3061         int ret;
3062
3063         if (!check_device(dev))
3064                 return -EINVAL;
3065
3066         dev_data = dev->archdata.iommu;
3067
3068         iommu = amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid];
3069         if (!iommu)
3070                 return -EINVAL;
3071
3072         if (dev_data->domain)
3073                 detach_device(dev);
3074
3075         ret = attach_device(dev, domain);
3076
3077         iommu_completion_wait(iommu);
3078
3079         return ret;
3080 }
3081
3082 static int amd_iommu_map(struct iommu_domain *dom, unsigned long iova,
3083                          phys_addr_t paddr, size_t page_size, int iommu_prot)
3084 {
3085         struct protection_domain *domain = to_pdomain(dom);
3086         int prot = 0;
3087         int ret;
3088
3089         if (domain->mode == PAGE_MODE_NONE)
3090                 return -EINVAL;
3091
3092         if (iommu_prot & IOMMU_READ)
3093                 prot |= IOMMU_PROT_IR;
3094         if (iommu_prot & IOMMU_WRITE)
3095                 prot |= IOMMU_PROT_IW;
3096
3097         mutex_lock(&domain->api_lock);
3098         ret = iommu_map_page(domain, iova, paddr, prot, page_size);
3099         mutex_unlock(&domain->api_lock);
3100
3101         return ret;
3102 }
3103
3104 static size_t amd_iommu_unmap(struct iommu_domain *dom, unsigned long iova,
3105                            size_t page_size)
3106 {
3107         struct protection_domain *domain = to_pdomain(dom);
3108         size_t unmap_size;
3109
3110         if (domain->mode == PAGE_MODE_NONE)
3111                 return -EINVAL;
3112
3113         mutex_lock(&domain->api_lock);
3114         unmap_size = iommu_unmap_page(domain, iova, page_size);
3115         mutex_unlock(&domain->api_lock);
3116
3117         domain_flush_tlb_pde(domain);
3118
3119         return unmap_size;
3120 }
3121
3122 static phys_addr_t amd_iommu_iova_to_phys(struct iommu_domain *dom,
3123                                           dma_addr_t iova)
3124 {
3125         struct protection_domain *domain = to_pdomain(dom);
3126         unsigned long offset_mask, pte_pgsize;
3127         u64 *pte, __pte;
3128
3129         if (domain->mode == PAGE_MODE_NONE)
3130                 return iova;
3131
3132         pte = fetch_pte(domain, iova, &pte_pgsize);
3133
3134         if (!pte || !IOMMU_PTE_PRESENT(*pte))
3135                 return 0;
3136
3137         offset_mask = pte_pgsize - 1;
3138         __pte       = *pte & PM_ADDR_MASK;
3139
3140         return (__pte & ~offset_mask) | (iova & offset_mask);
3141 }
3142
3143 static bool amd_iommu_capable(enum iommu_cap cap)
3144 {
3145         switch (cap) {
3146         case IOMMU_CAP_CACHE_COHERENCY:
3147                 return true;
3148         case IOMMU_CAP_INTR_REMAP:
3149                 return (irq_remapping_enabled == 1);
3150         case IOMMU_CAP_NOEXEC:
3151                 return false;
3152         }
3153
3154         return false;
3155 }
3156
3157 static void amd_iommu_get_dm_regions(struct device *dev,
3158                                      struct list_head *head)
3159 {
3160         struct unity_map_entry *entry;
3161         u16 devid;
3162
3163         devid = get_device_id(dev);
3164
3165         list_for_each_entry(entry, &amd_iommu_unity_map, list) {
3166                 struct iommu_dm_region *region;
3167
3168                 if (devid < entry->devid_start || devid > entry->devid_end)
3169                         continue;
3170
3171                 region = kzalloc(sizeof(*region), GFP_KERNEL);
3172                 if (!region) {
3173                         pr_err("Out of memory allocating dm-regions for %s\n",
3174                                 dev_name(dev));
3175                         return;
3176                 }
3177
3178                 region->start = entry->address_start;
3179                 region->length = entry->address_end - entry->address_start;
3180                 if (entry->prot & IOMMU_PROT_IR)
3181                         region->prot |= IOMMU_READ;
3182                 if (entry->prot & IOMMU_PROT_IW)
3183                         region->prot |= IOMMU_WRITE;
3184
3185                 list_add_tail(&region->list, head);
3186         }
3187 }
3188
3189 static void amd_iommu_put_dm_regions(struct device *dev,
3190                                      struct list_head *head)
3191 {
3192         struct iommu_dm_region *entry, *next;
3193
3194         list_for_each_entry_safe(entry, next, head, list)
3195                 kfree(entry);
3196 }
3197
3198 static const struct iommu_ops amd_iommu_ops = {
3199         .capable = amd_iommu_capable,
3200         .domain_alloc = amd_iommu_domain_alloc,
3201         .domain_free  = amd_iommu_domain_free,
3202         .attach_dev = amd_iommu_attach_device,
3203         .detach_dev = amd_iommu_detach_device,
3204         .map = amd_iommu_map,
3205         .unmap = amd_iommu_unmap,
3206         .map_sg = default_iommu_map_sg,
3207         .iova_to_phys = amd_iommu_iova_to_phys,
3208         .add_device = amd_iommu_add_device,
3209         .remove_device = amd_iommu_remove_device,
3210         .get_dm_regions = amd_iommu_get_dm_regions,
3211         .put_dm_regions = amd_iommu_put_dm_regions,
3212         .pgsize_bitmap  = AMD_IOMMU_PGSIZES,
3213 };
3214
3215 /*****************************************************************************
3216  *
3217  * The next functions do a basic initialization of IOMMU for pass through
3218  * mode
3219  *
3220  * In passthrough mode the IOMMU is initialized and enabled but not used for
3221  * DMA-API translation.
3222  *
3223  *****************************************************************************/
3224
3225 int __init amd_iommu_init_passthrough(void)
3226 {
3227         struct iommu_dev_data *dev_data;
3228         struct pci_dev *dev = NULL;
3229         int ret;
3230
3231         ret = alloc_passthrough_domain();
3232         if (ret)
3233                 return ret;
3234
3235         for_each_pci_dev(dev) {
3236                 if (!check_device(&dev->dev))
3237                         continue;
3238
3239                 dev_data = get_dev_data(&dev->dev);
3240                 dev_data->passthrough = true;
3241
3242                 attach_device(&dev->dev, pt_domain);
3243         }
3244
3245         amd_iommu_stats_init();
3246
3247         pr_info("AMD-Vi: Initialized for Passthrough Mode\n");
3248
3249         return 0;
3250 }
3251
3252 /* IOMMUv2 specific functions */
3253 int amd_iommu_register_ppr_notifier(struct notifier_block *nb)
3254 {
3255         return atomic_notifier_chain_register(&ppr_notifier, nb);
3256 }
3257 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_register_ppr_notifier);
3258
3259 int amd_iommu_unregister_ppr_notifier(struct notifier_block *nb)
3260 {
3261         return atomic_notifier_chain_unregister(&ppr_notifier, nb);
3262 }
3263 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_unregister_ppr_notifier);
3264
3265 void amd_iommu_domain_direct_map(struct iommu_domain *dom)
3266 {
3267         struct protection_domain *domain = to_pdomain(dom);
3268         unsigned long flags;
3269
3270         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
3271
3272         /* Update data structure */
3273         domain->mode    = PAGE_MODE_NONE;
3274         domain->updated = true;
3275
3276         /* Make changes visible to IOMMUs */
3277         update_domain(domain);
3278
3279         /* Page-table is not visible to IOMMU anymore, so free it */
3280         free_pagetable(domain);
3281
3282         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
3283 }
3284 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_domain_direct_map);
3285
3286 int amd_iommu_domain_enable_v2(struct iommu_domain *dom, int pasids)
3287 {
3288         struct protection_domain *domain = to_pdomain(dom);
3289         unsigned long flags;
3290         int levels, ret;
3291
3292         if (pasids <= 0 || pasids > (PASID_MASK + 1))
3293                 return -EINVAL;
3294
3295         /* Number of GCR3 table levels required */
3296         for (levels = 0; (pasids - 1) & ~0x1ff; pasids >>= 9)
3297                 levels += 1;
3298
3299         if (levels > amd_iommu_max_glx_val)
3300                 return -EINVAL;
3301
3302         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
3303
3304         /*
3305          * Save us all sanity checks whether devices already in the
3306          * domain support IOMMUv2. Just force that the domain has no
3307          * devices attached when it is switched into IOMMUv2 mode.
3308          */
3309         ret = -EBUSY;
3310         if (domain->dev_cnt > 0 || domain->flags & PD_IOMMUV2_MASK)
3311                 goto out;
3312
3313         ret = -ENOMEM;
3314         domain->gcr3_tbl = (void *)get_zeroed_page(GFP_ATOMIC);
3315         if (domain->gcr3_tbl == NULL)
3316                 goto out;
3317
3318         domain->glx      = levels;
3319         domain->flags   |= PD_IOMMUV2_MASK;
3320         domain->updated  = true;
3321
3322         update_domain(domain);
3323
3324         ret = 0;
3325
3326 out:
3327         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
3328
3329         return ret;
3330 }
3331 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_domain_enable_v2);
3332
3333 static int __flush_pasid(struct protection_domain *domain, int pasid,
3334                          u64 address, bool size)
3335 {
3336         struct iommu_dev_data *dev_data;
3337         struct iommu_cmd cmd;
3338         int i, ret;
3339
3340         if (!(domain->flags & PD_IOMMUV2_MASK))
3341                 return -EINVAL;
3342
3343         build_inv_iommu_pasid(&cmd, domain->id, pasid, address, size);
3344
3345         /*
3346          * IOMMU TLB needs to be flushed before Device TLB to
3347          * prevent device TLB refill from IOMMU TLB
3348          */
3349         for (i = 0; i < amd_iommus_present; ++i) {
3350                 if (domain->dev_iommu[i] == 0)
3351                         continue;
3352
3353                 ret = iommu_queue_command(amd_iommus[i], &cmd);
3354                 if (ret != 0)
3355                         goto out;
3356         }
3357
3358         /* Wait until IOMMU TLB flushes are complete */
3359         domain_flush_complete(domain);
3360
3361         /* Now flush device TLBs */
3362         list_for_each_entry(dev_data, &domain->dev_list, list) {
3363                 struct amd_iommu *iommu;
3364                 int qdep;
3365
3366                 BUG_ON(!dev_data->ats.enabled);
3367
3368                 qdep  = dev_data->ats.qdep;
3369                 iommu = amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid];
3370
3371                 build_inv_iotlb_pasid(&cmd, dev_data->devid, pasid,
3372                                       qdep, address, size);
3373
3374                 ret = iommu_queue_command(iommu, &cmd);
3375                 if (ret != 0)
3376                         goto out;
3377         }
3378
3379         /* Wait until all device TLBs are flushed */
3380         domain_flush_complete(domain);
3381
3382         ret = 0;
3383
3384 out:
3385
3386         return ret;
3387 }
3388
3389 static int __amd_iommu_flush_page(struct protection_domain *domain, int pasid,
3390                                   u64 address)
3391 {
3392         INC_STATS_COUNTER(invalidate_iotlb);
3393
3394         return __flush_pasid(domain, pasid, address, false);
3395 }
3396
3397 int amd_iommu_flush_page(struct iommu_domain *dom, int pasid,
3398                          u64 address)
3399 {
3400         struct protection_domain *domain = to_pdomain(dom);
3401         unsigned long flags;
3402         int ret;
3403
3404         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
3405         ret = __amd_iommu_flush_page(domain, pasid, address);
3406         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
3407
3408         return ret;
3409 }
3410 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_flush_page);
3411
3412 static int __amd_iommu_flush_tlb(struct protection_domain *domain, int pasid)
3413 {
3414         INC_STATS_COUNTER(invalidate_iotlb_all);
3415
3416         return __flush_pasid(domain, pasid, CMD_INV_IOMMU_ALL_PAGES_ADDRESS,
3417                              true);
3418 }
3419
3420 int amd_iommu_flush_tlb(struct iommu_domain *dom, int pasid)
3421 {
3422         struct protection_domain *domain = to_pdomain(dom);
3423         unsigned long flags;
3424         int ret;
3425
3426         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
3427         ret = __amd_iommu_flush_tlb(domain, pasid);
3428         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
3429
3430         return ret;
3431 }
3432 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_flush_tlb);
3433
3434 static u64 *__get_gcr3_pte(u64 *root, int level, int pasid, bool alloc)
3435 {
3436         int index;
3437         u64 *pte;
3438
3439         while (true) {
3440
3441                 index = (pasid >> (9 * level)) & 0x1ff;
3442                 pte   = &root[index];
3443
3444                 if (level == 0)
3445                         break;
3446
3447                 if (!(*pte & GCR3_VALID)) {
3448                         if (!alloc)
3449                                 return NULL;
3450
3451                         root = (void *)get_zeroed_page(GFP_ATOMIC);
3452                         if (root == NULL)
3453                                 return NULL;
3454
3455                         *pte = __pa(root) | GCR3_VALID;
3456                 }
3457
3458                 root = __va(*pte & PAGE_MASK);
3459
3460                 level -= 1;
3461         }
3462
3463         return pte;
3464 }
3465
3466 static int __set_gcr3(struct protection_domain *domain, int pasid,
3467                       unsigned long cr3)
3468 {
3469         u64 *pte;
3470
3471         if (domain->mode != PAGE_MODE_NONE)
3472                 return -EINVAL;
3473
3474         pte = __get_gcr3_pte(domain->gcr3_tbl, domain->glx, pasid, true);
3475         if (pte == NULL)
3476                 return -ENOMEM;
3477
3478         *pte = (cr3 & PAGE_MASK) | GCR3_VALID;
3479
3480         return __amd_iommu_flush_tlb(domain, pasid);
3481 }
3482
3483 static int __clear_gcr3(struct protection_domain *domain, int pasid)
3484 {
3485         u64 *pte;
3486
3487         if (domain->mode != PAGE_MODE_NONE)
3488                 return -EINVAL;
3489
3490         pte = __get_gcr3_pte(domain->gcr3_tbl, domain->glx, pasid, false);
3491         if (pte == NULL)
3492                 return 0;
3493
3494         *pte = 0;
3495
3496         return __amd_iommu_flush_tlb(domain, pasid);
3497 }
3498
3499 int amd_iommu_domain_set_gcr3(struct iommu_domain *dom, int pasid,
3500                               unsigned long cr3)
3501 {
3502         struct protection_domain *domain = to_pdomain(dom);
3503         unsigned long flags;
3504         int ret;
3505
3506         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
3507         ret = __set_gcr3(domain, pasid, cr3);
3508         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
3509
3510         return ret;
3511 }
3512 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_domain_set_gcr3);
3513
3514 int amd_iommu_domain_clear_gcr3(struct iommu_domain *dom, int pasid)
3515 {
3516         struct protection_domain *domain = to_pdomain(dom);
3517         unsigned long flags;
3518         int ret;
3519
3520         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
3521         ret = __clear_gcr3(domain, pasid);
3522         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
3523
3524         return ret;
3525 }
3526 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_domain_clear_gcr3);
3527
3528 int amd_iommu_complete_ppr(struct pci_dev *pdev, int pasid,
3529                            int status, int tag)
3530 {
3531         struct iommu_dev_data *dev_data;
3532         struct amd_iommu *iommu;
3533         struct iommu_cmd cmd;
3534
3535         INC_STATS_COUNTER(complete_ppr);
3536
3537         dev_data = get_dev_data(&pdev->dev);
3538         iommu    = amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid];
3539
3540         build_complete_ppr(&cmd, dev_data->devid, pasid, status,
3541                            tag, dev_data->pri_tlp);
3542
3543         return iommu_queue_command(iommu, &cmd);
3544 }
3545 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_complete_ppr);
3546
3547 struct iommu_domain *amd_iommu_get_v2_domain(struct pci_dev *pdev)
3548 {
3549         struct protection_domain *pdomain;
3550
3551         pdomain = get_domain(&pdev->dev);
3552         if (IS_ERR(pdomain))
3553                 return NULL;
3554
3555         /* Only return IOMMUv2 domains */
3556         if (!(pdomain->flags & PD_IOMMUV2_MASK))
3557                 return NULL;
3558
3559         return &pdomain->domain;
3560 }
3561 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_get_v2_domain);
3562
3563 void amd_iommu_enable_device_erratum(struct pci_dev *pdev, u32 erratum)
3564 {
3565         struct iommu_dev_data *dev_data;
3566
3567         if (!amd_iommu_v2_supported())
3568                 return;
3569
3570         dev_data = get_dev_data(&pdev->dev);
3571         dev_data->errata |= (1 << erratum);
3572 }
3573 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_enable_device_erratum);
3574
3575 int amd_iommu_device_info(struct pci_dev *pdev,
3576                           struct amd_iommu_device_info *info)
3577 {
3578         int max_pasids;
3579         int pos;
3580
3581         if (pdev == NULL || info == NULL)
3582                 return -EINVAL;
3583
3584         if (!amd_iommu_v2_supported())
3585                 return -EINVAL;
3586
3587         memset(info, 0, sizeof(*info));
3588
3589         pos = pci_find_ext_capability(pdev, PCI_EXT_CAP_ID_ATS);
3590         if (pos)
3591                 info->flags |= AMD_IOMMU_DEVICE_FLAG_ATS_SUP;
3592
3593         pos = pci_find_ext_capability(pdev, PCI_EXT_CAP_ID_PRI);
3594         if (pos)
3595                 info->flags |= AMD_IOMMU_DEVICE_FLAG_PRI_SUP;
3596
3597         pos = pci_find_ext_capability(pdev, PCI_EXT_CAP_ID_PASID);
3598         if (pos) {
3599                 int features;
3600
3601                 max_pasids = 1 << (9 * (amd_iommu_max_glx_val + 1));
3602                 max_pasids = min(max_pasids, (1 << 20));
3603
3604                 info->flags |= AMD_IOMMU_DEVICE_FLAG_PASID_SUP;
3605                 info->max_pasids = min(pci_max_pasids(pdev), max_pasids);
3606
3607                 features = pci_pasid_features(pdev);
3608                 if (features & PCI_PASID_CAP_EXEC)
3609                         info->flags |= AMD_IOMMU_DEVICE_FLAG_EXEC_SUP;
3610                 if (features & PCI_PASID_CAP_PRIV)
3611                         info->flags |= AMD_IOMMU_DEVICE_FLAG_PRIV_SUP;
3612         }
3613
3614         return 0;
3615 }
3616 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_device_info);
3617
3618 #ifdef CONFIG_IRQ_REMAP
3619
3620 /*****************************************************************************
3621  *
3622  * Interrupt Remapping Implementation
3623  *
3624  *****************************************************************************/
3625
3626 union irte {
3627         u32 val;
3628         struct {
3629                 u32 valid       : 1,
3630                     no_fault    : 1,
3631                     int_type    : 3,
3632                     rq_eoi      : 1,
3633                     dm          : 1,
3634                     rsvd_1      : 1,
3635                     destination : 8,
3636                     vector      : 8,
3637                     rsvd_2      : 8;
3638         } fields;
3639 };
3640
3641 struct irq_2_irte {
3642         u16 devid; /* Device ID for IRTE table */
3643         u16 index; /* Index into IRTE table*/
3644 };
3645
3646 struct amd_ir_data {
3647         struct irq_2_irte                       irq_2_irte;
3648         union irte                              irte_entry;
3649         union {
3650                 struct msi_msg                  msi_entry;
3651         };
3652 };
3653
3654 static struct irq_chip amd_ir_chip;
3655
3656 #define DTE_IRQ_PHYS_ADDR_MASK  (((1ULL << 45)-1) << 6)
3657 #define DTE_IRQ_REMAP_INTCTL    (2ULL << 60)
3658 #define DTE_IRQ_TABLE_LEN       (8ULL << 1)
3659 #define DTE_IRQ_REMAP_ENABLE    1ULL
3660
3661 static void set_dte_irq_entry(u16 devid, struct irq_remap_table *table)
3662 {
3663         u64 dte;
3664
3665         dte     = amd_iommu_dev_table[devid].data[2];
3666         dte     &= ~DTE_IRQ_PHYS_ADDR_MASK;
3667         dte     |= virt_to_phys(table->table);
3668         dte     |= DTE_IRQ_REMAP_INTCTL;
3669         dte     |= DTE_IRQ_TABLE_LEN;
3670         dte     |= DTE_IRQ_REMAP_ENABLE;
3671
3672         amd_iommu_dev_table[devid].data[2] = dte;
3673 }
3674
3675 #define IRTE_ALLOCATED (~1U)
3676
3677 static struct irq_remap_table *get_irq_table(u16 devid, bool ioapic)
3678 {
3679         struct irq_remap_table *table = NULL;
3680         struct amd_iommu *iommu;
3681         unsigned long flags;
3682         u16 alias;
3683
3684         write_lock_irqsave(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
3685
3686         iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
3687         if (!iommu)
3688                 goto out_unlock;
3689
3690         table = irq_lookup_table[devid];
3691         if (table)
3692                 goto out;
3693
3694         alias = amd_iommu_alias_table[devid];
3695         table = irq_lookup_table[alias];
3696         if (table) {
3697                 irq_lookup_table[devid] = table;
3698                 set_dte_irq_entry(devid, table);
3699                 iommu_flush_dte(iommu, devid);
3700                 goto out;
3701         }
3702
3703         /* Nothing there yet, allocate new irq remapping table */
3704         table = kzalloc(sizeof(*table), GFP_ATOMIC);
3705         if (!table)
3706                 goto out;
3707
3708         /* Initialize table spin-lock */
3709         spin_lock_init(&table->lock);
3710
3711         if (ioapic)
3712                 /* Keep the first 32 indexes free for IOAPIC interrupts */
3713                 table->min_index = 32;
3714
3715         table->table = kmem_cache_alloc(amd_iommu_irq_cache, GFP_ATOMIC);
3716         if (!table->table) {
3717                 kfree(table);
3718                 table = NULL;
3719                 goto out;
3720         }
3721
3722         memset(table->table, 0, MAX_IRQS_PER_TABLE * sizeof(u32));
3723
3724         if (ioapic) {
3725                 int i;
3726
3727                 for (i = 0; i < 32; ++i)
3728                         table->table[i] = IRTE_ALLOCATED;
3729         }
3730
3731         irq_lookup_table[devid] = table;
3732         set_dte_irq_entry(devid, table);
3733         iommu_flush_dte(iommu, devid);
3734         if (devid != alias) {
3735                 irq_lookup_table[alias] = table;
3736                 set_dte_irq_entry(alias, table);
3737                 iommu_flush_dte(iommu, alias);
3738         }
3739
3740 out:
3741         iommu_completion_wait(iommu);
3742
3743 out_unlock:
3744         write_unlock_irqrestore(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
3745
3746         return table;
3747 }
3748
3749 static int alloc_irq_index(u16 devid, int count)
3750 {
3751         struct irq_remap_table *table;
3752         unsigned long flags;
3753         int index, c;
3754
3755         table = get_irq_table(devid, false);
3756         if (!table)
3757                 return -ENODEV;
3758
3759         spin_lock_irqsave(&table->lock, flags);
3760
3761         /* Scan table for free entries */
3762         for (c = 0, index = table->min_index;
3763              index < MAX_IRQS_PER_TABLE;
3764              ++index) {
3765                 if (table->table[index] == 0)
3766                         c += 1;
3767                 else
3768                         c = 0;
3769
3770                 if (c == count) {
3771                         for (; c != 0; --c)
3772                                 table->table[index - c + 1] = IRTE_ALLOCATED;
3773
3774                         index -= count - 1;
3775                         goto out;
3776                 }
3777         }
3778
3779         index = -ENOSPC;
3780
3781 out:
3782         spin_unlock_irqrestore(&table->lock, flags);
3783
3784         return index;
3785 }
3786
3787 static int modify_irte(u16 devid, int index, union irte irte)
3788 {
3789         struct irq_remap_table *table;
3790         struct amd_iommu *iommu;
3791         unsigned long flags;
3792
3793         iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
3794         if (iommu == NULL)
3795                 return -EINVAL;
3796
3797         table = get_irq_table(devid, false);
3798         if (!table)
3799                 return -ENOMEM;
3800
3801         spin_lock_irqsave(&table->lock, flags);
3802         table->table[index] = irte.val;
3803         spin_unlock_irqrestore(&table->lock, flags);
3804
3805         iommu_flush_irt(iommu, devid);
3806         iommu_completion_wait(iommu);
3807
3808         return 0;
3809 }
3810
3811 static void free_irte(u16 devid, int index)
3812 {
3813         struct irq_remap_table *table;
3814         struct amd_iommu *iommu;
3815         unsigned long flags;
3816
3817         iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
3818         if (iommu == NULL)
3819                 return;
3820
3821         table = get_irq_table(devid, false);
3822         if (!table)
3823                 return;
3824
3825         spin_lock_irqsave(&table->lock, flags);
3826         table->table[index] = 0;
3827         spin_unlock_irqrestore(&table->lock, flags);
3828
3829         iommu_flush_irt(iommu, devid);
3830         iommu_completion_wait(iommu);
3831 }
3832
3833 static int get_devid(struct irq_alloc_info *info)
3834 {
3835         int devid = -1;
3836
3837         switch (info->type) {
3838         case X86_IRQ_ALLOC_TYPE_IOAPIC:
3839                 devid     = get_ioapic_devid(info->ioapic_id);
3840                 break;
3841         case X86_IRQ_ALLOC_TYPE_HPET:
3842                 devid     = get_hpet_devid(info->hpet_id);
3843                 break;
3844         case X86_IRQ_ALLOC_TYPE_MSI:
3845         case X86_IRQ_ALLOC_TYPE_MSIX:
3846                 devid = get_device_id(&info->msi_dev->dev);
3847                 break;
3848         default:
3849                 BUG_ON(1);
3850                 break;
3851         }
3852
3853         return devid;
3854 }
3855
3856 static struct irq_domain *get_ir_irq_domain(struct irq_alloc_info *info)
3857 {
3858         struct amd_iommu *iommu;
3859         int devid;
3860
3861         if (!info)
3862                 return NULL;
3863
3864         devid = get_devid(info);
3865         if (devid >= 0) {
3866                 iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
3867                 if (iommu)
3868                         return iommu->ir_domain;
3869         }
3870
3871         return NULL;
3872 }
3873
3874 static struct irq_domain *get_irq_domain(struct irq_alloc_info *info)
3875 {
3876         struct amd_iommu *iommu;
3877         int devid;
3878
3879         if (!info)
3880                 return NULL;
3881
3882         switch (info->type) {
3883         case X86_IRQ_ALLOC_TYPE_MSI:
3884         case X86_IRQ_ALLOC_TYPE_MSIX:
3885                 devid = get_device_id(&info->msi_dev->dev);
3886                 if (devid >= 0) {
3887                         iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
3888                         if (iommu)
3889                                 return iommu->msi_domain;
3890                 }
3891                 break;
3892         default:
3893                 break;
3894         }
3895
3896         return NULL;
3897 }
3898
3899 struct irq_remap_ops amd_iommu_irq_ops = {
3900         .prepare                = amd_iommu_prepare,
3901         .enable                 = amd_iommu_enable,
3902         .disable                = amd_iommu_disable,
3903         .reenable               = amd_iommu_reenable,
3904         .enable_faulting        = amd_iommu_enable_faulting,
3905         .get_ir_irq_domain      = get_ir_irq_domain,
3906         .get_irq_domain         = get_irq_domain,
3907 };
3908
3909 static void irq_remapping_prepare_irte(struct amd_ir_data *data,
3910                                        struct irq_cfg *irq_cfg,
3911                                        struct irq_alloc_info *info,
3912                                        int devid, int index, int sub_handle)
3913 {
3914         struct irq_2_irte *irte_info = &data->irq_2_irte;
3915         struct msi_msg *msg = &data->msi_entry;
3916         union irte *irte = &data->irte_entry;
3917         struct IO_APIC_route_entry *entry;
3918
3919         data->irq_2_irte.devid = devid;
3920         data->irq_2_irte.index = index + sub_handle;
3921
3922         /* Setup IRTE for IOMMU */
3923         irte->val = 0;
3924         irte->fields.vector      = irq_cfg->vector;
3925         irte->fields.int_type    = apic->irq_delivery_mode;
3926         irte->fields.destination = irq_cfg->dest_apicid;
3927         irte->fields.dm          = apic->irq_dest_mode;
3928         irte->fields.valid       = 1;
3929
3930         switch (info->type) {
3931         case X86_IRQ_ALLOC_TYPE_IOAPIC:
3932                 /* Setup IOAPIC entry */
3933                 entry = info->ioapic_entry;
3934                 info->ioapic_entry = NULL;
3935                 memset(entry, 0, sizeof(*entry));
3936                 entry->vector        = index;
3937                 entry->mask          = 0;
3938                 entry->trigger       = info->ioapic_trigger;
3939                 entry->polarity      = info->ioapic_polarity;
3940                 /* Mask level triggered irqs. */
3941                 if (info->ioapic_trigger)
3942                         entry->mask = 1;
3943                 break;
3944
3945         case X86_IRQ_ALLOC_TYPE_HPET:
3946         case X86_IRQ_ALLOC_TYPE_MSI:
3947         case X86_IRQ_ALLOC_TYPE_MSIX:
3948                 msg->address_hi = MSI_ADDR_BASE_HI;
3949                 msg->address_lo = MSI_ADDR_BASE_LO;
3950                 msg->data = irte_info->index;
3951                 break;
3952
3953         default:
3954                 BUG_ON(1);
3955                 break;
3956         }
3957 }
3958
3959 static int irq_remapping_alloc(struct irq_domain *domain, unsigned int virq,
3960                                unsigned int nr_irqs, void *arg)
3961 {
3962         struct irq_alloc_info *info = arg;
3963         struct irq_data *irq_data;
3964         struct amd_ir_data *data;
3965         struct irq_cfg *cfg;
3966         int i, ret, devid;
3967         int index = -1;
3968
3969         if (!info)
3970                 return -EINVAL;
3971         if (nr_irqs > 1 && info->type != X86_IRQ_ALLOC_TYPE_MSI &&
3972             info->type != X86_IRQ_ALLOC_TYPE_MSIX)
3973                 return -EINVAL;
3974
3975         /*
3976          * With IRQ remapping enabled, don't need contiguous CPU vectors
3977          * to support multiple MSI interrupts.
3978          */
3979         if (info->type == X86_IRQ_ALLOC_TYPE_MSI)
3980                 info->flags &= ~X86_IRQ_ALLOC_CONTIGUOUS_VECTORS;
3981
3982         devid = get_devid(info);
3983         if (devid < 0)
3984                 return -EINVAL;
3985
3986         ret = irq_domain_alloc_irqs_parent(domain, virq, nr_irqs, arg);
3987         if (ret < 0)
3988                 return ret;
3989
3990         ret = -ENOMEM;
3991         data = kzalloc(sizeof(*data), GFP_KERNEL);
3992         if (!data)
3993                 goto out_free_parent;
3994
3995         if (info->type == X86_IRQ_ALLOC_TYPE_IOAPIC) {
3996                 if (get_irq_table(devid, true))
3997                         index = info->ioapic_pin;
3998                 else
3999                         ret = -ENOMEM;
4000         } else {
4001                 index = alloc_irq_index(devid, nr_irqs);
4002         }
4003         if (index < 0) {
4004                 pr_warn("Failed to allocate IRTE\n");
4005                 kfree(data);
4006                 goto out_free_parent;
4007         }
4008
4009         for (i = 0; i < nr_irqs; i++) {
4010                 irq_data = irq_domain_get_irq_data(domain, virq + i);
4011                 cfg = irqd_cfg(irq_data);
4012                 if (!irq_data || !cfg) {
4013                         ret = -EINVAL;
4014                         goto out_free_data;
4015                 }
4016
4017                 if (i > 0) {
4018                         data = kzalloc(sizeof(*data), GFP_KERNEL);
4019                         if (!data)
4020                                 goto out_free_data;
4021                 }
4022                 irq_data->hwirq = (devid << 16) + i;
4023                 irq_data->chip_data = data;
4024                 irq_data->chip = &amd_ir_chip;
4025                 irq_remapping_prepare_irte(data, cfg, info, devid, index, i);
4026                 irq_set_status_flags(virq + i, IRQ_MOVE_PCNTXT);
4027         }
4028         return 0;
4029
4030 out_free_data:
4031         for (i--; i >= 0; i--) {
4032                 irq_data = irq_domain_get_irq_data(domain, virq + i);
4033                 if (irq_data)
4034                         kfree(irq_data->chip_data);
4035         }
4036         for (i = 0; i < nr_irqs; i++)
4037                 free_irte(devid, index + i);
4038 out_free_parent:
4039         irq_domain_free_irqs_common(domain, virq, nr_irqs);
4040         return ret;
4041 }
4042
4043 static void irq_remapping_free(struct irq_domain *domain, unsigned int virq,
4044                                unsigned int nr_irqs)
4045 {
4046         struct irq_2_irte *irte_info;
4047         struct irq_data *irq_data;
4048         struct amd_ir_data *data;
4049         int i;
4050
4051         for (i = 0; i < nr_irqs; i++) {
4052                 irq_data = irq_domain_get_irq_data(domain, virq  + i);
4053                 if (irq_data && irq_data->chip_data) {
4054                         data = irq_data->chip_data;
4055                         irte_info = &data->irq_2_irte;
4056                         free_irte(irte_info->devid, irte_info->index);
4057                         kfree(data);
4058                 }
4059         }
4060         irq_domain_free_irqs_common(domain, virq, nr_irqs);
4061 }
4062
4063 static void irq_remapping_activate(struct irq_domain *domain,
4064                                    struct irq_data *irq_data)
4065 {
4066         struct amd_ir_data *data = irq_data->chip_data;
4067         struct irq_2_irte *irte_info = &data->irq_2_irte;
4068
4069         modify_irte(irte_info->devid, irte_info->index, data->irte_entry);
4070 }
4071
4072 static void irq_remapping_deactivate(struct irq_domain *domain,
4073                                      struct irq_data *irq_data)
4074 {
4075         struct amd_ir_data *data = irq_data->chip_data;
4076         struct irq_2_irte *irte_info = &data->irq_2_irte;
4077         union irte entry;
4078
4079         entry.val = 0;
4080         modify_irte(irte_info->devid, irte_info->index, data->irte_entry);
4081 }
4082
4083 static struct irq_domain_ops amd_ir_domain_ops = {
4084         .alloc = irq_remapping_alloc,
4085         .free = irq_remapping_free,
4086         .activate = irq_remapping_activate,
4087         .deactivate = irq_remapping_deactivate,
4088 };
4089
4090 static int amd_ir_set_affinity(struct irq_data *data,
4091                                const struct cpumask *mask, bool force)
4092 {
4093         struct amd_ir_data *ir_data = data->chip_data;
4094         struct irq_2_irte *irte_info = &ir_data->irq_2_irte;
4095         struct irq_cfg *cfg = irqd_cfg(data);
4096         struct irq_data *parent = data->parent_data;
4097         int ret;
4098
4099         ret = parent->chip->irq_set_affinity(parent, mask, force);
4100         if (ret < 0 || ret == IRQ_SET_MASK_OK_DONE)
4101                 return ret;
4102
4103         /*
4104          * Atomically updates the IRTE with the new destination, vector
4105          * and flushes the interrupt entry cache.
4106          */
4107         ir_data->irte_entry.fields.vector = cfg->vector;
4108         ir_data->irte_entry.fields.destination = cfg->dest_apicid;
4109         modify_irte(irte_info->devid, irte_info->index, ir_data->irte_entry);
4110
4111         /*
4112          * After this point, all the interrupts will start arriving
4113          * at the new destination. So, time to cleanup the previous
4114          * vector allocation.
4115          */
4116         send_cleanup_vector(cfg);
4117
4118         return IRQ_SET_MASK_OK_DONE;
4119 }
4120
4121 static void ir_compose_msi_msg(struct irq_data *irq_data, struct msi_msg *msg)
4122 {
4123         struct amd_ir_data *ir_data = irq_data->chip_data;
4124
4125         *msg = ir_data->msi_entry;
4126 }
4127
4128 static struct irq_chip amd_ir_chip = {
4129         .irq_ack = ir_ack_apic_edge,
4130         .irq_set_affinity = amd_ir_set_affinity,
4131         .irq_compose_msi_msg = ir_compose_msi_msg,
4132 };
4133
4134 int amd_iommu_create_irq_domain(struct amd_iommu *iommu)
4135 {
4136         iommu->ir_domain = irq_domain_add_tree(NULL, &amd_ir_domain_ops, iommu);
4137         if (!iommu->ir_domain)
4138                 return -ENOMEM;
4139
4140         iommu->ir_domain->parent = arch_get_ir_parent_domain();
4141         iommu->msi_domain = arch_create_msi_irq_domain(iommu->ir_domain);
4142
4143         return 0;
4144 }
4145 #endif