sys/sun4v/sun4v/hviommu.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1999, 2000 Matthew R. Green
   3  * Copyright (c) 2001-2003 Thomas Moestl
   4  * All rights reserved.
   5  *
   6  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   7  * modification, are permitted provided that the following conditions
   8  * are met:
   9  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  10  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  11  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  13  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  14  * 3. The name of the author may not be used to endorse or promote products
  15  *    derived from this software without specific prior written permission.
  16  *
  17  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
  18  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
  19  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
  20  * IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
  21  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING,
  22  * BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
  23  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED
  24  * AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY,
  25  * OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  26  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  27  * SUCH DAMAGE.
  28  */
  29 /*-
  30  * Copyright (c) 1998 The NetBSD Foundation, Inc.
  31  * All rights reserved.
  32  *
  33  * This code is derived from software contributed to The NetBSD Foundation
  34  * by Paul Kranenburg.
  35  *
  36  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  37  * modification, are permitted provided that the following conditions
  38  * are met:
  39  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  40  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  41  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  42  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  43  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  44  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  45  *    must display the following acknowledgement:
  46  *        This product includes software developed by the NetBSD
  47  *        Foundation, Inc. and its contributors.
  48  * 4. Neither the name of The NetBSD Foundation nor the names of its
  49  *    contributors may be used to endorse or promote products derived
  50  *    from this software without specific prior written permission.
  51  *
  52  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE NETBSD FOUNDATION, INC. AND CONTRIBUTORS
  53  * ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED
  54  * TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
  55  * PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE FOUNDATION OR CONTRIBUTORS
  56  * BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR
  57  * CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF
  58  * SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS
  59  * INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN
  60  * CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
  61  * ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE
  62  * POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  63  */
  64 /*-
  65  * Copyright (c) 1992, 1993
  66  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
  67  *
  68  * This software was developed by the Computer Systems Engineering group
  69  * at Lawrence Berkeley Laboratory under DARPA contract BG 91-66 and
  70  * contributed to Berkeley.
  71  *
  72  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  73  * modification, are permitted provided that the following conditions
  74  * are met:
  75  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  76  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  77  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  78  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  79  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  80  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  81  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  82  *    without specific prior written permission.
  83  *
  84  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  85  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  86  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  87  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  88  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  89  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  90  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  91  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  92  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  93  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  94  * SUCH DAMAGE.
  95  *
  96  *      from: NetBSD: sbus.c,v 1.13 1999/05/23 07:24:02 mrg Exp
  97  *      from: @(#)sbus.c        8.1 (Berkeley) 6/11/93
  98  *      from: NetBSD: iommu.c,v 1.42 2001/08/06 22:02:58 eeh Exp
  99  *
 100  * $FreeBSD$
 101  */
 102
 103 #include <sys/param.h>
 104 #include <sys/kernel.h>
 105 #include <sys/lock.h>
 106 #include <sys/malloc.h>
 107 #include <sys/mbuf.h>
 108 #include <sys/mutex.h>
 109 #include <sys/proc.h>
 110 #include <sys/uio.h>
 111
 112 #include <vm/vm.h>
 113 #include <vm/pmap.h>
 114 #include <vm/vm_map.h>
 115
 116 #include <machine/bus.h>
 117 #include <machine/bus_private.h>
 118 #include <machine/hviommu.h>
 119 #include <machine/pmap.h>
 120 #include <machine/resource.h>
 121
 122 #include <machine/hypervisorvar.h>
 123 #include <machine/hv_api.h>
 124
 125
 126 #include <sys/rman.h>
 127
 128 /*
 129  * Tuning constants.
 130  */
 131 #define IOMMU_MAX_PRE           (32 * 1024)
 132 #define IOMMU_MAX_PRE_SEG       3
 133
 134 #define IO_PAGE_SIZE            PAGE_SIZE_8K
 135 #define IO_PAGE_MASK            PAGE_MASK_8K
 136 #define IO_PAGE_SHIFT           PAGE_SHIFT_8K
 137 #define round_io_page(x)        round_page(x)
 138 #define trunc_io_page(x)        trunc_page(x)
 139
 140
 141 MALLOC_DEFINE(M_HVIOMMU, "hviommu", "HyperVisor IOMMU");
 142
 143 TAILQ_HEAD(hviommu_maplruq_head, bus_dmamap);
 144
 145 struct hviommu {
 146         struct mtx      him_mtx;
 147
 148         devhandle_t     him_handle;
 149         u_long          him_dvmabase;
 150         u_long          him_dvmasize;
 151
 152         struct hviommu_maplruq_head him_maplruq;
 153         struct rman     him_rman;
 154 };
 155
 156 #define VA_TO_TSBID(him, va)    ((va - (him)->him_dvmabase) >> IO_PAGE_SHIFT)
 157
 158 #ifdef IOMMU_DEBUG
 159 #define DPRINTF printf
 160 #else
 161 #define DPRINTF(...)
 162 #endif
 163
 164 /*
 165  * Always overallocate one page; this is needed to handle alignment of the
 166  * buffer, so it makes sense using a lazy allocation scheme.
 167  */
 168 #define IOMMU_SIZE_ROUNDUP(sz)                                          \
 169         (round_io_page(sz) + IO_PAGE_SIZE)
 170
 171 /* Resource helpers */
 172 #define IOMMU_RES_TO(v) ((v) >> IO_PAGE_SHIFT)
 173 #define IOMMU_RES_START(res)                                            \
 174         ((bus_addr_t)rman_get_start(res) << IO_PAGE_SHIFT)
 175 #define IOMMU_RES_END(res)                                              \
 176         ((bus_addr_t)(rman_get_end(res) + 1) << IO_PAGE_SHIFT)
 177 #define IOMMU_RES_SIZE(res)                                             \
 178         ((bus_size_t)rman_get_size(res) << IO_PAGE_SHIFT)
 179
 180 /* Helpers for struct bus_dmamap_res */
 181 #define BDR_START(r)    IOMMU_RES_START((r)->dr_res)
 182 #define BDR_END(r)      IOMMU_RES_END((r)->dr_res)
 183 #define BDR_SIZE(r)     IOMMU_RES_SIZE((r)->dr_res)
 184
 185 /* Locking macros. */
 186 #define HIM_LOCK(him)   mtx_lock(&him->him_mtx)
 187 #define HIM_LOCK_ASSERT(him)    mtx_assert(&him->him_mtx, MA_OWNED)
 188 #define HIM_UNLOCK(him) mtx_unlock(&him->him_mtx)
 189
 190 /* LRU queue handling for lazy resource allocation. */
 191 static __inline void
 192 hviommu_map_insq(struct hviommu *him, bus_dmamap_t map)
 193 {
 194
 195         HIM_LOCK_ASSERT(him);
 196         if (!SLIST_EMPTY(&map->dm_reslist)) {
 197                 if (map->dm_onq)
 198                         TAILQ_REMOVE(&him->him_maplruq, map, dm_maplruq);
 199                 TAILQ_INSERT_TAIL(&him->him_maplruq, map, dm_maplruq);
 200                 map->dm_onq = 1;
 201         }
 202 }
 203
 204 static __inline void
 205 hviommu_map_remq(struct hviommu *him, bus_dmamap_t map)
 206 {
 207
 208         HIM_LOCK_ASSERT(him);
 209         if (map->dm_onq)
 210                 TAILQ_REMOVE(&him->him_maplruq, map, dm_maplruq);
 211         map->dm_onq = 0;
 212 }
 213
 214 struct hviommu *
 215 hviommu_init(devhandle_t dh, u_long dvmabase, u_long dvmasize)
 216 {
 217         struct hviommu *him;
 218         u_long end;
 219
 220         him = malloc(sizeof *him, M_HVIOMMU, M_WAITOK|M_ZERO);
 221
 222         mtx_init(&him->him_mtx, "hviommu", NULL, MTX_DEF);
 223         him->him_handle = dh;
 224         him->him_dvmabase = dvmabase;
 225         him->him_dvmasize = dvmasize;
 226
 227         TAILQ_INIT(&him->him_maplruq);
 228         him->him_rman.rm_type = RMAN_ARRAY;
 229         him->him_rman.rm_descr = "HyperVisor IOMMU Memory";
 230         end = him->him_dvmabase + him->him_dvmasize - 1;
 231         if (rman_init(&him->him_rman) != 0 ||
 232             rman_manage_region(&him->him_rman, him->him_dvmabase >>
 233             IO_PAGE_SHIFT, end >> IO_PAGE_SHIFT) != 0)
 234                 panic("%s: can't initalize rman", __func__);
 235
 236         return him;
 237 }
 238
 239 static void
 240 hviommu_remove(struct hviommu *him, vm_offset_t va, vm_size_t len)
 241 {
 242         uint64_t error;
 243         pages_t demapped;
 244
 245         KASSERT(va >= him->him_dvmabase,
 246             ("%s: va 0x%lx not in DVMA space", __func__, (u_long)va));
 247         KASSERT(va + len >= va,
 248             ("%s: va 0x%lx + len 0x%lx wraps", __func__, (long)va, (long)len));
 249         KASSERT((va & IO_PAGE_MASK) == 0 && (len & IO_PAGE_MASK) == 0,
 250             ("%s: va %#lx or len %#lx not page aligned", __func__, va, len));
 251         while (len > 0) {
 252                 if ((error = hv_pci_iommu_demap(him->him_handle,
 253                     VA_TO_TSBID(him, va), len >> IO_PAGE_SHIFT, &demapped))) {
 254                         printf("%s: demap: va: %#lx, npages: %#lx, err: %ld\n",
 255                             __func__, va, len >> IO_PAGE_SHIFT, error);
 256                         demapped = 1;
 257                 }
 258                 va += demapped << IO_PAGE_SHIFT;
 259                 len -= demapped << IO_PAGE_SHIFT;
 260         }
 261 }
 262
 263 /*
 264  * Allocate DVMA virtual memory for a map. The map may not be on a queue, so
 265  * that it can be freely modified.
 266  */
 267 static int
 268 hviommu_dvma_valloc(bus_dma_tag_t t, struct hviommu *him, bus_dmamap_t map,
 269     bus_size_t size)
 270 {
 271         struct resource *res;
 272         struct bus_dmamap_res *bdr;
 273         bus_size_t align, sgsize;
 274
 275         KASSERT(!map->dm_onq, ("hviommu_dvma_valloc: map on queue!"));
 276         if ((bdr = malloc(sizeof(*bdr), M_HVIOMMU, M_NOWAIT)) == NULL)
 277                 return (EAGAIN);
 278
 279         /*
 280          * If a boundary is specified, a map cannot be larger than it; however
 281          * we do not clip currently, as that does not play well with the lazy
 282          * allocation code.
 283          * Alignment to a page boundary is always enforced.
 284          */
 285         align = (t->dt_alignment + IO_PAGE_MASK) >> IO_PAGE_SHIFT;
 286         sgsize = IOMMU_RES_TO(round_io_page(size));
 287         if (t->dt_boundary > 0 && t->dt_boundary < IO_PAGE_SIZE)
 288                 panic("hviommu_dvmamap_load: illegal boundary specified");
 289         res = rman_reserve_resource_bound(&him->him_rman, 0L,
 290             IOMMU_RES_TO(t->dt_lowaddr), sgsize,
 291             IOMMU_RES_TO(t->dt_boundary),
 292             RF_ACTIVE | rman_make_alignment_flags(align), NULL);
 293         if (res == NULL) {
 294                 free(bdr, M_HVIOMMU);
 295                 return (ENOMEM);
 296         }
 297
 298         bdr->dr_res = res;
 299         bdr->dr_used = 0;
 300         SLIST_INSERT_HEAD(&map->dm_reslist, bdr, dr_link);
 301         return (0);
 302 }
 303
 304 /* Unload the map and mark all resources as unused, but do not free them. */
 305 static void
 306 hviommu_dvmamap_vunload(struct hviommu *him, bus_dmamap_t map)
 307 {
 308         struct bus_dmamap_res *r;
 309
 310         SLIST_FOREACH(r, &map->dm_reslist, dr_link) {
 311                 hviommu_remove(him, BDR_START(r), BDR_SIZE(r));
 312                 r->dr_used = 0;
 313         }
 314 }
 315
 316 /* Free a DVMA virtual memory resource. */
 317 static __inline void
 318 hviommu_dvma_vfree_res(bus_dmamap_t map, struct bus_dmamap_res *r)
 319 {
 320
 321         KASSERT(r->dr_used == 0, ("hviommu_dvma_vfree_res: resource busy!"));
 322         if (r->dr_res != NULL && rman_release_resource(r->dr_res) != 0)
 323                 printf("warning: DVMA space lost\n");
 324         SLIST_REMOVE(&map->dm_reslist, r, bus_dmamap_res, dr_link);
 325         free(r, M_HVIOMMU);
 326 }
 327
 328 /* Free all DVMA virtual memory for a map. */
 329 static void
 330 hviommu_dvma_vfree(struct hviommu *him, bus_dmamap_t map)
 331 {
 332
 333         HIM_LOCK(him);
 334         hviommu_map_remq(him, map);
 335         hviommu_dvmamap_vunload(him, map);
 336         HIM_UNLOCK(him);
 337         while (!SLIST_EMPTY(&map->dm_reslist))
 338                 hviommu_dvma_vfree_res(map, SLIST_FIRST(&map->dm_reslist));
 339 }
 340
 341 /* Prune a map, freeing all unused DVMA resources. */
 342 static bus_size_t
 343 hviommu_dvma_vprune(struct hviommu *him, bus_dmamap_t map)
 344 {
 345         struct bus_dmamap_res *r, *n;
 346         bus_size_t freed = 0;
 347
 348         HIM_LOCK_ASSERT(him);
 349         for (r = SLIST_FIRST(&map->dm_reslist); r != NULL; r = n) {
 350                 n = SLIST_NEXT(r, dr_link);
 351                 if (r->dr_used == 0) {
 352                         freed += BDR_SIZE(r);
 353                         hviommu_dvma_vfree_res(map, r);
 354                 }
 355         }
 356         if (SLIST_EMPTY(&map->dm_reslist))
 357                 hviommu_map_remq(him, map);
 358         return (freed);
 359 }
 360
 361 /*
 362  * Try to find a suitably-sized (and if requested, -aligned) slab of DVMA
 363  * memory with IO page offset voffs.
 364  */
 365 static bus_addr_t
 366 hviommu_dvma_vfindseg(bus_dmamap_t map, vm_offset_t voffs, bus_size_t size,
 367     bus_addr_t amask)
 368 {
 369         struct bus_dmamap_res *r;
 370         bus_addr_t dvmaddr, dvmend;
 371
 372         KASSERT(!map->dm_onq, ("hviommu_dvma_vfindseg: map on queue!"));
 373         SLIST_FOREACH(r, &map->dm_reslist, dr_link) {
 374                 dvmaddr = round_io_page(BDR_START(r) + r->dr_used);
 375                 /* Alignment can only work with voffs == 0. */
 376                 dvmaddr = (dvmaddr + amask) & ~amask;
 377                 dvmaddr += voffs;
 378                 dvmend = dvmaddr + size;
 379                 if (dvmend <= BDR_END(r)) {
 380                         r->dr_used = dvmend - BDR_START(r);
 381                         r->dr_offset = voffs;
 382                         return (dvmaddr);
 383                 }
 384         }
 385         return (0);
 386 }
 387
 388 /*
 389  * Try to find or allocate a slab of DVMA space; see above.
 390  */
 391 static int
 392 hviommu_dvma_vallocseg(bus_dma_tag_t dt, struct hviommu *him, bus_dmamap_t map,
 393     vm_offset_t voffs, bus_size_t size, bus_addr_t amask, bus_addr_t *addr)
 394 {
 395         bus_dmamap_t tm, last;
 396         bus_addr_t dvmaddr, freed;
 397         int error, complete = 0;
 398
 399         dvmaddr = hviommu_dvma_vfindseg(map, voffs, size, amask);
 400
 401         /* Need to allocate. */
 402         if (dvmaddr == 0) {
 403                 while ((error = hviommu_dvma_valloc(dt, him, map,
 404                         voffs + size)) == ENOMEM && !complete) {
 405                         /*
 406                          * Free the allocated DVMA of a few maps until
 407                          * the required size is reached. This is an
 408                          * approximation to not have to call the allocation
 409                          * function too often; most likely one free run
 410                          * will not suffice if not one map was large enough
 411                          * itself due to fragmentation.
 412                          */
 413                         HIM_LOCK(him);
 414                         freed = 0;
 415                         last = TAILQ_LAST(&him->him_maplruq, hviommu_maplruq_head);
 416                         do {
 417                                 tm = TAILQ_FIRST(&him->him_maplruq);
 418                                 complete = tm == last;
 419                                 if (tm == NULL)
 420                                         break;
 421                                 freed += hviommu_dvma_vprune(him, tm);
 422                                 /* Move to the end. */
 423                                 hviommu_map_insq(him, tm);
 424                         } while (freed < size && !complete);
 425                         HIM_UNLOCK(him);
 426                 }
 427                 if (error != 0)
 428                         return (error);
 429                 dvmaddr = hviommu_dvma_vfindseg(map, voffs, size, amask);
 430                 KASSERT(dvmaddr != 0,
 431                     ("hviommu_dvma_vallocseg: allocation failed unexpectedly!"));
 432         }
 433         *addr = dvmaddr;
 434         return (0);
 435 }
 436
 437 static int
 438 hviommu_dvmamem_alloc(bus_dma_tag_t dt, void **vaddr, int flags,
 439     bus_dmamap_t *mapp)
 440 {
 441         struct hviommu *him = dt->dt_cookie;
 442         int error, mflags;
 443
 444         /*
 445          * XXX: This will break for 32 bit transfers on machines with more than
 446          * 16G (1 << 34 bytes) of memory.
 447          */
 448         if ((error = sparc64_dma_alloc_map(dt, mapp)) != 0)
 449                 return (error);
 450
 451         if ((flags & BUS_DMA_NOWAIT) != 0)
 452                 mflags = M_NOWAIT;
 453         else
 454                 mflags = M_WAITOK;
 455         if ((flags & BUS_DMA_ZERO) != 0)
 456                 mflags |= M_ZERO;
 457
 458         if ((*vaddr = malloc(dt->dt_maxsize, M_HVIOMMU, mflags)) == NULL) {
 459                 error = ENOMEM;
 460                 sparc64_dma_free_map(dt, *mapp);
 461                 return (error);
 462         }
 463         if ((flags & BUS_DMA_COHERENT) != 0)
 464                 (*mapp)->dm_flags |= DMF_COHERENT;
 465         /*
 466          * Try to preallocate DVMA space. If this fails, it is retried at load
 467          * time.
 468          */
 469         hviommu_dvma_valloc(dt, him, *mapp, IOMMU_SIZE_ROUNDUP(dt->dt_maxsize));
 470         HIM_LOCK(him);
 471         hviommu_map_insq(him, *mapp);
 472         HIM_UNLOCK(him);
 473         return (0);
 474 }
 475
 476 static void
 477 hviommu_dvmamem_free(bus_dma_tag_t dt, void *vaddr, bus_dmamap_t map)
 478 {
 479         struct hviommu *him = dt->dt_cookie;
 480
 481         hviommu_dvma_vfree(him, map);
 482         sparc64_dma_free_map(dt, map);
 483         free(vaddr, M_HVIOMMU);
 484 }
 485
 486 static int
 487 hviommu_dvmamap_create(bus_dma_tag_t dt, int flags, bus_dmamap_t *mapp)
 488 {
 489         struct hviommu *him = dt->dt_cookie;
 490         bus_size_t totsz, presz, currsz;
 491         int error, i, maxpre;
 492
 493         if ((error = sparc64_dma_alloc_map(dt, mapp)) != 0)
 494                 return (error);
 495         if ((flags & BUS_DMA_COHERENT) != 0)
 496                 (*mapp)->dm_flags |= DMF_COHERENT;
 497         /*
 498          * Preallocate DVMA space; if this fails now, it is retried at load
 499          * time. Through bus_dmamap_load_mbuf() and bus_dmamap_load_uio(), it
 500          * is possible to have multiple discontiguous segments in a single map,
 501          * which is handled by allocating additional resources, instead of
 502          * increasing the size, to avoid fragmentation.
 503          * Clamp preallocation to IOMMU_MAX_PRE. In some situations we can
 504          * handle more; that case is handled by reallocating at map load time.
 505          */
 506         totsz = ulmin(IOMMU_SIZE_ROUNDUP(dt->dt_maxsize), IOMMU_MAX_PRE);
 507         error = hviommu_dvma_valloc(dt, him, *mapp, totsz);
 508         if (error != 0)
 509                 return (0);
 510         /*
 511          * Try to be smart about preallocating some additional segments if
 512          * needed.
 513          */
 514         maxpre = imin(dt->dt_nsegments, IOMMU_MAX_PRE_SEG);
 515         presz = dt->dt_maxsize / maxpre;
 516         for (i = 1; i < maxpre && totsz < IOMMU_MAX_PRE; i++) {
 517                 currsz = round_io_page(ulmin(presz, IOMMU_MAX_PRE - totsz));
 518                 error = hviommu_dvma_valloc(dt, him, *mapp, currsz);
 519                 if (error != 0)
 520                         break;
 521                 totsz += currsz;
 522         }
 523         HIM_LOCK(him);
 524         hviommu_map_insq(him, *mapp);
 525         HIM_UNLOCK(him);
 526         return (0);
 527 }
 528
 529 static int
 530 hviommu_dvmamap_destroy(bus_dma_tag_t dt, bus_dmamap_t map)
 531 {
 532         struct hviommu *him = dt->dt_cookie;
 533
 534         hviommu_dvma_vfree(him, map);
 535         sparc64_dma_free_map(dt, map);
 536         return (0);
 537 }
 538
 539 #define IOTTE_CNT       64
 540
 541 static void
 542 hviommu_map_pages(struct hviommu *him, bus_addr_t dvmaddr, uint64_t *iottes, pages_t iottecnt)
 543 {
 544         uint64_t err;
 545 #ifdef IOMMU_DEBUG
 546         bus_addr_t ra;
 547         io_attributes_t ioattr;
 548 #endif
 549         pages_t mapcnt;
 550         int cntdone;
 551         int i;
 552
 553         DPRINTF("mapping: dh: %#lx, dvmaddr: %#lx, tsbid: %#lx, cnt: %d\n",
 554             him->him_handle, dvmaddr, VA_TO_TSBID(him, dvmaddr), iottecnt);
 555         for (i = 0; i < iottecnt; i++) {
 556                 DPRINTF("iotte:%#lx\n", iottes[i]);
 557         }
 558
 559         /* push tte's */
 560         cntdone = 0;
 561         while (cntdone < iottecnt) {
 562                 if ((err = hv_pci_iommu_map(him->him_handle, VA_TO_TSBID(him,
 563                     dvmaddr), iottecnt, PCI_MAP_ATTR_READ | PCI_MAP_ATTR_WRITE,
 564                     (io_page_list_t)pmap_kextract((vm_offset_t)&iottes[0]),
 565                     &mapcnt))) {
 566                         DPRINTF("iommu_map: err: %ld\n", err);
 567                         mapcnt = 1;
 568                 }
 569                 cntdone += mapcnt;
 570         }
 571         for (i = 0; i < iottecnt; i++) {
 572                 DPRINTF("err: %ld", hv_pci_iommu_getmap(him->him_handle,
 573                     VA_TO_TSBID(him, dvmaddr + i * IO_PAGE_SIZE),
 574                                                      &ioattr, &ra));
 575                 DPRINTF(", ioattr: %d, raddr: %#lx\n", ioattr, ra);
 576         }
 577 }
 578
 579 /*
 580  * IOMMU DVMA operations, common to SBUS and PCI.
 581  */
 582 static int
 583 hviommu_dvmamap_load_buffer(bus_dma_tag_t dt, struct hviommu *him,
 584     bus_dmamap_t map, void *buf, bus_size_t buflen, struct thread *td,
 585     int flags, bus_dma_segment_t *segs, int *segp, int align)
 586 {
 587         uint64_t iottes[IOTTE_CNT];
 588         bus_addr_t amask, dvmaddr, iottebase;
 589         bus_size_t sgsize, esize;
 590         vm_offset_t vaddr, voffs;
 591         vm_paddr_t curaddr;
 592         int error, sgcnt, firstpg;
 593         pmap_t pmap = NULL;
 594         pages_t iottecnt;
 595
 596         KASSERT(buflen != 0, ("hviommu_dvmamap_load_buffer: buflen == 0!"));
 597         if (buflen > dt->dt_maxsize)
 598                 return (EINVAL);
 599
 600         if (td != NULL)
 601                 pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
 602
 603         vaddr = (vm_offset_t)buf;
 604         voffs = vaddr & IO_PAGE_MASK;
 605         amask = align ? dt->dt_alignment - 1 : 0;
 606
 607         /* Try to find a slab that is large enough. */
 608         error = hviommu_dvma_vallocseg(dt, him, map, voffs, buflen, amask,
 609             &dvmaddr);
 610         if (error != 0)
 611                 return (error);
 612
 613         DPRINTF("vallocseg: dvmaddr: %#lx, voffs: %#lx, buflen: %#lx\n",
 614             dvmaddr, voffs, buflen);
 615         sgcnt = *segp;
 616         firstpg = 1;
 617         iottecnt = 0;
 618         iottebase = 0;  /* shutup gcc */
 619         for (; buflen > 0; ) {
 620                 /*
 621                  * Get the physical address for this page.
 622                  */
 623                 if (pmap != NULL)
 624                         curaddr = pmap_extract(pmap, vaddr);
 625                 else
 626                         curaddr = pmap_kextract(vaddr);
 627
 628                 /*
 629                  * Compute the segment size, and adjust counts.
 630                  */
 631                 sgsize = IO_PAGE_SIZE - ((u_long)vaddr & IO_PAGE_MASK);
 632                 if (buflen < sgsize)
 633                         sgsize = buflen;
 634
 635                 buflen -= sgsize;
 636                 vaddr += sgsize;
 637
 638 #if 0
 639                 hviommu_enter(him, trunc_io_page(dvmaddr), trunc_io_page(curaddr),
 640                     flags);
 641 #else
 642                 if (iottecnt == 0)
 643                         iottebase = trunc_io_page(dvmaddr);
 644                 DPRINTF("adding: %#lx\n", trunc_io_page(curaddr));
 645                 iottes[iottecnt++] = trunc_io_page(curaddr);
 646
 647                 if (iottecnt >= IOTTE_CNT) {
 648                         hviommu_map_pages(him, iottebase, iottes, iottecnt);
 649                         iottecnt = 0;
 650                 }
 651 #endif
 652
 653                 /*
 654                  * Chop the chunk up into segments of at most maxsegsz, but try
 655                  * to fill each segment as well as possible.
 656                  */
 657                 if (!firstpg) {
 658                         esize = ulmin(sgsize,
 659                             dt->dt_maxsegsz - segs[sgcnt].ds_len);
 660                         segs[sgcnt].ds_len += esize;
 661                         sgsize -= esize;
 662                         dvmaddr += esize;
 663                 }
 664                 while (sgsize > 0) {
 665                         sgcnt++;
 666                         if (sgcnt >= dt->dt_nsegments)
 667                                 return (EFBIG);
 668                         /*
 669                          * No extra alignment here - the common practice in the
 670                          * busdma code seems to be that only the first segment
 671                          * needs to satisfy the alignment constraints (and that
 672                          * only for bus_dmamem_alloc()ed maps). It is assumed
 673                          * that such tags have maxsegsize >= maxsize.
 674                          */
 675                         esize = ulmin(sgsize, dt->dt_maxsegsz);
 676                         segs[sgcnt].ds_addr = dvmaddr;
 677                         segs[sgcnt].ds_len = esize;
 678                         sgsize -= esize;
 679                         dvmaddr += esize;
 680                 }
 681
 682                 firstpg = 0;
 683         }
 684         hviommu_map_pages(him, iottebase, iottes, iottecnt);
 685         *segp = sgcnt;
 686         return (0);
 687 }
 688
 689 static int
 690 hviommu_dvmamap_load(bus_dma_tag_t dt, bus_dmamap_t map, void *buf,
 691     bus_size_t buflen, bus_dmamap_callback_t *cb, void *cba,
 692     int flags)
 693 {
 694         struct hviommu *him = dt->dt_cookie;
 695         int error, seg = -1;
 696
 697         if ((map->dm_flags & DMF_LOADED) != 0) {
 698 #ifdef DIAGNOSTIC
 699                 printf("hviommu_dvmamap_load: map still in use\n");
 700 #endif
 701                 bus_dmamap_unload(dt, map);
 702         }
 703
 704         /*
 705          * Make sure that the map is not on a queue so that the resource list
 706          * may be safely accessed and modified without needing the lock to
 707          * cover the whole operation.
 708          */
 709         HIM_LOCK(him);
 710         hviommu_map_remq(him, map);
 711         HIM_UNLOCK(him);
 712
 713         error = hviommu_dvmamap_load_buffer(dt, him, map, buf, buflen, NULL,
 714             flags, dt->dt_segments, &seg, 1);
 715
 716         HIM_LOCK(him);
 717         hviommu_map_insq(him, map);
 718         if (error != 0) {
 719                 hviommu_dvmamap_vunload(him, map);
 720                 HIM_UNLOCK(him);
 721                 (*cb)(cba, dt->dt_segments, 0, error);
 722         } else {
 723                 HIM_UNLOCK(him);
 724                 map->dm_flags |= DMF_LOADED;
 725                 (*cb)(cba, dt->dt_segments, seg + 1, 0);
 726         }
 727
 728         return (error);
 729 }
 730
 731 static int
 732 hviommu_dvmamap_load_mbuf(bus_dma_tag_t dt, bus_dmamap_t map, struct mbuf *m0,
 733     bus_dmamap_callback2_t *cb, void *cba, int flags)
 734 {
 735         struct hviommu *him = dt->dt_cookie;
 736         struct mbuf *m;
 737         int error = 0, first = 1, nsegs = -1;
 738
 739         M_ASSERTPKTHDR(m0);
 740
 741         if ((map->dm_flags & DMF_LOADED) != 0) {
 742 #ifdef DIAGNOSTIC
 743                 printf("hviommu_dvmamap_load_mbuf: map still in use\n");
 744 #endif
 745                 bus_dmamap_unload(dt, map);
 746         }
 747
 748         HIM_LOCK(him);
 749         hviommu_map_remq(him, map);
 750         HIM_UNLOCK(him);
 751
 752         if (m0->m_pkthdr.len <= dt->dt_maxsize) {
 753                 for (m = m0; m != NULL && error == 0; m = m->m_next) {
 754                         if (m->m_len == 0)
 755                                 continue;
 756                         error = hviommu_dvmamap_load_buffer(dt, him, map,
 757                             m->m_data, m->m_len, NULL, flags, dt->dt_segments,
 758                             &nsegs, first);
 759                         first = 0;
 760                 }
 761         } else
 762                 error = EINVAL;
 763
 764         HIM_LOCK(him);
 765         hviommu_map_insq(him, map);
 766         if (error != 0) {
 767                 hviommu_dvmamap_vunload(him, map);
 768                 HIM_UNLOCK(him);
 769                 /* force "no valid mappings" in callback */
 770                 (*cb)(cba, dt->dt_segments, 0, 0, error);
 771         } else {
 772                 HIM_UNLOCK(him);
 773                 map->dm_flags |= DMF_LOADED;
 774                 (*cb)(cba, dt->dt_segments, nsegs + 1, m0->m_pkthdr.len, 0);
 775         }
 776         return (error);
 777 }
 778
 779 static int
 780 hviommu_dvmamap_load_mbuf_sg(bus_dma_tag_t dt, bus_dmamap_t map,
 781     struct mbuf *m0, bus_dma_segment_t *segs, int *nsegs, int flags)
 782 {
 783         struct hviommu *him = dt->dt_cookie;
 784         struct mbuf *m;
 785         int error = 0, first = 1;
 786
 787         M_ASSERTPKTHDR(m0);
 788
 789         *nsegs = -1;
 790         if ((map->dm_flags & DMF_LOADED) != 0) {
 791 #ifdef DIAGNOSTIC
 792                 printf("hviommu_dvmamap_load_mbuf: map still in use\n");
 793 #endif
 794                 bus_dmamap_unload(dt, map);
 795         }
 796
 797         HIM_LOCK(him);
 798         hviommu_map_remq(him, map);
 799         HIM_UNLOCK(him);
 800
 801         if (m0->m_pkthdr.len <= dt->dt_maxsize) {
 802                 for (m = m0; m != NULL && error == 0; m = m->m_next) {
 803                         if (m->m_len == 0)
 804                                 continue;
 805                         error = hviommu_dvmamap_load_buffer(dt, him, map,
 806                             m->m_data, m->m_len, NULL, flags, segs,
 807                             nsegs, first);
 808                         first = 0;
 809                 }
 810         } else
 811                 error = EINVAL;
 812
 813         HIM_LOCK(him);
 814         hviommu_map_insq(him, map);
 815         if (error != 0) {
 816                 hviommu_dvmamap_vunload(him, map);
 817         } else {
 818                 map->dm_flags |= DMF_LOADED;
 819                 ++*nsegs;
 820         }
 821         HIM_UNLOCK(him);
 822         return (error);
 823 }
 824
 825 static int
 826 hviommu_dvmamap_load_uio(bus_dma_tag_t dt, bus_dmamap_t map, struct uio *uio,
 827     bus_dmamap_callback2_t *cb,  void *cba, int flags)
 828 {
 829         struct hviommu *him = dt->dt_cookie;
 830         struct iovec *iov;
 831         struct thread *td = NULL;
 832         bus_size_t minlen, resid;
 833         int nsegs = -1, error = 0, first = 1, i;
 834
 835         if ((map->dm_flags & DMF_LOADED) != 0) {
 836 #ifdef DIAGNOSTIC
 837                 printf("hviommu_dvmamap_load_uio: map still in use\n");
 838 #endif
 839                 bus_dmamap_unload(dt, map);
 840         }
 841
 842         HIM_LOCK(him);
 843         hviommu_map_remq(him, map);
 844         HIM_UNLOCK(him);
 845
 846         resid = uio->uio_resid;
 847         iov = uio->uio_iov;
 848
 849         if (uio->uio_segflg == UIO_USERSPACE) {
 850                 td = uio->uio_td;
 851                 KASSERT(td != NULL,
 852                     ("%s: USERSPACE but no proc", __func__));
 853         }
 854
 855         for (i = 0; i < uio->uio_iovcnt && resid != 0 && error == 0; i++) {
 856                 /*
 857                  * Now at the first iovec to load.  Load each iovec
 858                  * until we have exhausted the residual count.
 859                  */
 860                 minlen = resid < iov[i].iov_len ? resid : iov[i].iov_len;
 861                 if (minlen == 0)
 862                         continue;
 863
 864                 error = hviommu_dvmamap_load_buffer(dt, him, map,
 865                     iov[i].iov_base, minlen, td, flags, dt->dt_segments,
 866                     &nsegs, first);
 867                 first = 0;
 868
 869                 resid -= minlen;
 870         }
 871
 872         HIM_LOCK(him);
 873         hviommu_map_insq(him, map);
 874         if (error) {
 875                 hviommu_dvmamap_vunload(him, map);
 876                 HIM_UNLOCK(him);
 877                 /* force "no valid mappings" in callback */
 878                 (*cb)(cba, dt->dt_segments, 0, 0, error);
 879         } else {
 880                 HIM_UNLOCK(him);
 881                 map->dm_flags |= DMF_LOADED;
 882                 (*cb)(cba, dt->dt_segments, nsegs + 1, uio->uio_resid, 0);
 883         }
 884         return (error);
 885 }
 886
 887 static void
 888 hviommu_dvmamap_unload(bus_dma_tag_t dt, bus_dmamap_t map)
 889 {
 890         struct hviommu *him = dt->dt_cookie;
 891
 892         if ((map->dm_flags & DMF_LOADED) == 0)
 893                 return;
 894         HIM_LOCK(him);
 895         hviommu_dvmamap_vunload(him, map);
 896         hviommu_map_insq(him, map);
 897         HIM_UNLOCK(him);
 898         map->dm_flags &= ~DMF_LOADED;
 899 }
 900
 901 static void
 902 hviommu_dvmamap_sync(bus_dma_tag_t dt, bus_dmamap_t map, bus_dmasync_op_t op)
 903 {
 904         struct hviommu *him = dt->dt_cookie;
 905         struct bus_dmamap_res *r;
 906         vm_offset_t va;
 907         vm_size_t len;
 908         size_t synced;
 909         bus_addr_t ra;
 910         uint64_t err;
 911         io_attributes_t ioattr;
 912         vm_paddr_t raddr;
 913         io_sync_direction_t iodir;
 914
 915         if ((map->dm_flags & DMF_LOADED) == 0)
 916                 return;
 917
 918         iodir = 0;
 919
 920         if (op & (BUS_DMASYNC_POSTREAD))
 921                 iodir |= IO_SYNC_CPU;
 922         if (op & (BUS_DMASYNC_PREWRITE))
 923                 iodir |= IO_SYNC_DEVICE;
 924
 925         if ((op & (BUS_DMASYNC_PREREAD|BUS_DMASYNC_POSTWRITE)) != 0)
 926                 membar(Sync);
 927
 928         /* nothing to be done */
 929         if (!iodir)
 930                 return;
 931
 932         HIM_LOCK(him);
 933         SLIST_FOREACH(r, &map->dm_reslist, dr_link) {
 934                 va = (vm_offset_t)BDR_START(r) + r->dr_offset ;
 935                 len = r->dr_used;
 936                 while (len > 0) {
 937                         if ((err = hv_pci_iommu_getmap(him->him_handle,
 938                             VA_TO_TSBID(him, va), &ioattr, &ra))) {
 939                                 if (err != H_ENOMAP)
 940                                         printf("failed to _g=etmap: err: %ld, handle: %#lx, tsbid: %#lx\n",
 941                                                err, him->him_handle, VA_TO_TSBID(him, va));
 942                                 continue;
 943                         }
 944                         if ((err = hv_pci_dma_sync(him->him_handle, ra,
 945                             ulmin(len, (trunc_io_page(ra) + IO_PAGE_SIZE) - ra),
 946                             iodir, &synced))) {
 947                                 printf("failed to dma_sync: err: %ld, handle: %#lx, ra: %#lx, len: %#lx, dir: %d\n",
 948                                     err, him->him_handle, ra, ulmin(len,
 949                                     (trunc_io_page(ra) + IO_PAGE_SIZE) - ra),
 950                                     iodir);
 951                                 synced = ulmin(len, (trunc_io_page(ra) + IO_PAGE_SIZE) - ra);
 952                                 printf("err: %ld", hv_pci_iommu_getmap(him->him_handle, VA_TO_TSBID(him, va),
 953                                                                      &ioattr, &raddr));
 954                                 printf(", ioattr: %d, raddr: %#lx\n", ioattr, raddr);
 955                         }
 956                         va += synced;
 957                         len -= synced;
 958                 }
 959         }
 960         HIM_UNLOCK(him);
 961
 962         if ((op & BUS_DMASYNC_PREWRITE) != 0)
 963                 membar(Sync);
 964 }
 965
 966 struct bus_dma_methods hviommu_dma_methods = {
 967         .dm_dmamap_create = hviommu_dvmamap_create,
 968         .dm_dmamap_destroy = hviommu_dvmamap_destroy,
 969         .dm_dmamap_load = hviommu_dvmamap_load,
 970         .dm_dmamap_load_mbuf = hviommu_dvmamap_load_mbuf,
 971         .dm_dmamap_load_mbuf_sg = hviommu_dvmamap_load_mbuf_sg,
 972         .dm_dmamap_load_uio = hviommu_dvmamap_load_uio,
 973         .dm_dmamap_unload = hviommu_dvmamap_unload,
 974         .dm_dmamap_sync = hviommu_dvmamap_sync,
 975         .dm_dmamem_alloc = hviommu_dvmamem_alloc,
 976         .dm_dmamem_free = hviommu_dvmamem_free,
 977 };