]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/amd64/amd64/busdma_machdep.c
This commit was generated by cvs2svn to compensate for changes in r172668,
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / amd64 / amd64 / busdma_machdep.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1997, 1998 Justin T. Gibbs.
3  * All rights reserved.
4  *
5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
6  * modification, are permitted provided that the following conditions
7  * are met:
8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
9  *    notice, this list of conditions, and the following disclaimer,
10  *    without modification, immediately at the beginning of the file.
11  * 2. The name of the author may not be used to endorse or promote products
12  *    derived from this software without specific prior written permission.
13  *
14  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
15  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
16  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
17  * ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR
18  * ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
19  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
20  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
21  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
22  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
23  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
24  * SUCH DAMAGE.
25  */
26
27 #include <sys/cdefs.h>
28 __FBSDID("$FreeBSD$");
29
30 #include <sys/param.h>
31 #include <sys/systm.h>
32 #include <sys/malloc.h>
33 #include <sys/bus.h>
34 #include <sys/interrupt.h>
35 #include <sys/kernel.h>
36 #include <sys/ktr.h>
37 #include <sys/lock.h>
38 #include <sys/proc.h>
39 #include <sys/mutex.h>
40 #include <sys/mbuf.h>
41 #include <sys/uio.h>
42 #include <sys/sysctl.h>
43
44 #include <vm/vm.h>
45 #include <vm/vm_page.h>
46 #include <vm/vm_map.h>
47
48 #include <machine/atomic.h>
49 #include <machine/bus.h>
50 #include <machine/md_var.h>
51 #include <machine/specialreg.h>
52
53 #define MAX_BPAGES 8192
54
55 struct bounce_zone;
56
57 struct bus_dma_tag {
58         bus_dma_tag_t     parent;
59         bus_size_t        alignment;
60         bus_size_t        boundary;
61         bus_addr_t        lowaddr;
62         bus_addr_t        highaddr;
63         bus_dma_filter_t *filter;
64         void             *filterarg;
65         bus_size_t        maxsize;
66         u_int             nsegments;
67         bus_size_t        maxsegsz;
68         int               flags;
69         int               ref_count;
70         int               map_count;
71         bus_dma_lock_t   *lockfunc;
72         void             *lockfuncarg;
73         bus_dma_segment_t *segments;
74         struct bounce_zone *bounce_zone;
75 };
76
77 struct bounce_page {
78         vm_offset_t     vaddr;          /* kva of bounce buffer */
79         bus_addr_t      busaddr;        /* Physical address */
80         vm_offset_t     datavaddr;      /* kva of client data */
81         bus_size_t      datacount;      /* client data count */
82         STAILQ_ENTRY(bounce_page) links;
83 };
84
85 int busdma_swi_pending;
86
87 struct bounce_zone {
88         STAILQ_ENTRY(bounce_zone) links;
89         STAILQ_HEAD(bp_list, bounce_page) bounce_page_list;
90         int             total_bpages;
91         int             free_bpages;
92         int             reserved_bpages;
93         int             active_bpages;
94         int             total_bounced;
95         int             total_deferred;
96         bus_size_t      alignment;
97         bus_size_t      boundary;
98         bus_addr_t      lowaddr;
99         char            zoneid[8];
100         char            lowaddrid[20];
101         struct sysctl_ctx_list sysctl_tree;
102         struct sysctl_oid *sysctl_tree_top;
103 };
104
105 static struct mtx bounce_lock;
106 static int total_bpages;
107 static int busdma_zonecount;
108 static STAILQ_HEAD(, bounce_zone) bounce_zone_list;
109
110 SYSCTL_NODE(_hw, OID_AUTO, busdma, CTLFLAG_RD, 0, "Busdma parameters");
111 SYSCTL_INT(_hw_busdma, OID_AUTO, total_bpages, CTLFLAG_RD, &total_bpages, 0,
112            "Total bounce pages");
113
114 struct bus_dmamap {
115         struct bp_list         bpages;
116         int                    pagesneeded;
117         int                    pagesreserved;
118         bus_dma_tag_t          dmat;
119         void                  *buf;             /* unmapped buffer pointer */
120         bus_size_t             buflen;          /* unmapped buffer length */
121         bus_dmamap_callback_t *callback;
122         void                  *callback_arg;
123         STAILQ_ENTRY(bus_dmamap) links;
124 };
125
126 static STAILQ_HEAD(, bus_dmamap) bounce_map_waitinglist;
127 static STAILQ_HEAD(, bus_dmamap) bounce_map_callbacklist;
128 static struct bus_dmamap nobounce_dmamap;
129
130 static void init_bounce_pages(void *dummy);
131 static int alloc_bounce_zone(bus_dma_tag_t dmat);
132 static int alloc_bounce_pages(bus_dma_tag_t dmat, u_int numpages);
133 static int reserve_bounce_pages(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map,
134                                 int commit);
135 static bus_addr_t add_bounce_page(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map,
136                                    vm_offset_t vaddr, bus_size_t size);
137 static void free_bounce_page(bus_dma_tag_t dmat, struct bounce_page *bpage);
138 static __inline int run_filter(bus_dma_tag_t dmat, bus_addr_t paddr);
139
140 /*
141  * Return true if a match is made.
142  *
143  * To find a match walk the chain of bus_dma_tag_t's looking for 'paddr'.
144  *
145  * If paddr is within the bounds of the dma tag then call the filter callback
146  * to check for a match, if there is no filter callback then assume a match.
147  */
148 static __inline int
149 run_filter(bus_dma_tag_t dmat, bus_addr_t paddr)
150 {
151         int retval;
152
153         retval = 0;
154
155         do {
156                 if (((paddr > dmat->lowaddr && paddr <= dmat->highaddr)
157                  || ((paddr & (dmat->alignment - 1)) != 0))
158                  && (dmat->filter == NULL
159                   || (*dmat->filter)(dmat->filterarg, paddr) != 0))
160                         retval = 1;
161
162                 dmat = dmat->parent;            
163         } while (retval == 0 && dmat != NULL);
164         return (retval);
165 }
166
167 /*
168  * Convenience function for manipulating driver locks from busdma (during
169  * busdma_swi, for example).  Drivers that don't provide their own locks
170  * should specify &Giant to dmat->lockfuncarg.  Drivers that use their own
171  * non-mutex locking scheme don't have to use this at all.
172  */
173 void
174 busdma_lock_mutex(void *arg, bus_dma_lock_op_t op)
175 {
176         struct mtx *dmtx;
177
178         dmtx = (struct mtx *)arg;
179         switch (op) {
180         case BUS_DMA_LOCK:
181                 mtx_lock(dmtx);
182                 break;
183         case BUS_DMA_UNLOCK:
184                 mtx_unlock(dmtx);
185                 break;
186         default:
187                 panic("Unknown operation 0x%x for busdma_lock_mutex!", op);
188         }
189 }
190
191 /*
192  * dflt_lock should never get called.  It gets put into the dma tag when
193  * lockfunc == NULL, which is only valid if the maps that are associated
194  * with the tag are meant to never be defered.
195  * XXX Should have a way to identify which driver is responsible here.
196  */
197 static void
198 dflt_lock(void *arg, bus_dma_lock_op_t op)
199 {
200         panic("driver error: busdma dflt_lock called");
201 }
202
203 #define BUS_DMA_COULD_BOUNCE    BUS_DMA_BUS3
204 #define BUS_DMA_MIN_ALLOC_COMP  BUS_DMA_BUS4
205 /*
206  * Allocate a device specific dma_tag.
207  */
208 int
209 bus_dma_tag_create(bus_dma_tag_t parent, bus_size_t alignment,
210                    bus_size_t boundary, bus_addr_t lowaddr,
211                    bus_addr_t highaddr, bus_dma_filter_t *filter,
212                    void *filterarg, bus_size_t maxsize, int nsegments,
213                    bus_size_t maxsegsz, int flags, bus_dma_lock_t *lockfunc,
214                    void *lockfuncarg, bus_dma_tag_t *dmat)
215 {
216         bus_dma_tag_t newtag;
217         int error = 0;
218
219         /* Basic sanity checking */
220         if (boundary != 0 && boundary < maxsegsz)
221                 maxsegsz = boundary;
222
223         if (maxsegsz == 0) {
224                 return (EINVAL);
225         }
226
227         /* Return a NULL tag on failure */
228         *dmat = NULL;
229
230         newtag = (bus_dma_tag_t)malloc(sizeof(*newtag), M_DEVBUF,
231             M_ZERO | M_NOWAIT);
232         if (newtag == NULL) {
233                 CTR4(KTR_BUSDMA, "%s returned tag %p tag flags 0x%x error %d",
234                     __func__, newtag, 0, error);
235                 return (ENOMEM);
236         }
237
238         newtag->parent = parent;
239         newtag->alignment = alignment;
240         newtag->boundary = boundary;
241         newtag->lowaddr = trunc_page((vm_paddr_t)lowaddr) + (PAGE_SIZE - 1);
242         newtag->highaddr = trunc_page((vm_paddr_t)highaddr) +
243             (PAGE_SIZE - 1);
244         newtag->filter = filter;
245         newtag->filterarg = filterarg;
246         newtag->maxsize = maxsize;
247         newtag->nsegments = nsegments;
248         newtag->maxsegsz = maxsegsz;
249         newtag->flags = flags;
250         newtag->ref_count = 1; /* Count ourself */
251         newtag->map_count = 0;
252         if (lockfunc != NULL) {
253                 newtag->lockfunc = lockfunc;
254                 newtag->lockfuncarg = lockfuncarg;
255         } else {
256                 newtag->lockfunc = dflt_lock;
257                 newtag->lockfuncarg = NULL;
258         }
259         newtag->segments = NULL;
260
261         /* Take into account any restrictions imposed by our parent tag */
262         if (parent != NULL) {
263                 newtag->lowaddr = MIN(parent->lowaddr, newtag->lowaddr);
264                 newtag->highaddr = MAX(parent->highaddr, newtag->highaddr);
265                 if (newtag->boundary == 0)
266                         newtag->boundary = parent->boundary;
267                 else if (parent->boundary != 0)
268                         newtag->boundary = MIN(parent->boundary,
269                                                newtag->boundary);
270                 if (newtag->filter == NULL) {
271                         /*
272                          * Short circuit looking at our parent directly
273                          * since we have encapsulated all of its information
274                          */
275                         newtag->filter = parent->filter;
276                         newtag->filterarg = parent->filterarg;
277                         newtag->parent = parent->parent;
278                 }
279                 if (newtag->parent != NULL)
280                         atomic_add_int(&parent->ref_count, 1);
281         }
282
283         if (newtag->lowaddr < ptoa((vm_paddr_t)Maxmem)
284          || newtag->alignment > 1)
285                 newtag->flags |= BUS_DMA_COULD_BOUNCE;
286
287         if (((newtag->flags & BUS_DMA_COULD_BOUNCE) != 0) &&
288             (flags & BUS_DMA_ALLOCNOW) != 0) {
289                 struct bounce_zone *bz;
290
291                 /* Must bounce */
292
293                 if ((error = alloc_bounce_zone(newtag)) != 0) {
294                         free(newtag, M_DEVBUF);
295                         return (error);
296                 }
297                 bz = newtag->bounce_zone;
298
299                 if (ptoa(bz->total_bpages) < maxsize) {
300                         int pages;
301
302                         pages = atop(maxsize) - bz->total_bpages;
303
304                         /* Add pages to our bounce pool */
305                         if (alloc_bounce_pages(newtag, pages) < pages)
306                                 error = ENOMEM;
307                 }
308                 /* Performed initial allocation */
309                 newtag->flags |= BUS_DMA_MIN_ALLOC_COMP;
310         }
311         
312         if (error != 0) {
313                 free(newtag, M_DEVBUF);
314         } else {
315                 *dmat = newtag;
316         }
317         CTR4(KTR_BUSDMA, "%s returned tag %p tag flags 0x%x error %d",
318             __func__, newtag, (newtag != NULL ? newtag->flags : 0), error);
319         return (error);
320 }
321
322 int
323 bus_dma_tag_destroy(bus_dma_tag_t dmat)
324 {
325         bus_dma_tag_t dmat_copy;
326         int error;
327
328         error = 0;
329         dmat_copy = dmat;
330
331         if (dmat != NULL) {
332
333                 if (dmat->map_count != 0) {
334                         error = EBUSY;
335                         goto out;
336                 }
337
338                 while (dmat != NULL) {
339                         bus_dma_tag_t parent;
340
341                         parent = dmat->parent;
342                         atomic_subtract_int(&dmat->ref_count, 1);
343                         if (dmat->ref_count == 0) {
344                                 if (dmat->segments != NULL)
345                                         free(dmat->segments, M_DEVBUF);
346                                 free(dmat, M_DEVBUF);
347                                 /*
348                                  * Last reference count, so
349                                  * release our reference
350                                  * count on our parent.
351                                  */
352                                 dmat = parent;
353                         } else
354                                 dmat = NULL;
355                 }
356         }
357 out:
358         CTR3(KTR_BUSDMA, "%s tag %p error %d", __func__, dmat_copy, error);
359         return (error);
360 }
361
362 /*
363  * Allocate a handle for mapping from kva/uva/physical
364  * address space into bus device space.
365  */
366 int
367 bus_dmamap_create(bus_dma_tag_t dmat, int flags, bus_dmamap_t *mapp)
368 {
369         int error;
370
371         error = 0;
372
373         if (dmat->segments == NULL) {
374                 dmat->segments = (bus_dma_segment_t *)malloc(
375                     sizeof(bus_dma_segment_t) * dmat->nsegments, M_DEVBUF,
376                     M_NOWAIT);
377                 if (dmat->segments == NULL) {
378                         CTR3(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p error %d",
379                             __func__, dmat, ENOMEM);
380                         return (ENOMEM);
381                 }
382         }
383
384         /*
385          * Bouncing might be required if the driver asks for an active
386          * exclusion region, a data alignment that is stricter than 1, and/or
387          * an active address boundary.
388          */
389         if (dmat->flags & BUS_DMA_COULD_BOUNCE) {
390
391                 /* Must bounce */
392                 struct bounce_zone *bz;
393                 int maxpages;
394
395                 if (dmat->bounce_zone == NULL) {
396                         if ((error = alloc_bounce_zone(dmat)) != 0)
397                                 return (error);
398                 }
399                 bz = dmat->bounce_zone;
400
401                 *mapp = (bus_dmamap_t)malloc(sizeof(**mapp), M_DEVBUF,
402                                              M_NOWAIT | M_ZERO);
403                 if (*mapp == NULL) {
404                         CTR3(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p error %d",
405                             __func__, dmat, ENOMEM);
406                         return (ENOMEM);
407                 }
408
409                 /* Initialize the new map */
410                 STAILQ_INIT(&((*mapp)->bpages));
411
412                 /*
413                  * Attempt to add pages to our pool on a per-instance
414                  * basis up to a sane limit.
415                  */
416                 if (dmat->alignment > 1)
417                         maxpages = MAX_BPAGES;
418                 else
419                         maxpages = MIN(MAX_BPAGES, Maxmem -atop(dmat->lowaddr));
420                 if ((dmat->flags & BUS_DMA_MIN_ALLOC_COMP) == 0
421                  || (dmat->map_count > 0 && bz->total_bpages < maxpages)) {
422                         int pages;
423
424                         pages = MAX(atop(dmat->maxsize), 1);
425                         pages = MIN(maxpages - bz->total_bpages, pages);
426                         pages = MAX(pages, 1);
427                         if (alloc_bounce_pages(dmat, pages) < pages)
428                                 error = ENOMEM;
429
430                         if ((dmat->flags & BUS_DMA_MIN_ALLOC_COMP) == 0) {
431                                 if (error == 0)
432                                         dmat->flags |= BUS_DMA_MIN_ALLOC_COMP;
433                         } else {
434                                 error = 0;
435                         }
436                 }
437         } else {
438                 *mapp = NULL;
439         }
440         if (error == 0)
441                 dmat->map_count++;
442         CTR4(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p tag flags 0x%x error %d",
443             __func__, dmat, dmat->flags, error);
444         return (error);
445 }
446
447 /*
448  * Destroy a handle for mapping from kva/uva/physical
449  * address space into bus device space.
450  */
451 int
452 bus_dmamap_destroy(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map)
453 {
454         if (map != NULL && map != &nobounce_dmamap) {
455                 if (STAILQ_FIRST(&map->bpages) != NULL) {
456                         CTR3(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p error %d",
457                             __func__, dmat, EBUSY);
458                         return (EBUSY);
459                 }
460                 free(map, M_DEVBUF);
461         }
462         dmat->map_count--;
463         CTR2(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p error 0", __func__, dmat);
464         return (0);
465 }
466
467
468 /*
469  * Allocate a piece of memory that can be efficiently mapped into
470  * bus device space based on the constraints lited in the dma tag.
471  * A dmamap to for use with dmamap_load is also allocated.
472  */
473 int
474 bus_dmamem_alloc(bus_dma_tag_t dmat, void** vaddr, int flags,
475                  bus_dmamap_t *mapp)
476 {
477         int mflags;
478
479         if (flags & BUS_DMA_NOWAIT)
480                 mflags = M_NOWAIT;
481         else
482                 mflags = M_WAITOK;
483         if (flags & BUS_DMA_ZERO)
484                 mflags |= M_ZERO;
485
486         /* If we succeed, no mapping/bouncing will be required */
487         *mapp = NULL;
488
489         if (dmat->segments == NULL) {
490                 dmat->segments = (bus_dma_segment_t *)malloc(
491                     sizeof(bus_dma_segment_t) * dmat->nsegments, M_DEVBUF,
492                     M_NOWAIT);
493                 if (dmat->segments == NULL) {
494                         CTR4(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p tag flags 0x%x error %d",
495                             __func__, dmat, dmat->flags, ENOMEM);
496                         return (ENOMEM);
497                 }
498         }
499
500         /* 
501          * XXX:
502          * (dmat->alignment < dmat->maxsize) is just a quick hack; the exact
503          * alignment guarantees of malloc need to be nailed down, and the
504          * code below should be rewritten to take that into account.
505          *
506          * In the meantime, we'll warn the user if malloc gets it wrong.
507          */
508         if ((dmat->maxsize <= PAGE_SIZE) &&
509            (dmat->alignment < dmat->maxsize) &&
510             dmat->lowaddr >= ptoa((vm_paddr_t)Maxmem)) {
511                 *vaddr = malloc(dmat->maxsize, M_DEVBUF, mflags);
512         } else {
513                 /*
514                  * XXX Use Contigmalloc until it is merged into this facility
515                  *     and handles multi-seg allocations.  Nobody is doing
516                  *     multi-seg allocations yet though.
517                  * XXX Certain AGP hardware does.
518                  */
519                 *vaddr = contigmalloc(dmat->maxsize, M_DEVBUF, mflags,
520                     0ul, dmat->lowaddr, dmat->alignment? dmat->alignment : 1ul,
521                     dmat->boundary);
522         }
523         if (*vaddr == NULL) {
524                 CTR4(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p tag flags 0x%x error %d",
525                     __func__, dmat, dmat->flags, ENOMEM);
526                 return (ENOMEM);
527         } else if ((uintptr_t)*vaddr & (dmat->alignment - 1)) {
528                 printf("bus_dmamem_alloc failed to align memory properly.\n");
529         }
530         if (flags & BUS_DMA_NOCACHE)
531                 pmap_change_attr((vm_offset_t)*vaddr, dmat->maxsize,
532                     PAT_UNCACHEABLE);
533         CTR4(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p tag flags 0x%x error %d",
534             __func__, dmat, dmat->flags, ENOMEM);
535         return (0);
536 }
537
538 /*
539  * Free a piece of memory and it's allociated dmamap, that was allocated
540  * via bus_dmamem_alloc.  Make the same choice for free/contigfree.
541  */
542 void
543 bus_dmamem_free(bus_dma_tag_t dmat, void *vaddr, bus_dmamap_t map)
544 {
545         /*
546          * dmamem does not need to be bounced, so the map should be
547          * NULL
548          */
549         if (map != NULL)
550                 panic("bus_dmamem_free: Invalid map freed\n");
551         pmap_change_attr((vm_offset_t)vaddr, dmat->maxsize, PAT_WRITE_BACK);
552         if ((dmat->maxsize <= PAGE_SIZE) &&
553            (dmat->alignment < dmat->maxsize) &&
554             dmat->lowaddr >= ptoa((vm_paddr_t)Maxmem))
555                 free(vaddr, M_DEVBUF);
556         else {
557                 contigfree(vaddr, dmat->maxsize, M_DEVBUF);
558         }
559         CTR3(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p flags 0x%x", __func__, dmat, dmat->flags);
560 }
561
562 /*
563  * Utility function to load a linear buffer.  lastaddrp holds state
564  * between invocations (for multiple-buffer loads).  segp contains
565  * the starting segment on entrace, and the ending segment on exit.
566  * first indicates if this is the first invocation of this function.
567  */
568 static __inline int
569 _bus_dmamap_load_buffer(bus_dma_tag_t dmat,
570                         bus_dmamap_t map,
571                         void *buf, bus_size_t buflen,
572                         pmap_t pmap,
573                         int flags,
574                         bus_addr_t *lastaddrp,
575                         bus_dma_segment_t *segs,
576                         int *segp,
577                         int first)
578 {
579         bus_size_t sgsize;
580         bus_addr_t curaddr, lastaddr, baddr, bmask;
581         vm_offset_t vaddr;
582         bus_addr_t paddr;
583         int needbounce = 0;
584         int seg;
585
586         if (map == NULL)
587                 map = &nobounce_dmamap;
588
589         if ((map != &nobounce_dmamap && map->pagesneeded == 0) 
590          && ((dmat->flags & BUS_DMA_COULD_BOUNCE) != 0)) {
591                 vm_offset_t     vendaddr;
592
593                 CTR4(KTR_BUSDMA, "lowaddr= %d Maxmem= %d, boundary= %d, "
594                     "alignment= %d", dmat->lowaddr, ptoa((vm_paddr_t)Maxmem),
595                     dmat->boundary, dmat->alignment);
596                 CTR3(KTR_BUSDMA, "map= %p, nobouncemap= %p, pagesneeded= %d",
597                     map, &nobounce_dmamap, map->pagesneeded);
598                 /*
599                  * Count the number of bounce pages
600                  * needed in order to complete this transfer
601                  */
602                 vaddr = trunc_page((vm_offset_t)buf);
603                 vendaddr = (vm_offset_t)buf + buflen;
604
605                 while (vaddr < vendaddr) {
606                         paddr = pmap_kextract(vaddr);
607                         if (run_filter(dmat, paddr) != 0) {
608                                 needbounce = 1;
609                                 map->pagesneeded++;
610                         }
611                         vaddr += PAGE_SIZE;
612                 }
613                 CTR1(KTR_BUSDMA, "pagesneeded= %d\n", map->pagesneeded);
614         }
615
616         /* Reserve Necessary Bounce Pages */
617         if (map->pagesneeded != 0) {
618                 mtx_lock(&bounce_lock);
619                 if (flags & BUS_DMA_NOWAIT) {
620                         if (reserve_bounce_pages(dmat, map, 0) != 0) {
621                                 mtx_unlock(&bounce_lock);
622                                 return (ENOMEM);
623                         }
624                 } else {
625                         if (reserve_bounce_pages(dmat, map, 1) != 0) {
626                                 /* Queue us for resources */
627                                 map->dmat = dmat;
628                                 map->buf = buf;
629                                 map->buflen = buflen;
630                                 STAILQ_INSERT_TAIL(&bounce_map_waitinglist,
631                                     map, links);
632                                 mtx_unlock(&bounce_lock);
633                                 return (EINPROGRESS);
634                         }
635                 }
636                 mtx_unlock(&bounce_lock);
637         }
638
639         vaddr = (vm_offset_t)buf;
640         lastaddr = *lastaddrp;
641         bmask = ~(dmat->boundary - 1);
642
643         for (seg = *segp; buflen > 0 ; ) {
644                 /*
645                  * Get the physical address for this segment.
646                  */
647                 if (pmap)
648                         curaddr = pmap_extract(pmap, vaddr);
649                 else
650                         curaddr = pmap_kextract(vaddr);
651
652                 /*
653                  * Compute the segment size, and adjust counts.
654                  */
655                 sgsize = PAGE_SIZE - ((u_long)curaddr & PAGE_MASK);
656                 if (sgsize > dmat->maxsegsz)
657                         sgsize = dmat->maxsegsz;
658                 if (buflen < sgsize)
659                         sgsize = buflen;
660
661                 /*
662                  * Make sure we don't cross any boundaries.
663                  */
664                 if (dmat->boundary > 0) {
665                         baddr = (curaddr + dmat->boundary) & bmask;
666                         if (sgsize > (baddr - curaddr))
667                                 sgsize = (baddr - curaddr);
668                 }
669
670                 if (map->pagesneeded != 0 && run_filter(dmat, curaddr))
671                         curaddr = add_bounce_page(dmat, map, vaddr, sgsize);
672
673                 /*
674                  * Insert chunk into a segment, coalescing with
675                  * previous segment if possible.
676                  */
677                 if (first) {
678                         segs[seg].ds_addr = curaddr;
679                         segs[seg].ds_len = sgsize;
680                         first = 0;
681                 } else {
682                         if (needbounce == 0 && curaddr == lastaddr &&
683                             (segs[seg].ds_len + sgsize) <= dmat->maxsegsz &&
684                             (dmat->boundary == 0 ||
685                              (segs[seg].ds_addr & bmask) == (curaddr & bmask)))
686                                 segs[seg].ds_len += sgsize;
687                         else {
688                                 if (++seg >= dmat->nsegments)
689                                         break;
690                                 segs[seg].ds_addr = curaddr;
691                                 segs[seg].ds_len = sgsize;
692                         }
693                 }
694
695                 lastaddr = curaddr + sgsize;
696                 vaddr += sgsize;
697                 buflen -= sgsize;
698         }
699
700         *segp = seg;
701         *lastaddrp = lastaddr;
702
703         /*
704          * Did we fit?
705          */
706         return (buflen != 0 ? EFBIG : 0); /* XXX better return value here? */
707 }
708
709 /*
710  * Map the buffer buf into bus space using the dmamap map.
711  */
712 int
713 bus_dmamap_load(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map, void *buf,
714                 bus_size_t buflen, bus_dmamap_callback_t *callback,
715                 void *callback_arg, int flags)
716 {
717         bus_addr_t              lastaddr = 0;
718         int                     error, nsegs = 0;
719
720         if (map != NULL) {
721                 flags |= BUS_DMA_WAITOK;
722                 map->callback = callback;
723                 map->callback_arg = callback_arg;
724         }
725
726         error = _bus_dmamap_load_buffer(dmat, map, buf, buflen, NULL, flags,
727              &lastaddr, dmat->segments, &nsegs, 1);
728
729         CTR5(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p tag flags 0x%x error %d nsegs %d",
730             __func__, dmat, dmat->flags, error, nsegs + 1);
731
732         if (error == EINPROGRESS) {
733                 return (error);
734         }
735
736         if (error)
737                 (*callback)(callback_arg, dmat->segments, 0, error);
738         else
739                 (*callback)(callback_arg, dmat->segments, nsegs + 1, 0);
740
741         /*
742          * Return ENOMEM to the caller so that it can pass it up the stack.
743          * This error only happens when NOWAIT is set, so deferal is disabled.
744          */
745         if (error == ENOMEM)
746                 return (error);
747
748         return (0);
749 }
750
751
752 /*
753  * Like _bus_dmamap_load(), but for mbufs.
754  */
755 int
756 bus_dmamap_load_mbuf(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map,
757                      struct mbuf *m0,
758                      bus_dmamap_callback2_t *callback, void *callback_arg,
759                      int flags)
760 {
761         int nsegs, error;
762
763         M_ASSERTPKTHDR(m0);
764
765         flags |= BUS_DMA_NOWAIT;
766         nsegs = 0;
767         error = 0;
768         if (m0->m_pkthdr.len <= dmat->maxsize) {
769                 int first = 1;
770                 bus_addr_t lastaddr = 0;
771                 struct mbuf *m;
772
773                 for (m = m0; m != NULL && error == 0; m = m->m_next) {
774                         if (m->m_len > 0) {
775                                 error = _bus_dmamap_load_buffer(dmat, map,
776                                                 m->m_data, m->m_len,
777                                                 NULL, flags, &lastaddr,
778                                                 dmat->segments, &nsegs, first);
779                                 first = 0;
780                         }
781                 }
782         } else {
783                 error = EINVAL;
784         }
785
786         if (error) {
787                 /* force "no valid mappings" in callback */
788                 (*callback)(callback_arg, dmat->segments, 0, 0, error);
789         } else {
790                 (*callback)(callback_arg, dmat->segments,
791                             nsegs+1, m0->m_pkthdr.len, error);
792         }
793         CTR5(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p tag flags 0x%x error %d nsegs %d",
794             __func__, dmat, dmat->flags, error, nsegs + 1);
795         return (error);
796 }
797
798 int
799 bus_dmamap_load_mbuf_sg(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map,
800                         struct mbuf *m0, bus_dma_segment_t *segs, int *nsegs,
801                         int flags)
802 {
803         int error;
804
805         M_ASSERTPKTHDR(m0);
806
807         flags |= BUS_DMA_NOWAIT;
808         *nsegs = 0;
809         error = 0;
810         if (m0->m_pkthdr.len <= dmat->maxsize) {
811                 int first = 1;
812                 bus_addr_t lastaddr = 0;
813                 struct mbuf *m;
814
815                 for (m = m0; m != NULL && error == 0; m = m->m_next) {
816                         if (m->m_len > 0) {
817                                 error = _bus_dmamap_load_buffer(dmat, map,
818                                                 m->m_data, m->m_len,
819                                                 NULL, flags, &lastaddr,
820                                                 segs, nsegs, first);
821                                 first = 0;
822                         }
823                 }
824         } else {
825                 error = EINVAL;
826         }
827
828         /* XXX FIXME: Having to increment nsegs is really annoying */
829         ++*nsegs;
830         CTR5(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p tag flags 0x%x error %d nsegs %d",
831             __func__, dmat, dmat->flags, error, *nsegs);
832         return (error);
833 }
834
835 /*
836  * Like _bus_dmamap_load(), but for uios.
837  */
838 int
839 bus_dmamap_load_uio(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map,
840                     struct uio *uio,
841                     bus_dmamap_callback2_t *callback, void *callback_arg,
842                     int flags)
843 {
844         bus_addr_t lastaddr = 0;
845         int nsegs, error, first, i;
846         bus_size_t resid;
847         struct iovec *iov;
848         pmap_t pmap;
849
850         flags |= BUS_DMA_NOWAIT;
851         resid = uio->uio_resid;
852         iov = uio->uio_iov;
853
854         if (uio->uio_segflg == UIO_USERSPACE) {
855                 KASSERT(uio->uio_td != NULL,
856                         ("bus_dmamap_load_uio: USERSPACE but no proc"));
857                 pmap = vmspace_pmap(uio->uio_td->td_proc->p_vmspace);
858         } else
859                 pmap = NULL;
860
861         nsegs = 0;
862         error = 0;
863         first = 1;
864         for (i = 0; i < uio->uio_iovcnt && resid != 0 && !error; i++) {
865                 /*
866                  * Now at the first iovec to load.  Load each iovec
867                  * until we have exhausted the residual count.
868                  */
869                 bus_size_t minlen =
870                         resid < iov[i].iov_len ? resid : iov[i].iov_len;
871                 caddr_t addr = (caddr_t) iov[i].iov_base;
872
873                 if (minlen > 0) {
874                         error = _bus_dmamap_load_buffer(dmat, map,
875                                         addr, minlen, pmap, flags, &lastaddr,
876                                         dmat->segments, &nsegs, first);
877                         first = 0;
878
879                         resid -= minlen;
880                 }
881         }
882
883         if (error) {
884                 /* force "no valid mappings" in callback */
885                 (*callback)(callback_arg, dmat->segments, 0, 0, error);
886         } else {
887                 (*callback)(callback_arg, dmat->segments,
888                             nsegs+1, uio->uio_resid, error);
889         }
890         CTR5(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p tag flags 0x%x error %d nsegs %d",
891             __func__, dmat, dmat->flags, error, nsegs + 1);
892         return (error);
893 }
894
895 /*
896  * Release the mapping held by map.
897  */
898 void
899 _bus_dmamap_unload(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map)
900 {
901         struct bounce_page *bpage;
902
903         while ((bpage = STAILQ_FIRST(&map->bpages)) != NULL) {
904                 STAILQ_REMOVE_HEAD(&map->bpages, links);
905                 free_bounce_page(dmat, bpage);
906         }
907 }
908
909 void
910 _bus_dmamap_sync(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map, bus_dmasync_op_t op)
911 {
912         struct bounce_page *bpage;
913
914         if ((bpage = STAILQ_FIRST(&map->bpages)) != NULL) {
915                 /*
916                  * Handle data bouncing.  We might also
917                  * want to add support for invalidating
918                  * the caches on broken hardware
919                  */
920                 CTR4(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p tag flags 0x%x op 0x%x "
921                     "performing bounce", __func__, op, dmat, dmat->flags);
922
923                 if (op & BUS_DMASYNC_PREWRITE) {
924                         while (bpage != NULL) {
925                                 bcopy((void *)bpage->datavaddr,
926                                       (void *)bpage->vaddr,
927                                       bpage->datacount);
928                                 bpage = STAILQ_NEXT(bpage, links);
929                         }
930                         dmat->bounce_zone->total_bounced++;
931                 }
932
933                 if (op & BUS_DMASYNC_POSTREAD) {
934                         while (bpage != NULL) {
935                                 bcopy((void *)bpage->vaddr,
936                                       (void *)bpage->datavaddr,
937                                       bpage->datacount);
938                                 bpage = STAILQ_NEXT(bpage, links);
939                         }
940                         dmat->bounce_zone->total_bounced++;
941                 }
942         }
943 }
944
945 static void
946 init_bounce_pages(void *dummy __unused)
947 {
948
949         total_bpages = 0;
950         STAILQ_INIT(&bounce_zone_list);
951         STAILQ_INIT(&bounce_map_waitinglist);
952         STAILQ_INIT(&bounce_map_callbacklist);
953         mtx_init(&bounce_lock, "bounce pages lock", NULL, MTX_DEF);
954 }
955 SYSINIT(bpages, SI_SUB_LOCK, SI_ORDER_ANY, init_bounce_pages, NULL);
956
957 static struct sysctl_ctx_list *
958 busdma_sysctl_tree(struct bounce_zone *bz)
959 {
960         return (&bz->sysctl_tree);
961 }
962
963 static struct sysctl_oid *
964 busdma_sysctl_tree_top(struct bounce_zone *bz)
965 {
966         return (bz->sysctl_tree_top);
967 }
968
969 static int
970 alloc_bounce_zone(bus_dma_tag_t dmat)
971 {
972         struct bounce_zone *bz;
973
974         /* Check to see if we already have a suitable zone */
975         STAILQ_FOREACH(bz, &bounce_zone_list, links) {
976                 if ((dmat->alignment <= bz->alignment)
977                  && (dmat->boundary <= bz->boundary)
978                  && (dmat->lowaddr >= bz->lowaddr)) {
979                         dmat->bounce_zone = bz;
980                         return (0);
981                 }
982         }
983
984         if ((bz = (struct bounce_zone *)malloc(sizeof(*bz), M_DEVBUF,
985             M_NOWAIT | M_ZERO)) == NULL)
986                 return (ENOMEM);
987
988         STAILQ_INIT(&bz->bounce_page_list);
989         bz->free_bpages = 0;
990         bz->reserved_bpages = 0;
991         bz->active_bpages = 0;
992         bz->lowaddr = dmat->lowaddr;
993         bz->alignment = dmat->alignment;
994         bz->boundary = dmat->boundary;
995         snprintf(bz->zoneid, 8, "zone%d", busdma_zonecount);
996         busdma_zonecount++;
997         snprintf(bz->lowaddrid, 18, "%#jx", (uintmax_t)bz->lowaddr);
998         STAILQ_INSERT_TAIL(&bounce_zone_list, bz, links);
999         dmat->bounce_zone = bz;
1000
1001         sysctl_ctx_init(&bz->sysctl_tree);
1002         bz->sysctl_tree_top = SYSCTL_ADD_NODE(&bz->sysctl_tree,
1003             SYSCTL_STATIC_CHILDREN(_hw_busdma), OID_AUTO, bz->zoneid,
1004             CTLFLAG_RD, 0, "");
1005         if (bz->sysctl_tree_top == NULL) {
1006                 sysctl_ctx_free(&bz->sysctl_tree);
1007                 return (0);     /* XXX error code? */
1008         }
1009
1010         SYSCTL_ADD_INT(busdma_sysctl_tree(bz),
1011             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
1012             "total_bpages", CTLFLAG_RD, &bz->total_bpages, 0,
1013             "Total bounce pages");
1014         SYSCTL_ADD_INT(busdma_sysctl_tree(bz),
1015             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
1016             "free_bpages", CTLFLAG_RD, &bz->free_bpages, 0,
1017             "Free bounce pages");
1018         SYSCTL_ADD_INT(busdma_sysctl_tree(bz),
1019             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
1020             "reserved_bpages", CTLFLAG_RD, &bz->reserved_bpages, 0,
1021             "Reserved bounce pages");
1022         SYSCTL_ADD_INT(busdma_sysctl_tree(bz),
1023             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
1024             "active_bpages", CTLFLAG_RD, &bz->active_bpages, 0,
1025             "Active bounce pages");
1026         SYSCTL_ADD_INT(busdma_sysctl_tree(bz),
1027             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
1028             "total_bounced", CTLFLAG_RD, &bz->total_bounced, 0,
1029             "Total bounce requests");
1030         SYSCTL_ADD_INT(busdma_sysctl_tree(bz),
1031             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
1032             "total_deferred", CTLFLAG_RD, &bz->total_deferred, 0,
1033             "Total bounce requests that were deferred");
1034         SYSCTL_ADD_STRING(busdma_sysctl_tree(bz),
1035             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
1036             "lowaddr", CTLFLAG_RD, bz->lowaddrid, 0, "");
1037         SYSCTL_ADD_INT(busdma_sysctl_tree(bz),
1038             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
1039             "alignment", CTLFLAG_RD, &bz->alignment, 0, "");
1040         SYSCTL_ADD_INT(busdma_sysctl_tree(bz),
1041             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
1042             "boundary", CTLFLAG_RD, &bz->boundary, 0, "");
1043
1044         return (0);
1045 }
1046
1047 static int
1048 alloc_bounce_pages(bus_dma_tag_t dmat, u_int numpages)
1049 {
1050         struct bounce_zone *bz;
1051         int count;
1052
1053         bz = dmat->bounce_zone;
1054         count = 0;
1055         while (numpages > 0) {
1056                 struct bounce_page *bpage;
1057
1058                 bpage = (struct bounce_page *)malloc(sizeof(*bpage), M_DEVBUF,
1059                                                      M_NOWAIT | M_ZERO);
1060
1061                 if (bpage == NULL)
1062                         break;
1063                 bpage->vaddr = (vm_offset_t)contigmalloc(PAGE_SIZE, M_DEVBUF,
1064                                                          M_NOWAIT, 0ul,
1065                                                          bz->lowaddr,
1066                                                          PAGE_SIZE,
1067                                                          bz->boundary);
1068                 if (bpage->vaddr == 0) {
1069                         free(bpage, M_DEVBUF);
1070                         break;
1071                 }
1072                 bpage->busaddr = pmap_kextract(bpage->vaddr);
1073                 mtx_lock(&bounce_lock);
1074                 STAILQ_INSERT_TAIL(&bz->bounce_page_list, bpage, links);
1075                 total_bpages++;
1076                 bz->total_bpages++;
1077                 bz->free_bpages++;
1078                 mtx_unlock(&bounce_lock);
1079                 count++;
1080                 numpages--;
1081         }
1082         return (count);
1083 }
1084
1085 static int
1086 reserve_bounce_pages(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map, int commit)
1087 {
1088         struct bounce_zone *bz;
1089         int pages;
1090
1091         mtx_assert(&bounce_lock, MA_OWNED);
1092         bz = dmat->bounce_zone;
1093         pages = MIN(bz->free_bpages, map->pagesneeded - map->pagesreserved);
1094         if (commit == 0 && map->pagesneeded > (map->pagesreserved + pages))
1095                 return (map->pagesneeded - (map->pagesreserved + pages));
1096         bz->free_bpages -= pages;
1097         bz->reserved_bpages += pages;
1098         map->pagesreserved += pages;
1099         pages = map->pagesneeded - map->pagesreserved;
1100
1101         return (pages);
1102 }
1103
1104 static bus_addr_t
1105 add_bounce_page(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map, vm_offset_t vaddr,
1106                 bus_size_t size)
1107 {
1108         struct bounce_zone *bz;
1109         struct bounce_page *bpage;
1110
1111         KASSERT(dmat->bounce_zone != NULL, ("no bounce zone in dma tag"));
1112         KASSERT(map != NULL && map != &nobounce_dmamap,
1113             ("add_bounce_page: bad map %p", map));
1114
1115         bz = dmat->bounce_zone;
1116         if (map->pagesneeded == 0)
1117                 panic("add_bounce_page: map doesn't need any pages");
1118         map->pagesneeded--;
1119
1120         if (map->pagesreserved == 0)
1121                 panic("add_bounce_page: map doesn't need any pages");
1122         map->pagesreserved--;
1123
1124         mtx_lock(&bounce_lock);
1125         bpage = STAILQ_FIRST(&bz->bounce_page_list);
1126         if (bpage == NULL)
1127                 panic("add_bounce_page: free page list is empty");
1128
1129         STAILQ_REMOVE_HEAD(&bz->bounce_page_list, links);
1130         bz->reserved_bpages--;
1131         bz->active_bpages++;
1132         mtx_unlock(&bounce_lock);
1133
1134         bpage->datavaddr = vaddr;
1135         bpage->datacount = size;
1136         STAILQ_INSERT_TAIL(&(map->bpages), bpage, links);
1137         return (bpage->busaddr);
1138 }
1139
1140 static void
1141 free_bounce_page(bus_dma_tag_t dmat, struct bounce_page *bpage)
1142 {
1143         struct bus_dmamap *map;
1144         struct bounce_zone *bz;
1145
1146         bz = dmat->bounce_zone;
1147         bpage->datavaddr = 0;
1148         bpage->datacount = 0;
1149
1150         mtx_lock(&bounce_lock);
1151         STAILQ_INSERT_HEAD(&bz->bounce_page_list, bpage, links);
1152         bz->free_bpages++;
1153         bz->active_bpages--;
1154         if ((map = STAILQ_FIRST(&bounce_map_waitinglist)) != NULL) {
1155                 if (reserve_bounce_pages(map->dmat, map, 1) == 0) {
1156                         STAILQ_REMOVE_HEAD(&bounce_map_waitinglist, links);
1157                         STAILQ_INSERT_TAIL(&bounce_map_callbacklist,
1158                                            map, links);
1159                         busdma_swi_pending = 1;
1160                         bz->total_deferred++;
1161                         swi_sched(vm_ih, 0);
1162                 }
1163         }
1164         mtx_unlock(&bounce_lock);
1165 }
1166
1167 void
1168 busdma_swi(void)
1169 {
1170         bus_dma_tag_t dmat;
1171         struct bus_dmamap *map;
1172
1173         mtx_lock(&bounce_lock);
1174         while ((map = STAILQ_FIRST(&bounce_map_callbacklist)) != NULL) {
1175                 STAILQ_REMOVE_HEAD(&bounce_map_callbacklist, links);
1176                 mtx_unlock(&bounce_lock);
1177                 dmat = map->dmat;
1178                 (dmat->lockfunc)(dmat->lockfuncarg, BUS_DMA_LOCK);
1179                 bus_dmamap_load(map->dmat, map, map->buf, map->buflen,
1180                                 map->callback, map->callback_arg, /*flags*/0);
1181                 (dmat->lockfunc)(dmat->lockfuncarg, BUS_DMA_UNLOCK);
1182                 mtx_lock(&bounce_lock);
1183         }
1184         mtx_unlock(&bounce_lock);
1185 }