sys/dev/iommu/iommu.h

   1 /*-
   2  * SPDX-License-Identifier: BSD-2-Clause-FreeBSD
   3  *
   4  * Copyright (c) 2013 The FreeBSD Foundation
   5  * All rights reserved.
   6  *
   7  * This software was developed by Konstantin Belousov <kib@FreeBSD.org>
   8  * under sponsorship from the FreeBSD Foundation.
   9  *
  10  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  11  * modification, are permitted provided that the following conditions
  12  * are met:
  13  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  17  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  18  *
  19  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  20  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  21  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  22  * ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  23  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  24  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  25  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  26  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  27  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  28  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  29  * SUCH DAMAGE.
  30  *
  31  * $FreeBSD$
  32  */
  33
  34 #ifndef _SYS_IOMMU_H_
  35 #define _SYS_IOMMU_H_
  36
  37 /* Host or physical memory address, after translation. */
  38 typedef uint64_t iommu_haddr_t;
  39 /* Guest or bus address, before translation. */
  40 typedef uint64_t iommu_gaddr_t;
  41
  42 struct bus_dma_tag_common;
  43 struct iommu_map_entry;
  44 TAILQ_HEAD(iommu_map_entries_tailq, iommu_map_entry);
  45
  46 RB_HEAD(iommu_gas_entries_tree, iommu_map_entry);
  47 RB_PROTOTYPE(iommu_gas_entries_tree, iommu_map_entry, rb_entry,
  48     iommu_gas_cmp_entries);
  49
  50 struct iommu_qi_genseq {
  51         u_int gen;
  52         uint32_t seq;
  53 };
  54
  55 struct iommu_map_entry {
  56         iommu_gaddr_t start;
  57         iommu_gaddr_t end;
  58         iommu_gaddr_t first;            /* Least start in subtree */
  59         iommu_gaddr_t last;             /* Greatest end in subtree */
  60         iommu_gaddr_t free_down;        /* Max free space below the
  61                                            current R/B tree node */
  62         u_int flags;
  63         TAILQ_ENTRY(iommu_map_entry) dmamap_link; /* Link for dmamap entries */
  64         RB_ENTRY(iommu_map_entry) rb_entry;      /* Links for domain entries */
  65         TAILQ_ENTRY(iommu_map_entry) unroll_link; /* Link for unroll after
  66                                                     dmamap_load failure */
  67         struct iommu_domain *domain;
  68         struct iommu_qi_genseq gseq;
  69 };
  70
  71 #define IOMMU_MAP_ENTRY_PLACE   0x0001  /* Fake entry */
  72 #define IOMMU_MAP_ENTRY_RMRR    0x0002  /* Permanent, not linked by
  73                                            dmamap_link */
  74 #define IOMMU_MAP_ENTRY_MAP     0x0004  /* Busdma created, linked by
  75                                            dmamap_link */
  76 #define IOMMU_MAP_ENTRY_UNMAPPED        0x0010  /* No backing pages */
  77 #define IOMMU_MAP_ENTRY_QI_NF   0x0020  /* qi task, do not free entry */
  78 #define IOMMU_MAP_ENTRY_READ    0x1000  /* Read permitted */
  79 #define IOMMU_MAP_ENTRY_WRITE   0x2000  /* Write permitted */
  80 #define IOMMU_MAP_ENTRY_SNOOP   0x4000  /* Snoop */
  81 #define IOMMU_MAP_ENTRY_TM      0x8000  /* Transient */
  82
  83 struct iommu_unit {
  84         struct mtx lock;
  85         int unit;
  86
  87         int dma_enabled;
  88
  89         /* Busdma delayed map load */
  90         struct task dmamap_load_task;
  91         TAILQ_HEAD(, bus_dmamap_iommu) delayed_maps;
  92         struct taskqueue *delayed_taskqueue;
  93
  94         /*
  95          * Bitmap of buses for which context must ignore slot:func,
  96          * duplicating the page table pointer into all context table
  97          * entries.  This is a client-controlled quirk to support some
  98          * NTBs.
  99          */
 100         uint32_t buswide_ctxs[(PCI_BUSMAX + 1) / NBBY / sizeof(uint32_t)];
 101 };
 102
 103 struct iommu_domain_map_ops {
 104         int (*map)(struct iommu_domain *domain, iommu_gaddr_t base,
 105             iommu_gaddr_t size, vm_page_t *ma, uint64_t pflags, int flags);
 106         int (*unmap)(struct iommu_domain *domain, iommu_gaddr_t base,
 107             iommu_gaddr_t size, int flags);
 108 };
 109
 110 /*
 111  * Locking annotations:
 112  * (u) - Protected by iommu unit lock
 113  * (d) - Protected by domain lock
 114  * (c) - Immutable after initialization
 115  */
 116
 117 struct iommu_domain {
 118         struct iommu_unit *iommu;       /* (c) */
 119         const struct iommu_domain_map_ops *ops;
 120         struct mtx lock;                /* (c) */
 121         struct task unload_task;        /* (c) */
 122         u_int entries_cnt;              /* (d) */
 123         struct iommu_map_entries_tailq unload_entries; /* (d) Entries to
 124                                                          unload */
 125         struct iommu_gas_entries_tree rb_root; /* (d) */
 126         iommu_gaddr_t end;              /* (c) Highest address + 1 in
 127                                            the guest AS */
 128         struct iommu_map_entry *first_place, *last_place; /* (d) */
 129         u_int flags;                    /* (u) */
 130 };
 131
 132 struct iommu_ctx {
 133         struct iommu_domain *domain;    /* (c) */
 134         struct bus_dma_tag_iommu *tag;  /* (c) Root tag */
 135         u_long loads;                   /* atomic updates, for stat only */
 136         u_long unloads;                 /* same */
 137         u_int flags;                    /* (u) */
 138         uint16_t rid;                   /* (c) pci RID */
 139 };
 140
 141 /* struct iommu_ctx flags */
 142 #define IOMMU_CTX_FAULTED       0x0001  /* Fault was reported,
 143                                            last_fault_rec is valid */
 144 #define IOMMU_CTX_DISABLED      0x0002  /* Device is disabled, the
 145                                            ephemeral reference is kept
 146                                            to prevent context destruction */
 147
 148 #define IOMMU_DOMAIN_GAS_INITED         0x0001
 149 #define IOMMU_DOMAIN_PGTBL_INITED       0x0002
 150 #define IOMMU_DOMAIN_IDMAP              0x0010  /* Domain uses identity
 151                                                    page table */
 152 #define IOMMU_DOMAIN_RMRR               0x0020  /* Domain contains RMRR entry,
 153                                                    cannot be turned off */
 154
 155 /* Map flags */
 156 #define IOMMU_MF_CANWAIT        0x0001
 157 #define IOMMU_MF_CANSPLIT       0x0002
 158 #define IOMMU_MF_RMRR           0x0004
 159
 160 #define IOMMU_PGF_WAITOK        0x0001
 161 #define IOMMU_PGF_ZERO          0x0002
 162 #define IOMMU_PGF_ALLOC         0x0004
 163 #define IOMMU_PGF_NOALLOC       0x0008
 164 #define IOMMU_PGF_OBJL          0x0010
 165
 166 #define IOMMU_LOCK(unit)                mtx_lock(&(unit)->lock)
 167 #define IOMMU_UNLOCK(unit)              mtx_unlock(&(unit)->lock)
 168 #define IOMMU_ASSERT_LOCKED(unit)       mtx_assert(&(unit)->lock, MA_OWNED)
 169
 170 #define IOMMU_DOMAIN_LOCK(dom)          mtx_lock(&(dom)->lock)
 171 #define IOMMU_DOMAIN_UNLOCK(dom)        mtx_unlock(&(dom)->lock)
 172 #define IOMMU_DOMAIN_ASSERT_LOCKED(dom) mtx_assert(&(dom)->lock, MA_OWNED)
 173
 174 static inline bool
 175 iommu_test_boundary(iommu_gaddr_t start, iommu_gaddr_t size,
 176     iommu_gaddr_t boundary)
 177 {
 178
 179         if (boundary == 0)
 180                 return (true);
 181         return (start + size <= ((start + boundary) & ~(boundary - 1)));
 182 }
 183
 184 void iommu_free_ctx(struct iommu_ctx *ctx);
 185 void iommu_free_ctx_locked(struct iommu_unit *iommu, struct iommu_ctx *ctx);
 186 struct iommu_ctx *iommu_get_ctx(struct iommu_unit *, device_t dev,
 187     uint16_t rid, bool id_mapped, bool rmrr_init);
 188 struct iommu_unit *iommu_find(device_t dev, bool verbose);
 189 void iommu_domain_unload_entry(struct iommu_map_entry *entry, bool free);
 190 void iommu_domain_unload(struct iommu_domain *domain,
 191     struct iommu_map_entries_tailq *entries, bool cansleep);
 192
 193 struct iommu_ctx *iommu_instantiate_ctx(struct iommu_unit *iommu,
 194     device_t dev, bool rmrr);
 195 device_t iommu_get_requester(device_t dev, uint16_t *rid);
 196 int iommu_init_busdma(struct iommu_unit *unit);
 197 void iommu_fini_busdma(struct iommu_unit *unit);
 198 struct iommu_map_entry *iommu_map_alloc_entry(struct iommu_domain *iodom,
 199     u_int flags);
 200 void iommu_map_free_entry(struct iommu_domain *, struct iommu_map_entry *);
 201 int iommu_map(struct iommu_domain *iodom,
 202     const struct bus_dma_tag_common *common, iommu_gaddr_t size, int offset,
 203     u_int eflags, u_int flags, vm_page_t *ma, struct iommu_map_entry **res);
 204 int iommu_map_region(struct iommu_domain *domain,
 205     struct iommu_map_entry *entry, u_int eflags, u_int flags, vm_page_t *ma);
 206
 207 void iommu_gas_init_domain(struct iommu_domain *domain);
 208 void iommu_gas_fini_domain(struct iommu_domain *domain);
 209 struct iommu_map_entry *iommu_gas_alloc_entry(struct iommu_domain *domain,
 210     u_int flags);
 211 void iommu_gas_free_entry(struct iommu_domain *domain,
 212     struct iommu_map_entry *entry);
 213 void iommu_gas_free_space(struct iommu_domain *domain,
 214     struct iommu_map_entry *entry);
 215 int iommu_gas_map(struct iommu_domain *domain,
 216     const struct bus_dma_tag_common *common, iommu_gaddr_t size, int offset,
 217     u_int eflags, u_int flags, vm_page_t *ma, struct iommu_map_entry **res);
 218 void iommu_gas_free_region(struct iommu_domain *domain,
 219     struct iommu_map_entry *entry);
 220 int iommu_gas_map_region(struct iommu_domain *domain,
 221     struct iommu_map_entry *entry, u_int eflags, u_int flags, vm_page_t *ma);
 222 int iommu_gas_reserve_region(struct iommu_domain *domain, iommu_gaddr_t start,
 223     iommu_gaddr_t end);
 224
 225 void iommu_set_buswide_ctx(struct iommu_unit *unit, u_int busno);
 226 bool iommu_is_buswide_ctx(struct iommu_unit *unit, u_int busno);
 227 void iommu_domain_init(struct iommu_unit *unit, struct iommu_domain *domain,
 228     const struct iommu_domain_map_ops *ops);
 229 void iommu_domain_fini(struct iommu_domain *domain);
 230
 231 bool bus_dma_iommu_set_buswide(device_t dev);
 232 int bus_dma_iommu_load_ident(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map,
 233     vm_paddr_t start, vm_size_t length, int flags);
 234
 235 bus_dma_tag_t iommu_get_dma_tag(device_t dev, device_t child);
 236
 237 SYSCTL_DECL(_hw_iommu);
 238
 239 #endif /* !_SYS_IOMMU_H_ */