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 /*
 104  * Locking annotations:
 105  * (u) - Protected by iommu unit lock
 106  * (d) - Protected by domain lock
 107  * (c) - Immutable after initialization
 108  */
 109
 110 struct iommu_domain {
 111         struct iommu_unit *iommu;       /* (c) */
 112         struct mtx lock;                /* (c) */
 113         struct task unload_task;        /* (c) */
 114         u_int entries_cnt;              /* (d) */
 115         struct iommu_map_entries_tailq unload_entries; /* (d) Entries to
 116                                                          unload */
 117         struct iommu_gas_entries_tree rb_root; /* (d) */
 118         iommu_gaddr_t end;              /* (c) Highest address + 1 in
 119                                            the guest AS */
 120         struct iommu_map_entry *first_place, *last_place; /* (d) */
 121         u_int flags;                    /* (u) */
 122 };
 123
 124 struct iommu_ctx {
 125         struct iommu_domain *domain;    /* (c) */
 126         struct bus_dma_tag_iommu *tag;  /* (c) Root tag */
 127         u_long loads;                   /* atomic updates, for stat only */
 128         u_long unloads;                 /* same */
 129         u_int flags;                    /* (u) */
 130 };
 131
 132 /* struct iommu_ctx flags */
 133 #define IOMMU_CTX_FAULTED       0x0001  /* Fault was reported,
 134                                            last_fault_rec is valid */
 135 #define IOMMU_CTX_DISABLED      0x0002  /* Device is disabled, the
 136                                            ephemeral reference is kept
 137                                            to prevent context destruction */
 138
 139 #define IOMMU_DOMAIN_GAS_INITED         0x0001
 140 #define IOMMU_DOMAIN_PGTBL_INITED       0x0002
 141 #define IOMMU_DOMAIN_IDMAP              0x0010  /* Domain uses identity
 142                                                    page table */
 143 #define IOMMU_DOMAIN_RMRR               0x0020  /* Domain contains RMRR entry,
 144                                                    cannot be turned off */
 145
 146 /* Map flags */
 147 #define IOMMU_MF_CANWAIT        0x0001
 148 #define IOMMU_MF_CANSPLIT       0x0002
 149 #define IOMMU_MF_RMRR           0x0004
 150
 151 #define IOMMU_PGF_WAITOK        0x0001
 152 #define IOMMU_PGF_ZERO          0x0002
 153 #define IOMMU_PGF_ALLOC         0x0004
 154 #define IOMMU_PGF_NOALLOC       0x0008
 155 #define IOMMU_PGF_OBJL          0x0010
 156
 157 #define IOMMU_LOCK(unit)                mtx_lock(&(unit)->lock)
 158 #define IOMMU_UNLOCK(unit)              mtx_unlock(&(unit)->lock)
 159 #define IOMMU_ASSERT_LOCKED(unit)       mtx_assert(&(unit)->lock, MA_OWNED)
 160
 161 #define IOMMU_DOMAIN_LOCK(dom)          mtx_lock(&(dom)->lock)
 162 #define IOMMU_DOMAIN_UNLOCK(dom)        mtx_unlock(&(dom)->lock)
 163 #define IOMMU_DOMAIN_ASSERT_LOCKED(dom) mtx_assert(&(dom)->lock, MA_OWNED)
 164
 165 static inline bool
 166 iommu_test_boundary(iommu_gaddr_t start, iommu_gaddr_t size,
 167     iommu_gaddr_t boundary)
 168 {
 169
 170         if (boundary == 0)
 171                 return (true);
 172         return (start + size <= ((start + boundary) & ~(boundary - 1)));
 173 }
 174
 175 void iommu_free_ctx(struct iommu_ctx *ctx);
 176 void iommu_free_ctx_locked(struct iommu_unit *iommu, struct iommu_ctx *ctx);
 177 struct iommu_ctx *iommu_get_ctx(struct iommu_unit *, device_t dev,
 178     uint16_t rid, bool id_mapped, bool rmrr_init);
 179 struct iommu_unit *iommu_find(device_t dev, bool verbose);
 180 void iommu_domain_unload_entry(struct iommu_map_entry *entry, bool free);
 181 void iommu_domain_unload(struct iommu_domain *domain,
 182     struct iommu_map_entries_tailq *entries, bool cansleep);
 183
 184 struct iommu_ctx *iommu_instantiate_ctx(struct iommu_unit *iommu,
 185     device_t dev, bool rmrr);
 186 device_t iommu_get_requester(device_t dev, uint16_t *rid);
 187 int iommu_init_busdma(struct iommu_unit *unit);
 188 void iommu_fini_busdma(struct iommu_unit *unit);
 189 struct iommu_map_entry *iommu_map_alloc_entry(struct iommu_domain *iodom,
 190     u_int flags);
 191 void iommu_map_free_entry(struct iommu_domain *, struct iommu_map_entry *);
 192 int iommu_map(struct iommu_domain *iodom,
 193     const struct bus_dma_tag_common *common, iommu_gaddr_t size, int offset,
 194     u_int eflags, u_int flags, vm_page_t *ma, struct iommu_map_entry **res);
 195 int iommu_map_region(struct iommu_domain *domain,
 196     struct iommu_map_entry *entry, u_int eflags, u_int flags, vm_page_t *ma);
 197
 198 void iommu_gas_init_domain(struct iommu_domain *domain);
 199 void iommu_gas_fini_domain(struct iommu_domain *domain);
 200 struct iommu_map_entry *iommu_gas_alloc_entry(struct iommu_domain *domain,
 201     u_int flags);
 202 void iommu_gas_free_entry(struct iommu_domain *domain,
 203     struct iommu_map_entry *entry);
 204 void iommu_gas_free_space(struct iommu_domain *domain,
 205     struct iommu_map_entry *entry);
 206 int iommu_gas_map(struct iommu_domain *domain,
 207     const struct bus_dma_tag_common *common, iommu_gaddr_t size, int offset,
 208     u_int eflags, u_int flags, vm_page_t *ma, struct iommu_map_entry **res);
 209 void iommu_gas_free_region(struct iommu_domain *domain,
 210     struct iommu_map_entry *entry);
 211 int iommu_gas_map_region(struct iommu_domain *domain,
 212     struct iommu_map_entry *entry, u_int eflags, u_int flags, vm_page_t *ma);
 213 int iommu_gas_reserve_region(struct iommu_domain *domain, iommu_gaddr_t start,
 214     iommu_gaddr_t end);
 215
 216 void iommu_set_buswide_ctx(struct iommu_unit *unit, u_int busno);
 217 bool iommu_is_buswide_ctx(struct iommu_unit *unit, u_int busno);
 218
 219 bool bus_dma_iommu_set_buswide(device_t dev);
 220 int bus_dma_iommu_load_ident(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map,
 221     vm_paddr_t start, vm_size_t length, int flags);
 222
 223 SYSCTL_DECL(_hw_iommu);
 224
 225 #endif /* !_SYS_IOMMU_H_ */