]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/i386/i386/busdma_machdep.c
add -n option to suppress clearing the build tree and add -DNO_CLEAN
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / i386 / i386 / 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/kdb.h>
32 #include <ddb/ddb.h>
33 #include <ddb/db_output.h>
34 #include <sys/systm.h>
35 #include <sys/malloc.h>
36 #include <sys/bus.h>
37 #include <sys/interrupt.h>
38 #include <sys/kernel.h>
39 #include <sys/ktr.h>
40 #include <sys/lock.h>
41 #include <sys/proc.h>
42 #include <sys/mutex.h>
43 #include <sys/mbuf.h>
44 #include <sys/uio.h>
45 #include <sys/sysctl.h>
46
47 #include <vm/vm.h>
48 #include <vm/vm_page.h>
49 #include <vm/vm_map.h>
50
51 #include <machine/atomic.h>
52 #include <machine/bus.h>
53 #include <machine/md_var.h>
54 #include <machine/specialreg.h>
55
56 #define MAX_BPAGES 512
57 #define BUS_DMA_COULD_BOUNCE    BUS_DMA_BUS3
58 #define BUS_DMA_MIN_ALLOC_COMP  BUS_DMA_BUS4
59
60 struct bounce_zone;
61
62 struct bus_dma_tag {
63         bus_dma_tag_t     parent;
64         bus_size_t        alignment;
65         bus_size_t        boundary;
66         bus_addr_t        lowaddr;
67         bus_addr_t        highaddr;
68         bus_dma_filter_t *filter;
69         void             *filterarg;
70         bus_size_t        maxsize;
71         u_int             nsegments;
72         bus_size_t        maxsegsz;
73         int               flags;
74         int               ref_count;
75         int               map_count;
76         bus_dma_lock_t   *lockfunc;
77         void             *lockfuncarg;
78         bus_dma_segment_t *segments;
79         struct bounce_zone *bounce_zone;
80 };
81
82 struct bounce_page {
83         vm_offset_t     vaddr;          /* kva of bounce buffer */
84         bus_addr_t      busaddr;        /* Physical address */
85         vm_offset_t     datavaddr;      /* kva of client data */
86         bus_size_t      datacount;      /* client data count */
87         STAILQ_ENTRY(bounce_page) links;
88 };
89
90 int busdma_swi_pending;
91
92 struct bounce_zone {
93         STAILQ_ENTRY(bounce_zone) links;
94         STAILQ_HEAD(bp_list, bounce_page) bounce_page_list;
95         int             total_bpages;
96         int             free_bpages;
97         int             reserved_bpages;
98         int             active_bpages;
99         int             total_bounced;
100         int             total_deferred;
101         bus_size_t      alignment;
102         bus_size_t      boundary;
103         bus_addr_t      lowaddr;
104         char            zoneid[8];
105         char            lowaddrid[20];
106         struct sysctl_ctx_list sysctl_tree;
107         struct sysctl_oid *sysctl_tree_top;
108 };
109
110 static struct mtx bounce_lock;
111 static int total_bpages;
112 static int busdma_zonecount;
113 static STAILQ_HEAD(, bounce_zone) bounce_zone_list;
114
115 SYSCTL_NODE(_hw, OID_AUTO, busdma, CTLFLAG_RD, 0, "Busdma parameters");
116 SYSCTL_INT(_hw_busdma, OID_AUTO, total_bpages, CTLFLAG_RD, &total_bpages, 0,
117            "Total bounce pages");
118
119 struct bus_dmamap {
120         struct bp_list         bpages;
121         int                    pagesneeded;
122         int                    pagesreserved;
123         bus_dma_tag_t          dmat;
124         void                  *buf;             /* unmapped buffer pointer */
125         bus_size_t             buflen;          /* unmapped buffer length */
126         bus_dmamap_callback_t *callback;
127         void                  *callback_arg;
128         STAILQ_ENTRY(bus_dmamap) links;
129 };
130
131 static STAILQ_HEAD(, bus_dmamap) bounce_map_waitinglist;
132 static STAILQ_HEAD(, bus_dmamap) bounce_map_callbacklist;
133 static struct bus_dmamap nobounce_dmamap;
134
135 static void init_bounce_pages(void *dummy);
136 static int alloc_bounce_zone(bus_dma_tag_t dmat);
137 static int alloc_bounce_pages(bus_dma_tag_t dmat, u_int numpages);
138 static int reserve_bounce_pages(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map,
139                                 int commit);
140 static bus_addr_t add_bounce_page(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map,
141                                    vm_offset_t vaddr, bus_size_t size);
142 static void free_bounce_page(bus_dma_tag_t dmat, struct bounce_page *bpage);
143 int run_filter(bus_dma_tag_t dmat, bus_addr_t paddr);
144 int _bus_dmamap_count_pages(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map, void *buf,
145                             bus_size_t buflen, int flags);
146
147 #ifdef XEN
148 #undef pmap_kextract
149 #define pmap_kextract pmap_kextract_ma
150 #endif
151
152 /*
153  * Return true if a match is made.
154  *
155  * To find a match walk the chain of bus_dma_tag_t's looking for 'paddr'.
156  *
157  * If paddr is within the bounds of the dma tag then call the filter callback
158  * to check for a match, if there is no filter callback then assume a match.
159  */
160 int
161 run_filter(bus_dma_tag_t dmat, bus_addr_t paddr)
162 {
163         int retval;
164
165         retval = 0;
166
167         do {
168                 if (((paddr > dmat->lowaddr && paddr <= dmat->highaddr)
169                  || ((paddr & (dmat->alignment - 1)) != 0))
170                  && (dmat->filter == NULL
171                   || (*dmat->filter)(dmat->filterarg, paddr) != 0))
172                         retval = 1;
173
174                 dmat = dmat->parent;            
175         } while (retval == 0 && dmat != NULL);
176         return (retval);
177 }
178
179 /*
180  * Convenience function for manipulating driver locks from busdma (during
181  * busdma_swi, for example).  Drivers that don't provide their own locks
182  * should specify &Giant to dmat->lockfuncarg.  Drivers that use their own
183  * non-mutex locking scheme don't have to use this at all.
184  */
185 void
186 busdma_lock_mutex(void *arg, bus_dma_lock_op_t op)
187 {
188         struct mtx *dmtx;
189
190         dmtx = (struct mtx *)arg;
191         switch (op) {
192         case BUS_DMA_LOCK:
193                 mtx_lock(dmtx);
194                 break;
195         case BUS_DMA_UNLOCK:
196                 mtx_unlock(dmtx);
197                 break;
198         default:
199                 panic("Unknown operation 0x%x for busdma_lock_mutex!", op);
200         }
201 }
202
203 /*
204  * dflt_lock should never get called.  It gets put into the dma tag when
205  * lockfunc == NULL, which is only valid if the maps that are associated
206  * with the tag are meant to never be defered.
207  * XXX Should have a way to identify which driver is responsible here.
208  */
209 static void
210 dflt_lock(void *arg, bus_dma_lock_op_t op)
211 {
212         panic("driver error: busdma dflt_lock called");
213 }
214
215 /*
216  * Allocate a device specific dma_tag.
217  */
218 int
219 bus_dma_tag_create(bus_dma_tag_t parent, bus_size_t alignment,
220                    bus_size_t boundary, bus_addr_t lowaddr,
221                    bus_addr_t highaddr, bus_dma_filter_t *filter,
222                    void *filterarg, bus_size_t maxsize, int nsegments,
223                    bus_size_t maxsegsz, int flags, bus_dma_lock_t *lockfunc,
224                    void *lockfuncarg, bus_dma_tag_t *dmat)
225 {
226         bus_dma_tag_t newtag;
227         int error = 0;
228
229         /* Basic sanity checking */
230         if (boundary != 0 && boundary < maxsegsz)
231                 maxsegsz = boundary;
232
233         if (maxsegsz == 0) {
234                 return (EINVAL);
235         }
236
237         /* Return a NULL tag on failure */
238         *dmat = NULL;
239
240         newtag = (bus_dma_tag_t)malloc(sizeof(*newtag), M_DEVBUF,
241             M_ZERO | M_NOWAIT);
242         if (newtag == NULL) {
243                 CTR4(KTR_BUSDMA, "%s returned tag %p tag flags 0x%x error %d",
244                     __func__, newtag, 0, error);
245                 return (ENOMEM);
246         }
247
248         newtag->parent = parent;
249         newtag->alignment = alignment;
250         newtag->boundary = boundary;
251         newtag->lowaddr = trunc_page((vm_paddr_t)lowaddr) + (PAGE_SIZE - 1);
252         newtag->highaddr = trunc_page((vm_paddr_t)highaddr) +
253             (PAGE_SIZE - 1);
254         newtag->filter = filter;
255         newtag->filterarg = filterarg;
256         newtag->maxsize = maxsize;
257         newtag->nsegments = nsegments;
258         newtag->maxsegsz = maxsegsz;
259         newtag->flags = flags;
260         newtag->ref_count = 1; /* Count ourself */
261         newtag->map_count = 0;
262         if (lockfunc != NULL) {
263                 newtag->lockfunc = lockfunc;
264                 newtag->lockfuncarg = lockfuncarg;
265         } else {
266                 newtag->lockfunc = dflt_lock;
267                 newtag->lockfuncarg = NULL;
268         }
269         newtag->segments = NULL;
270
271         /* Take into account any restrictions imposed by our parent tag */
272         if (parent != NULL) {
273                 newtag->lowaddr = MIN(parent->lowaddr, newtag->lowaddr);
274                 newtag->highaddr = MAX(parent->highaddr, newtag->highaddr);
275                 if (newtag->boundary == 0)
276                         newtag->boundary = parent->boundary;
277                 else if (parent->boundary != 0)
278                         newtag->boundary = MIN(parent->boundary,
279                                                newtag->boundary);
280                 if ((newtag->filter != NULL) ||
281                     ((parent->flags & BUS_DMA_COULD_BOUNCE) != 0))
282                         newtag->flags |= BUS_DMA_COULD_BOUNCE;
283                 if (newtag->filter == NULL) {
284                         /*
285                          * Short circuit looking at our parent directly
286                          * since we have encapsulated all of its information
287                          */
288                         newtag->filter = parent->filter;
289                         newtag->filterarg = parent->filterarg;
290                         newtag->parent = parent->parent;
291                 }
292                 if (newtag->parent != NULL)
293                         atomic_add_int(&parent->ref_count, 1);
294         }
295
296         if (newtag->lowaddr < ptoa((vm_paddr_t)Maxmem)
297          || newtag->alignment > 1)
298                 newtag->flags |= BUS_DMA_COULD_BOUNCE;
299
300         if (((newtag->flags & BUS_DMA_COULD_BOUNCE) != 0) &&
301             (flags & BUS_DMA_ALLOCNOW) != 0) {
302                 struct bounce_zone *bz;
303
304                 /* Must bounce */
305
306                 if ((error = alloc_bounce_zone(newtag)) != 0) {
307                         free(newtag, M_DEVBUF);
308                         return (error);
309                 }
310                 bz = newtag->bounce_zone;
311
312                 if (ptoa(bz->total_bpages) < maxsize) {
313                         int pages;
314
315                         pages = atop(maxsize) - bz->total_bpages;
316
317                         /* Add pages to our bounce pool */
318                         if (alloc_bounce_pages(newtag, pages) < pages)
319                                 error = ENOMEM;
320                 }
321                 /* Performed initial allocation */
322                 newtag->flags |= BUS_DMA_MIN_ALLOC_COMP;
323         }
324         
325         if (error != 0) {
326                 free(newtag, M_DEVBUF);
327         } else {
328                 *dmat = newtag;
329         }
330         CTR4(KTR_BUSDMA, "%s returned tag %p tag flags 0x%x error %d",
331             __func__, newtag, (newtag != NULL ? newtag->flags : 0), error);
332         return (error);
333 }
334
335 int
336 bus_dma_tag_destroy(bus_dma_tag_t dmat)
337 {
338         bus_dma_tag_t dmat_copy;
339         int error;
340
341         error = 0;
342         dmat_copy = dmat;
343
344         if (dmat != NULL) {
345
346                 if (dmat->map_count != 0) {
347                         error = EBUSY;
348                         goto out;
349                 }
350
351                 while (dmat != NULL) {
352                         bus_dma_tag_t parent;
353
354                         parent = dmat->parent;
355                         atomic_subtract_int(&dmat->ref_count, 1);
356                         if (dmat->ref_count == 0) {
357                                 if (dmat->segments != NULL)
358                                         free(dmat->segments, M_DEVBUF);
359                                 free(dmat, M_DEVBUF);
360                                 /*
361                                  * Last reference count, so
362                                  * release our reference
363                                  * count on our parent.
364                                  */
365                                 dmat = parent;
366                         } else
367                                 dmat = NULL;
368                 }
369         }
370 out:
371         CTR3(KTR_BUSDMA, "%s tag %p error %d", __func__, dmat_copy, error);
372         return (error);
373 }
374
375 /*
376  * Allocate a handle for mapping from kva/uva/physical
377  * address space into bus device space.
378  */
379 int
380 bus_dmamap_create(bus_dma_tag_t dmat, int flags, bus_dmamap_t *mapp)
381 {
382         int error;
383
384         error = 0;
385
386         if (dmat->segments == NULL) {
387                 dmat->segments = (bus_dma_segment_t *)malloc(
388                     sizeof(bus_dma_segment_t) * dmat->nsegments, M_DEVBUF,
389                     M_NOWAIT);
390                 if (dmat->segments == NULL) {
391                         CTR3(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p error %d",
392                             __func__, dmat, ENOMEM);
393                         return (ENOMEM);
394                 }
395         }
396
397         /*
398          * Bouncing might be required if the driver asks for an active
399          * exclusion region, a data alignment that is stricter than 1, and/or
400          * an active address boundary.
401          */
402         if (dmat->flags & BUS_DMA_COULD_BOUNCE) {
403
404                 /* Must bounce */
405                 struct bounce_zone *bz;
406                 int maxpages;
407
408                 if (dmat->bounce_zone == NULL) {
409                         if ((error = alloc_bounce_zone(dmat)) != 0)
410                                 return (error);
411                 }
412                 bz = dmat->bounce_zone;
413
414                 *mapp = (bus_dmamap_t)malloc(sizeof(**mapp), M_DEVBUF,
415                                              M_NOWAIT | M_ZERO);
416                 if (*mapp == NULL) {
417                         CTR3(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p error %d",
418                             __func__, dmat, ENOMEM);
419                         return (ENOMEM);
420                 }
421
422                 /* Initialize the new map */
423                 STAILQ_INIT(&((*mapp)->bpages));
424
425                 /*
426                  * Attempt to add pages to our pool on a per-instance
427                  * basis up to a sane limit.
428                  */
429                 if (dmat->alignment > 1)
430                         maxpages = MAX_BPAGES;
431                 else
432                         maxpages = MIN(MAX_BPAGES, Maxmem -atop(dmat->lowaddr));
433                 if ((dmat->flags & BUS_DMA_MIN_ALLOC_COMP) == 0
434                  || (dmat->map_count > 0 && bz->total_bpages < maxpages)) {
435                         int pages;
436
437                         pages = MAX(atop(dmat->maxsize), 1);
438                         pages = MIN(maxpages - bz->total_bpages, pages);
439                         pages = MAX(pages, 1);
440                         if (alloc_bounce_pages(dmat, pages) < pages)
441                                 error = ENOMEM;
442
443                         if ((dmat->flags & BUS_DMA_MIN_ALLOC_COMP) == 0) {
444                                 if (error == 0)
445                                         dmat->flags |= BUS_DMA_MIN_ALLOC_COMP;
446                         } else {
447                                 error = 0;
448                         }
449                 }
450         } else {
451                 *mapp = NULL;
452         }
453         if (error == 0)
454                 dmat->map_count++;
455         CTR4(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p tag flags 0x%x error %d",
456             __func__, dmat, dmat->flags, error);
457         return (error);
458 }
459
460 /*
461  * Destroy a handle for mapping from kva/uva/physical
462  * address space into bus device space.
463  */
464 int
465 bus_dmamap_destroy(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map)
466 {
467         if (map != NULL && map != &nobounce_dmamap) {
468                 if (STAILQ_FIRST(&map->bpages) != NULL) {
469                         CTR3(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p error %d",
470                             __func__, dmat, EBUSY);
471                         return (EBUSY);
472                 }
473                 free(map, M_DEVBUF);
474         }
475         dmat->map_count--;
476         CTR2(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p error 0", __func__, dmat);
477         return (0);
478 }
479
480
481 /*
482  * Allocate a piece of memory that can be efficiently mapped into
483  * bus device space based on the constraints lited in the dma tag.
484  * A dmamap to for use with dmamap_load is also allocated.
485  */
486 int
487 bus_dmamem_alloc(bus_dma_tag_t dmat, void** vaddr, int flags,
488                  bus_dmamap_t *mapp)
489 {
490         int mflags;
491
492         if (flags & BUS_DMA_NOWAIT)
493                 mflags = M_NOWAIT;
494         else
495                 mflags = M_WAITOK;
496
497         /* If we succeed, no mapping/bouncing will be required */
498         *mapp = NULL;
499
500         if (dmat->segments == NULL) {
501                 dmat->segments = (bus_dma_segment_t *)malloc(
502                     sizeof(bus_dma_segment_t) * dmat->nsegments, M_DEVBUF,
503                     mflags);
504                 if (dmat->segments == NULL) {
505                         CTR4(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p tag flags 0x%x error %d",
506                             __func__, dmat, dmat->flags, ENOMEM);
507                         return (ENOMEM);
508                 }
509         }
510         if (flags & BUS_DMA_ZERO)
511                 mflags |= M_ZERO;
512
513         /* 
514          * XXX:
515          * (dmat->alignment < dmat->maxsize) is just a quick hack; the exact
516          * alignment guarantees of malloc need to be nailed down, and the
517          * code below should be rewritten to take that into account.
518          *
519          * In the meantime, we'll warn the user if malloc gets it wrong.
520          */
521         if ((dmat->maxsize <= PAGE_SIZE) &&
522            (dmat->alignment < dmat->maxsize) &&
523             dmat->lowaddr >= ptoa((vm_paddr_t)Maxmem)) {
524                 *vaddr = malloc(dmat->maxsize, M_DEVBUF, mflags);
525         } else {
526                 /*
527                  * XXX Use Contigmalloc until it is merged into this facility
528                  *     and handles multi-seg allocations.  Nobody is doing
529                  *     multi-seg allocations yet though.
530                  * XXX Certain AGP hardware does.
531                  */
532                 *vaddr = contigmalloc(dmat->maxsize, M_DEVBUF, mflags,
533                     0ul, dmat->lowaddr, dmat->alignment? dmat->alignment : 1ul,
534                     dmat->boundary);
535         }
536         if (*vaddr == NULL) {
537                 CTR4(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p tag flags 0x%x error %d",
538                     __func__, dmat, dmat->flags, ENOMEM);
539                 return (ENOMEM);
540         } else if ((uintptr_t)*vaddr & (dmat->alignment - 1)) {
541                 printf("bus_dmamem_alloc failed to align memory properly.\n");
542         }
543         if (flags & BUS_DMA_NOCACHE)
544                 pmap_change_attr((vm_offset_t)*vaddr, dmat->maxsize,
545                     PAT_UNCACHEABLE);
546         CTR4(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p tag flags 0x%x error %d",
547             __func__, dmat, dmat->flags, 0);
548         return (0);
549 }
550
551 /*
552  * Free a piece of memory and it's allociated dmamap, that was allocated
553  * via bus_dmamem_alloc.  Make the same choice for free/contigfree.
554  */
555 void
556 bus_dmamem_free(bus_dma_tag_t dmat, void *vaddr, bus_dmamap_t map)
557 {
558         /*
559          * dmamem does not need to be bounced, so the map should be
560          * NULL
561          */
562         if (map != NULL)
563                 panic("bus_dmamem_free: Invalid map freed\n");
564         pmap_change_attr((vm_offset_t)vaddr, dmat->maxsize, PAT_WRITE_BACK);
565         if ((dmat->maxsize <= PAGE_SIZE) &&
566            (dmat->alignment < dmat->maxsize) &&
567             dmat->lowaddr >= ptoa((vm_paddr_t)Maxmem))
568                 free(vaddr, M_DEVBUF);
569         else {
570                 contigfree(vaddr, dmat->maxsize, M_DEVBUF);
571         }
572         CTR3(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p flags 0x%x", __func__, dmat, dmat->flags);
573 }
574
575 int
576 _bus_dmamap_count_pages(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map, void *buf,
577                         bus_size_t buflen, int flags)
578 {
579         vm_offset_t vaddr;
580         vm_offset_t vendaddr;
581         bus_addr_t paddr;
582
583         if ((map != &nobounce_dmamap && map->pagesneeded == 0)) {
584                 CTR4(KTR_BUSDMA, "lowaddr= %d Maxmem= %d, boundary= %d, "
585                     "alignment= %d", dmat->lowaddr, ptoa((vm_paddr_t)Maxmem),
586                     dmat->boundary, dmat->alignment);
587                 CTR3(KTR_BUSDMA, "map= %p, nobouncemap= %p, pagesneeded= %d",
588                     map, &nobounce_dmamap, map->pagesneeded);
589                 /*
590                  * Count the number of bounce pages
591                  * needed in order to complete this transfer
592                  */
593                 vaddr = (vm_offset_t)buf;
594                 vendaddr = (vm_offset_t)buf + buflen;
595
596                 while (vaddr < vendaddr) {
597                         paddr = pmap_kextract(vaddr);
598                         if (((dmat->flags & BUS_DMA_COULD_BOUNCE) != 0) &&
599                             run_filter(dmat, paddr) != 0) {
600                                 map->pagesneeded++;
601                         }
602                         vaddr += (PAGE_SIZE - ((vm_offset_t)vaddr & PAGE_MASK));
603                 }
604                 CTR1(KTR_BUSDMA, "pagesneeded= %d\n", map->pagesneeded);
605         }
606
607         /* Reserve Necessary Bounce Pages */
608         if (map->pagesneeded != 0) {
609                 mtx_lock(&bounce_lock);
610                 if (flags & BUS_DMA_NOWAIT) {
611                         if (reserve_bounce_pages(dmat, map, 0) != 0) {
612                                 mtx_unlock(&bounce_lock);
613                                 return (ENOMEM);
614                         }
615                 } else {
616                         if (reserve_bounce_pages(dmat, map, 1) != 0) {
617                                 /* Queue us for resources */
618                                 map->dmat = dmat;
619                                 map->buf = buf;
620                                 map->buflen = buflen;
621                                 STAILQ_INSERT_TAIL(&bounce_map_waitinglist,
622                                     map, links);
623                                 mtx_unlock(&bounce_lock);
624                                 return (EINPROGRESS);
625                         }
626                 }
627                 mtx_unlock(&bounce_lock);
628         }
629
630         return (0);
631 }
632
633 /*
634  * Utility function to load a linear buffer.  lastaddrp holds state
635  * between invocations (for multiple-buffer loads).  segp contains
636  * the starting segment on entrace, and the ending segment on exit.
637  * first indicates if this is the first invocation of this function.
638  */
639 static __inline int
640 _bus_dmamap_load_buffer(bus_dma_tag_t dmat,
641                         bus_dmamap_t map,
642                         void *buf, bus_size_t buflen,
643                         pmap_t pmap,
644                         int flags,
645                         bus_addr_t *lastaddrp,
646                         bus_dma_segment_t *segs,
647                         int *segp,
648                         int first)
649 {
650         bus_size_t sgsize;
651         bus_addr_t curaddr, lastaddr, baddr, bmask;
652         vm_offset_t vaddr;
653         int seg, error;
654
655         if (map == NULL)
656                 map = &nobounce_dmamap;
657
658         if ((dmat->flags & BUS_DMA_COULD_BOUNCE) != 0) {
659                 error = _bus_dmamap_count_pages(dmat, map, buf, buflen, flags);
660                 if (error)
661                         return (error);
662         }
663
664         vaddr = (vm_offset_t)buf;
665         lastaddr = *lastaddrp;
666         bmask = ~(dmat->boundary - 1);
667
668         for (seg = *segp; buflen > 0 ; ) {
669                 /*
670                  * Get the physical address for this segment.
671                  */
672                 if (pmap)
673                         curaddr = pmap_extract(pmap, vaddr);
674                 else
675                         curaddr = pmap_kextract(vaddr);
676
677                 /*
678                  * Compute the segment size, and adjust counts.
679                  */
680                 sgsize = PAGE_SIZE - ((u_long)curaddr & PAGE_MASK);
681                 if (sgsize > dmat->maxsegsz)
682                         sgsize = dmat->maxsegsz;
683                 if (buflen < sgsize)
684                         sgsize = buflen;
685
686                 /*
687                  * Make sure we don't cross any boundaries.
688                  */
689                 if (dmat->boundary > 0) {
690                         baddr = (curaddr + dmat->boundary) & bmask;
691                         if (sgsize > (baddr - curaddr))
692                                 sgsize = (baddr - curaddr);
693                 }
694
695                 if (((dmat->flags & BUS_DMA_COULD_BOUNCE) != 0) &&
696                     map->pagesneeded != 0 && run_filter(dmat, curaddr))
697                         curaddr = add_bounce_page(dmat, map, vaddr, sgsize);
698
699                 /*
700                  * Insert chunk into a segment, coalescing with
701                  * previous segment if possible.
702                  */
703                 if (first) {
704                         segs[seg].ds_addr = curaddr;
705                         segs[seg].ds_len = sgsize;
706                         first = 0;
707                 } else {
708                         if (curaddr == lastaddr &&
709                             (segs[seg].ds_len + sgsize) <= dmat->maxsegsz &&
710                             (dmat->boundary == 0 ||
711                              (segs[seg].ds_addr & bmask) == (curaddr & bmask)))
712                                 segs[seg].ds_len += sgsize;
713                         else {
714                                 if (++seg >= dmat->nsegments)
715                                         break;
716                                 segs[seg].ds_addr = curaddr;
717                                 segs[seg].ds_len = sgsize;
718                         }
719                 }
720
721                 lastaddr = curaddr + sgsize;
722                 vaddr += sgsize;
723                 buflen -= sgsize;
724         }
725
726         *segp = seg;
727         *lastaddrp = lastaddr;
728
729         /*
730          * Did we fit?
731          */
732         return (buflen != 0 ? EFBIG : 0); /* XXX better return value here? */
733 }
734
735 /*
736  * Map the buffer buf into bus space using the dmamap map.
737  */
738 int
739 bus_dmamap_load(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map, void *buf,
740                 bus_size_t buflen, bus_dmamap_callback_t *callback,
741                 void *callback_arg, int flags)
742 {
743         bus_addr_t              lastaddr = 0;
744         int                     error, nsegs = 0;
745
746         if (map != NULL) {
747                 flags |= BUS_DMA_WAITOK;
748                 map->callback = callback;
749                 map->callback_arg = callback_arg;
750         }
751
752         error = _bus_dmamap_load_buffer(dmat, map, buf, buflen, NULL, flags,
753              &lastaddr, dmat->segments, &nsegs, 1);
754
755         CTR5(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p tag flags 0x%x error %d nsegs %d",
756             __func__, dmat, dmat->flags, error, nsegs + 1);
757
758         if (error == EINPROGRESS) {
759                 return (error);
760         }
761
762         if (error)
763                 (*callback)(callback_arg, dmat->segments, 0, error);
764         else
765                 (*callback)(callback_arg, dmat->segments, nsegs + 1, 0);
766
767         /*
768          * Return ENOMEM to the caller so that it can pass it up the stack.
769          * This error only happens when NOWAIT is set, so deferal is disabled.
770          */
771         if (error == ENOMEM)
772                 return (error);
773
774         return (0);
775 }
776
777
778 /*
779  * Like _bus_dmamap_load(), but for mbufs.
780  */
781 static __inline int
782 _bus_dmamap_load_mbuf_sg(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map,
783                         struct mbuf *m0, bus_dma_segment_t *segs, int *nsegs,
784                         int flags)
785 {
786         int error;
787
788         M_ASSERTPKTHDR(m0);
789
790         flags |= BUS_DMA_NOWAIT;
791         *nsegs = 0;
792         error = 0;
793         if (m0->m_pkthdr.len <= dmat->maxsize) {
794                 int first = 1;
795                 bus_addr_t lastaddr = 0;
796                 struct mbuf *m;
797
798                 for (m = m0; m != NULL && error == 0; m = m->m_next) {
799                         if (m->m_len > 0) {
800                                 error = _bus_dmamap_load_buffer(dmat, map,
801                                                 m->m_data, m->m_len,
802                                                 NULL, flags, &lastaddr,
803                                                 segs, nsegs, first);
804                                 first = 0;
805                         }
806                 }
807         } else {
808                 error = EINVAL;
809         }
810
811         /* XXX FIXME: Having to increment nsegs is really annoying */
812         ++*nsegs;
813         CTR5(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p tag flags 0x%x error %d nsegs %d",
814             __func__, dmat, dmat->flags, error, *nsegs);
815         return (error);
816 }
817
818 int
819 bus_dmamap_load_mbuf(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map,
820                      struct mbuf *m0,
821                      bus_dmamap_callback2_t *callback, void *callback_arg,
822                      int flags)
823 {
824         int nsegs, error;
825
826         error = _bus_dmamap_load_mbuf_sg(dmat, map, m0, dmat->segments, &nsegs,
827             flags);
828
829         if (error) {
830                 /* force "no valid mappings" in callback */
831                 (*callback)(callback_arg, dmat->segments, 0, 0, error);
832         } else {
833                 (*callback)(callback_arg, dmat->segments,
834                             nsegs, m0->m_pkthdr.len, error);
835         }
836         CTR5(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p tag flags 0x%x error %d nsegs %d",
837             __func__, dmat, dmat->flags, error, nsegs);
838         return (error);
839 }
840
841 int
842 bus_dmamap_load_mbuf_sg(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map,
843                         struct mbuf *m0, bus_dma_segment_t *segs, int *nsegs,
844                         int flags)
845 {
846         return (_bus_dmamap_load_mbuf_sg(dmat, map, m0, segs, nsegs, flags));
847 }
848
849 /*
850  * Like _bus_dmamap_load(), but for uios.
851  */
852 int
853 bus_dmamap_load_uio(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map,
854                     struct uio *uio,
855                     bus_dmamap_callback2_t *callback, void *callback_arg,
856                     int flags)
857 {
858         bus_addr_t lastaddr;
859         int nsegs, error, first, i;
860         bus_size_t resid;
861         struct iovec *iov;
862         pmap_t pmap;
863
864         flags |= BUS_DMA_NOWAIT;
865         resid = uio->uio_resid;
866         iov = uio->uio_iov;
867
868         if (uio->uio_segflg == UIO_USERSPACE) {
869                 KASSERT(uio->uio_td != NULL,
870                         ("bus_dmamap_load_uio: USERSPACE but no proc"));
871                 pmap = vmspace_pmap(uio->uio_td->td_proc->p_vmspace);
872         } else
873                 pmap = NULL;
874
875         nsegs = 0;
876         error = 0;
877         first = 1;
878         lastaddr = (bus_addr_t) 0;
879         for (i = 0; i < uio->uio_iovcnt && resid != 0 && !error; i++) {
880                 /*
881                  * Now at the first iovec to load.  Load each iovec
882                  * until we have exhausted the residual count.
883                  */
884                 bus_size_t minlen =
885                         resid < iov[i].iov_len ? resid : iov[i].iov_len;
886                 caddr_t addr = (caddr_t) iov[i].iov_base;
887
888                 if (minlen > 0) {
889                         error = _bus_dmamap_load_buffer(dmat, map,
890                                         addr, minlen, pmap, flags, &lastaddr,
891                                         dmat->segments, &nsegs, first);
892                         first = 0;
893
894                         resid -= minlen;
895                 }
896         }
897
898         if (error) {
899                 /* force "no valid mappings" in callback */
900                 (*callback)(callback_arg, dmat->segments, 0, 0, error);
901         } else {
902                 (*callback)(callback_arg, dmat->segments,
903                             nsegs+1, uio->uio_resid, error);
904         }
905         CTR5(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p tag flags 0x%x error %d nsegs %d",
906             __func__, dmat, dmat->flags, error, nsegs + 1);
907         return (error);
908 }
909
910 /*
911  * Release the mapping held by map.
912  */
913 void
914 _bus_dmamap_unload(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map)
915 {
916         struct bounce_page *bpage;
917
918         while ((bpage = STAILQ_FIRST(&map->bpages)) != NULL) {
919                 STAILQ_REMOVE_HEAD(&map->bpages, links);
920                 free_bounce_page(dmat, bpage);
921         }
922 }
923
924 void
925 _bus_dmamap_sync(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map, bus_dmasync_op_t op)
926 {
927         struct bounce_page *bpage;
928
929         if ((bpage = STAILQ_FIRST(&map->bpages)) != NULL) {
930                 /*
931                  * Handle data bouncing.  We might also
932                  * want to add support for invalidating
933                  * the caches on broken hardware
934                  */
935                 CTR4(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p tag flags 0x%x op 0x%x "
936                     "performing bounce", __func__, op, dmat, dmat->flags);
937
938                 if (op & BUS_DMASYNC_PREWRITE) {
939                         while (bpage != NULL) {
940                                 bcopy((void *)bpage->datavaddr,
941                                       (void *)bpage->vaddr,
942                                       bpage->datacount);
943                                 bpage = STAILQ_NEXT(bpage, links);
944                         }
945                         dmat->bounce_zone->total_bounced++;
946                 }
947
948                 if (op & BUS_DMASYNC_POSTREAD) {
949                         while (bpage != NULL) {
950                                 bcopy((void *)bpage->vaddr,
951                                       (void *)bpage->datavaddr,
952                                       bpage->datacount);
953                                 bpage = STAILQ_NEXT(bpage, links);
954                         }
955                         dmat->bounce_zone->total_bounced++;
956                 }
957         }
958 }
959
960 static void
961 init_bounce_pages(void *dummy __unused)
962 {
963
964         total_bpages = 0;
965         STAILQ_INIT(&bounce_zone_list);
966         STAILQ_INIT(&bounce_map_waitinglist);
967         STAILQ_INIT(&bounce_map_callbacklist);
968         mtx_init(&bounce_lock, "bounce pages lock", NULL, MTX_DEF);
969 }
970 SYSINIT(bpages, SI_SUB_LOCK, SI_ORDER_ANY, init_bounce_pages, NULL);
971
972 static struct sysctl_ctx_list *
973 busdma_sysctl_tree(struct bounce_zone *bz)
974 {
975         return (&bz->sysctl_tree);
976 }
977
978 static struct sysctl_oid *
979 busdma_sysctl_tree_top(struct bounce_zone *bz)
980 {
981         return (bz->sysctl_tree_top);
982 }
983
984 static int
985 alloc_bounce_zone(bus_dma_tag_t dmat)
986 {
987         struct bounce_zone *bz;
988
989         /* Check to see if we already have a suitable zone */
990         STAILQ_FOREACH(bz, &bounce_zone_list, links) {
991                 if ((dmat->alignment <= bz->alignment)
992                  && (dmat->boundary <= bz->boundary)
993                  && (dmat->lowaddr >= bz->lowaddr)) {
994                         dmat->bounce_zone = bz;
995                         return (0);
996                 }
997         }
998
999         if ((bz = (struct bounce_zone *)malloc(sizeof(*bz), M_DEVBUF,
1000             M_NOWAIT | M_ZERO)) == NULL)
1001                 return (ENOMEM);
1002
1003         STAILQ_INIT(&bz->bounce_page_list);
1004         bz->free_bpages = 0;
1005         bz->reserved_bpages = 0;
1006         bz->active_bpages = 0;
1007         bz->lowaddr = dmat->lowaddr;
1008         bz->alignment = dmat->alignment;
1009         bz->boundary = dmat->boundary;
1010         snprintf(bz->zoneid, 8, "zone%d", busdma_zonecount);
1011         busdma_zonecount++;
1012         snprintf(bz->lowaddrid, 18, "%#jx", (uintmax_t)bz->lowaddr);
1013         STAILQ_INSERT_TAIL(&bounce_zone_list, bz, links);
1014         dmat->bounce_zone = bz;
1015
1016         sysctl_ctx_init(&bz->sysctl_tree);
1017         bz->sysctl_tree_top = SYSCTL_ADD_NODE(&bz->sysctl_tree,
1018             SYSCTL_STATIC_CHILDREN(_hw_busdma), OID_AUTO, bz->zoneid,
1019             CTLFLAG_RD, 0, "");
1020         if (bz->sysctl_tree_top == NULL) {
1021                 sysctl_ctx_free(&bz->sysctl_tree);
1022                 return (0);     /* XXX error code? */
1023         }
1024
1025         SYSCTL_ADD_INT(busdma_sysctl_tree(bz),
1026             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
1027             "total_bpages", CTLFLAG_RD, &bz->total_bpages, 0,
1028             "Total bounce pages");
1029         SYSCTL_ADD_INT(busdma_sysctl_tree(bz),
1030             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
1031             "free_bpages", CTLFLAG_RD, &bz->free_bpages, 0,
1032             "Free bounce pages");
1033         SYSCTL_ADD_INT(busdma_sysctl_tree(bz),
1034             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
1035             "reserved_bpages", CTLFLAG_RD, &bz->reserved_bpages, 0,
1036             "Reserved bounce pages");
1037         SYSCTL_ADD_INT(busdma_sysctl_tree(bz),
1038             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
1039             "active_bpages", CTLFLAG_RD, &bz->active_bpages, 0,
1040             "Active bounce pages");
1041         SYSCTL_ADD_INT(busdma_sysctl_tree(bz),
1042             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
1043             "total_bounced", CTLFLAG_RD, &bz->total_bounced, 0,
1044             "Total bounce requests");
1045         SYSCTL_ADD_INT(busdma_sysctl_tree(bz),
1046             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
1047             "total_deferred", CTLFLAG_RD, &bz->total_deferred, 0,
1048             "Total bounce requests that were deferred");
1049         SYSCTL_ADD_STRING(busdma_sysctl_tree(bz),
1050             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
1051             "lowaddr", CTLFLAG_RD, bz->lowaddrid, 0, "");
1052         SYSCTL_ADD_INT(busdma_sysctl_tree(bz),
1053             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
1054             "alignment", CTLFLAG_RD, &bz->alignment, 0, "");
1055         SYSCTL_ADD_INT(busdma_sysctl_tree(bz),
1056             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
1057             "boundary", CTLFLAG_RD, &bz->boundary, 0, "");
1058
1059         return (0);
1060 }
1061
1062 static int
1063 alloc_bounce_pages(bus_dma_tag_t dmat, u_int numpages)
1064 {
1065         struct bounce_zone *bz;
1066         int count;
1067
1068         bz = dmat->bounce_zone;
1069         count = 0;
1070         while (numpages > 0) {
1071                 struct bounce_page *bpage;
1072
1073                 bpage = (struct bounce_page *)malloc(sizeof(*bpage), M_DEVBUF,
1074                                                      M_NOWAIT | M_ZERO);
1075
1076                 if (bpage == NULL)
1077                         break;
1078                 bpage->vaddr = (vm_offset_t)contigmalloc(PAGE_SIZE, M_DEVBUF,
1079                                                          M_NOWAIT, 0ul,
1080                                                          bz->lowaddr,
1081                                                          PAGE_SIZE,
1082                                                          bz->boundary);
1083                 if (bpage->vaddr == 0) {
1084                         free(bpage, M_DEVBUF);
1085                         break;
1086                 }
1087                 bpage->busaddr = pmap_kextract(bpage->vaddr);
1088                 mtx_lock(&bounce_lock);
1089                 STAILQ_INSERT_TAIL(&bz->bounce_page_list, bpage, links);
1090                 total_bpages++;
1091                 bz->total_bpages++;
1092                 bz->free_bpages++;
1093                 mtx_unlock(&bounce_lock);
1094                 count++;
1095                 numpages--;
1096         }
1097         return (count);
1098 }
1099
1100 static int
1101 reserve_bounce_pages(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map, int commit)
1102 {
1103         struct bounce_zone *bz;
1104         int pages;
1105
1106         mtx_assert(&bounce_lock, MA_OWNED);
1107         bz = dmat->bounce_zone;
1108         pages = MIN(bz->free_bpages, map->pagesneeded - map->pagesreserved);
1109         if (commit == 0 && map->pagesneeded > (map->pagesreserved + pages))
1110                 return (map->pagesneeded - (map->pagesreserved + pages));
1111         bz->free_bpages -= pages;
1112         bz->reserved_bpages += pages;
1113         map->pagesreserved += pages;
1114         pages = map->pagesneeded - map->pagesreserved;
1115
1116         return (pages);
1117 }
1118
1119 static bus_addr_t
1120 add_bounce_page(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map, vm_offset_t vaddr,
1121                 bus_size_t size)
1122 {
1123         struct bounce_zone *bz;
1124         struct bounce_page *bpage;
1125
1126         KASSERT(dmat->bounce_zone != NULL, ("no bounce zone in dma tag"));
1127         KASSERT(map != NULL && map != &nobounce_dmamap,
1128             ("add_bounce_page: bad map %p", map));
1129
1130         bz = dmat->bounce_zone;
1131         if (map->pagesneeded == 0)
1132                 panic("add_bounce_page: map doesn't need any pages");
1133         map->pagesneeded--;
1134
1135         if (map->pagesreserved == 0)
1136                 panic("add_bounce_page: map doesn't need any pages");
1137         map->pagesreserved--;
1138
1139         mtx_lock(&bounce_lock);
1140         bpage = STAILQ_FIRST(&bz->bounce_page_list);
1141         if (bpage == NULL)
1142                 panic("add_bounce_page: free page list is empty");
1143
1144         STAILQ_REMOVE_HEAD(&bz->bounce_page_list, links);
1145         bz->reserved_bpages--;
1146         bz->active_bpages++;
1147         mtx_unlock(&bounce_lock);
1148
1149         bpage->datavaddr = vaddr;
1150         bpage->datacount = size;
1151         STAILQ_INSERT_TAIL(&(map->bpages), bpage, links);
1152         return (bpage->busaddr);
1153 }
1154
1155 static void
1156 free_bounce_page(bus_dma_tag_t dmat, struct bounce_page *bpage)
1157 {
1158         struct bus_dmamap *map;
1159         struct bounce_zone *bz;
1160
1161         bz = dmat->bounce_zone;
1162         bpage->datavaddr = 0;
1163         bpage->datacount = 0;
1164
1165         mtx_lock(&bounce_lock);
1166         STAILQ_INSERT_HEAD(&bz->bounce_page_list, bpage, links);
1167         bz->free_bpages++;
1168         bz->active_bpages--;
1169         if ((map = STAILQ_FIRST(&bounce_map_waitinglist)) != NULL) {
1170                 if (reserve_bounce_pages(map->dmat, map, 1) == 0) {
1171                         STAILQ_REMOVE_HEAD(&bounce_map_waitinglist, links);
1172                         STAILQ_INSERT_TAIL(&bounce_map_callbacklist,
1173                                            map, links);
1174                         busdma_swi_pending = 1;
1175                         bz->total_deferred++;
1176                         swi_sched(vm_ih, 0);
1177                 }
1178         }
1179         mtx_unlock(&bounce_lock);
1180 }
1181
1182 void
1183 busdma_swi(void)
1184 {
1185         bus_dma_tag_t dmat;
1186         struct bus_dmamap *map;
1187
1188         mtx_lock(&bounce_lock);
1189         while ((map = STAILQ_FIRST(&bounce_map_callbacklist)) != NULL) {
1190                 STAILQ_REMOVE_HEAD(&bounce_map_callbacklist, links);
1191                 mtx_unlock(&bounce_lock);
1192                 dmat = map->dmat;
1193                 (dmat->lockfunc)(dmat->lockfuncarg, BUS_DMA_LOCK);
1194                 bus_dmamap_load(map->dmat, map, map->buf, map->buflen,
1195                                 map->callback, map->callback_arg, /*flags*/0);
1196                 (dmat->lockfunc)(dmat->lockfuncarg, BUS_DMA_UNLOCK);
1197                 mtx_lock(&bounce_lock);
1198         }
1199         mtx_unlock(&bounce_lock);
1200 }