]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/stable/9.git/blob - sys/powerpc/powerpc/busdma_machdep.c
MFC r363988:
[FreeBSD/stable/9.git] / sys / powerpc / powerpc / 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 /*
28  * From amd64/busdma_machdep.c, r204214
29  */
30
31 #include <sys/cdefs.h>
32 __FBSDID("$FreeBSD$");
33
34 #include <sys/param.h>
35 #include <sys/systm.h>
36 #include <sys/malloc.h>
37 #include <sys/bus.h>
38 #include <sys/interrupt.h>
39 #include <sys/kernel.h>
40 #include <sys/ktr.h>
41 #include <sys/lock.h>
42 #include <sys/proc.h>
43 #include <sys/memdesc.h>
44 #include <sys/mutex.h>
45 #include <sys/sysctl.h>
46 #include <sys/uio.h>
47
48 #include <vm/vm.h>
49 #include <vm/vm_extern.h>
50 #include <vm/vm_kern.h>
51 #include <vm/vm_page.h>
52 #include <vm/vm_map.h>
53
54 #include <machine/atomic.h>
55 #include <machine/bus.h>
56 #include <machine/md_var.h>
57
58 #include "iommu_if.h"
59
60 #define MAX_BPAGES MIN(8192, physmem/40)
61
62 struct bounce_zone;
63
64 struct bus_dma_tag {
65         bus_dma_tag_t     parent;
66         bus_size_t        alignment;
67         bus_size_t        boundary;
68         bus_addr_t        lowaddr;
69         bus_addr_t        highaddr;
70         bus_dma_filter_t *filter;
71         void             *filterarg;
72         bus_size_t        maxsize;
73         u_int             nsegments;
74         bus_size_t        maxsegsz;
75         int               flags;
76         int               ref_count;
77         int               map_count;
78         bus_dma_lock_t   *lockfunc;
79         void             *lockfuncarg;
80         struct bounce_zone *bounce_zone;
81         device_t          iommu;
82         void             *iommu_cookie;
83 };
84
85 struct bounce_page {
86         vm_offset_t     vaddr;          /* kva of bounce buffer */
87         bus_addr_t      busaddr;        /* Physical address */
88         vm_offset_t     datavaddr;      /* kva of client data */
89         bus_addr_t      dataaddr;       /* client physical address */
90         bus_size_t      datacount;      /* client data count */
91         STAILQ_ENTRY(bounce_page) links;
92 };
93
94 int busdma_swi_pending;
95
96 struct bounce_zone {
97         STAILQ_ENTRY(bounce_zone) links;
98         STAILQ_HEAD(bp_list, bounce_page) bounce_page_list;
99         int             total_bpages;
100         int             free_bpages;
101         int             reserved_bpages;
102         int             active_bpages;
103         int             total_bounced;
104         int             total_deferred;
105         int             map_count;
106         bus_size_t      alignment;
107         bus_addr_t      lowaddr;
108         char            zoneid[8];
109         char            lowaddrid[20];
110         struct sysctl_ctx_list sysctl_tree;
111         struct sysctl_oid *sysctl_tree_top;
112 };
113
114 static struct mtx bounce_lock;
115 static int total_bpages;
116 static int busdma_zonecount;
117 static STAILQ_HEAD(, bounce_zone) bounce_zone_list;
118
119 static SYSCTL_NODE(_hw, OID_AUTO, busdma, CTLFLAG_RD, 0, "Busdma parameters");
120 SYSCTL_INT(_hw_busdma, OID_AUTO, total_bpages, CTLFLAG_RD, &total_bpages, 0,
121            "Total bounce pages");
122
123 struct bus_dmamap {
124         struct bp_list         bpages;
125         int                    pagesneeded;
126         int                    pagesreserved;
127         bus_dma_tag_t          dmat;
128         struct memdesc         mem;
129         bus_dma_segment_t     *segments;
130         int                    nsegs;
131         bus_dmamap_callback_t *callback;
132         void                  *callback_arg;
133         STAILQ_ENTRY(bus_dmamap) links;
134         int                    contigalloc;
135 };
136
137 static STAILQ_HEAD(, bus_dmamap) bounce_map_waitinglist;
138 static STAILQ_HEAD(, bus_dmamap) bounce_map_callbacklist;
139
140 static void init_bounce_pages(void *dummy);
141 static int alloc_bounce_zone(bus_dma_tag_t dmat);
142 static int alloc_bounce_pages(bus_dma_tag_t dmat, u_int numpages);
143 static int reserve_bounce_pages(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map,
144                                 int commit);
145 static bus_addr_t add_bounce_page(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map,
146                                   vm_offset_t vaddr, bus_addr_t addr,
147                                   bus_size_t size);
148 static void free_bounce_page(bus_dma_tag_t dmat, struct bounce_page *bpage);
149 static __inline int run_filter(bus_dma_tag_t dmat, bus_addr_t paddr);
150
151 /*
152  * Return true if a match is made.
153  *
154  * To find a match walk the chain of bus_dma_tag_t's looking for 'paddr'.
155  *
156  * If paddr is within the bounds of the dma tag then call the filter callback
157  * to check for a match, if there is no filter callback then assume a match.
158  */
159 static __inline int
160 run_filter(bus_dma_tag_t dmat, bus_addr_t paddr)
161 {
162         int retval;
163
164         retval = 0;
165
166         do {
167                 if (dmat->filter == NULL && dmat->iommu == NULL &&
168                     paddr > dmat->lowaddr && paddr <= dmat->highaddr)
169                         retval = 1;
170                 if (dmat->filter == NULL &&
171                     (paddr & (dmat->alignment - 1)) != 0)
172                         retval = 1;
173                 if (dmat->filter != NULL &&
174                     (*dmat->filter)(dmat->filterarg, paddr) != 0)
175                         retval = 1;
176
177                 dmat = dmat->parent;            
178         } while (retval == 0 && dmat != NULL);
179         return (retval);
180 }
181
182 /*
183  * Convenience function for manipulating driver locks from busdma (during
184  * busdma_swi, for example).  Drivers that don't provide their own locks
185  * should specify &Giant to dmat->lockfuncarg.  Drivers that use their own
186  * non-mutex locking scheme don't have to use this at all.
187  */
188 void
189 busdma_lock_mutex(void *arg, bus_dma_lock_op_t op)
190 {
191         struct mtx *dmtx;
192
193         dmtx = (struct mtx *)arg;
194         switch (op) {
195         case BUS_DMA_LOCK:
196                 mtx_lock(dmtx);
197                 break;
198         case BUS_DMA_UNLOCK:
199                 mtx_unlock(dmtx);
200                 break;
201         default:
202                 panic("Unknown operation 0x%x for busdma_lock_mutex!", op);
203         }
204 }
205
206 /*
207  * dflt_lock should never get called.  It gets put into the dma tag when
208  * lockfunc == NULL, which is only valid if the maps that are associated
209  * with the tag are meant to never be defered.
210  * XXX Should have a way to identify which driver is responsible here.
211  */
212 static void
213 dflt_lock(void *arg, bus_dma_lock_op_t op)
214 {
215         panic("driver error: busdma dflt_lock called");
216 }
217
218 #define BUS_DMA_COULD_BOUNCE    BUS_DMA_BUS3
219 #define BUS_DMA_MIN_ALLOC_COMP  BUS_DMA_BUS4
220 /*
221  * Allocate a device specific dma_tag.
222  */
223 int
224 bus_dma_tag_create(bus_dma_tag_t parent, bus_size_t alignment,
225                    bus_size_t boundary, bus_addr_t lowaddr,
226                    bus_addr_t highaddr, bus_dma_filter_t *filter,
227                    void *filterarg, bus_size_t maxsize, int nsegments,
228                    bus_size_t maxsegsz, int flags, bus_dma_lock_t *lockfunc,
229                    void *lockfuncarg, bus_dma_tag_t *dmat)
230 {
231         bus_dma_tag_t newtag;
232         int error = 0;
233
234         /* Basic sanity checking */
235         if (boundary != 0 && boundary < maxsegsz)
236                 maxsegsz = boundary;
237
238         if (maxsegsz == 0) {
239                 return (EINVAL);
240         }
241
242         /* Return a NULL tag on failure */
243         *dmat = NULL;
244
245         newtag = (bus_dma_tag_t)malloc(sizeof(*newtag), M_DEVBUF,
246             M_ZERO | M_NOWAIT);
247         if (newtag == NULL) {
248                 CTR4(KTR_BUSDMA, "%s returned tag %p tag flags 0x%x error %d",
249                     __func__, newtag, 0, error);
250                 return (ENOMEM);
251         }
252
253         newtag->parent = parent;
254         newtag->alignment = alignment;
255         newtag->boundary = boundary;
256         newtag->lowaddr = trunc_page((vm_paddr_t)lowaddr) + (PAGE_SIZE - 1);
257         newtag->highaddr = trunc_page((vm_paddr_t)highaddr) + (PAGE_SIZE - 1);
258         newtag->filter = filter;
259         newtag->filterarg = filterarg;
260         newtag->maxsize = maxsize;
261         newtag->nsegments = nsegments;
262         newtag->maxsegsz = maxsegsz;
263         newtag->flags = flags;
264         newtag->ref_count = 1; /* Count ourself */
265         newtag->map_count = 0;
266         if (lockfunc != NULL) {
267                 newtag->lockfunc = lockfunc;
268                 newtag->lockfuncarg = lockfuncarg;
269         } else {
270                 newtag->lockfunc = dflt_lock;
271                 newtag->lockfuncarg = NULL;
272         }
273
274         /* Take into account any restrictions imposed by our parent tag */
275         if (parent != NULL) {
276                 newtag->lowaddr = MIN(parent->lowaddr, newtag->lowaddr);
277                 newtag->highaddr = MAX(parent->highaddr, newtag->highaddr);
278                 if (newtag->boundary == 0)
279                         newtag->boundary = parent->boundary;
280                 else if (parent->boundary != 0)
281                         newtag->boundary = MIN(parent->boundary,
282                                                newtag->boundary);
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                 newtag->iommu = parent->iommu;
295                 newtag->iommu_cookie = parent->iommu_cookie;
296         }
297
298         if (newtag->lowaddr < ptoa((vm_paddr_t)Maxmem) && newtag->iommu == NULL)
299                 newtag->flags |= BUS_DMA_COULD_BOUNCE;
300
301         if (newtag->alignment > 1)
302                 newtag->flags |= BUS_DMA_COULD_BOUNCE;
303
304         if (((newtag->flags & BUS_DMA_COULD_BOUNCE) != 0) &&
305             (flags & BUS_DMA_ALLOCNOW) != 0) {
306                 struct bounce_zone *bz;
307
308                 /* Must bounce */
309
310                 if ((error = alloc_bounce_zone(newtag)) != 0) {
311                         free(newtag, M_DEVBUF);
312                         return (error);
313                 }
314                 bz = newtag->bounce_zone;
315
316                 if (ptoa(bz->total_bpages) < maxsize) {
317                         int pages;
318
319                         pages = atop(maxsize) - bz->total_bpages;
320
321                         /* Add pages to our bounce pool */
322                         if (alloc_bounce_pages(newtag, pages) < pages)
323                                 error = ENOMEM;
324                 }
325                 /* Performed initial allocation */
326                 newtag->flags |= BUS_DMA_MIN_ALLOC_COMP;
327         }
328         
329         if (error != 0) {
330                 free(newtag, M_DEVBUF);
331         } else {
332                 *dmat = newtag;
333         }
334         CTR4(KTR_BUSDMA, "%s returned tag %p tag flags 0x%x error %d",
335             __func__, newtag, (newtag != NULL ? newtag->flags : 0), error);
336         return (error);
337 }
338
339 int
340 bus_dma_tag_destroy(bus_dma_tag_t dmat)
341 {
342         bus_dma_tag_t dmat_copy;
343         int error;
344
345         error = 0;
346         dmat_copy = dmat;
347
348         if (dmat != NULL) {
349
350                 if (dmat->map_count != 0) {
351                         error = EBUSY;
352                         goto out;
353                 }
354
355                 while (dmat != NULL) {
356                         bus_dma_tag_t parent;
357
358                         parent = dmat->parent;
359                         atomic_subtract_int(&dmat->ref_count, 1);
360                         if (dmat->ref_count == 0) {
361                                 free(dmat, M_DEVBUF);
362                                 /*
363                                  * Last reference count, so
364                                  * release our reference
365                                  * count on our parent.
366                                  */
367                                 dmat = parent;
368                         } else
369                                 dmat = NULL;
370                 }
371         }
372 out:
373         CTR3(KTR_BUSDMA, "%s tag %p error %d", __func__, dmat_copy, error);
374         return (error);
375 }
376
377 /*
378  * Allocate a handle for mapping from kva/uva/physical
379  * address space into bus device space.
380  */
381 int
382 bus_dmamap_create(bus_dma_tag_t dmat, int flags, bus_dmamap_t *mapp)
383 {
384         int error;
385
386         error = 0;
387
388         *mapp = (bus_dmamap_t)malloc(sizeof(**mapp), M_DEVBUF,
389                                      M_NOWAIT | M_ZERO);
390         if (*mapp == 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                 /* Initialize the new map */
415                 STAILQ_INIT(&((*mapp)->bpages));
416
417                 /*
418                  * Attempt to add pages to our pool on a per-instance
419                  * basis up to a sane limit.
420                  */
421                 if (dmat->alignment > 1)
422                         maxpages = MAX_BPAGES;
423                 else
424                         maxpages = MIN(MAX_BPAGES, Maxmem -atop(dmat->lowaddr));
425                 if ((dmat->flags & BUS_DMA_MIN_ALLOC_COMP) == 0
426                  || (bz->map_count > 0 && bz->total_bpages < maxpages)) {
427                         int pages;
428
429                         pages = MAX(atop(dmat->maxsize), 1);
430                         pages = MIN(maxpages - bz->total_bpages, pages);
431                         pages = MAX(pages, 1);
432                         if (alloc_bounce_pages(dmat, pages) < pages)
433                                 error = ENOMEM;
434
435                         if ((dmat->flags & BUS_DMA_MIN_ALLOC_COMP) == 0) {
436                                 if (error == 0)
437                                         dmat->flags |= BUS_DMA_MIN_ALLOC_COMP;
438                         } else {
439                                 error = 0;
440                         }
441                 }
442                 bz->map_count++;
443         }
444
445         (*mapp)->nsegs = 0;
446         (*mapp)->segments = (bus_dma_segment_t *)malloc(
447             sizeof(bus_dma_segment_t) * dmat->nsegments, M_DEVBUF,
448             M_NOWAIT);
449         if ((*mapp)->segments == NULL) {
450                 CTR3(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p error %d",
451                     __func__, dmat, ENOMEM);
452                 return (ENOMEM);
453         }
454
455         if (error == 0)
456                 dmat->map_count++;
457         CTR4(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p tag flags 0x%x error %d",
458             __func__, dmat, dmat->flags, error);
459         return (error);
460 }
461
462 /*
463  * Destroy a handle for mapping from kva/uva/physical
464  * address space into bus device space.
465  */
466 int
467 bus_dmamap_destroy(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map)
468 {
469         if (dmat->flags & BUS_DMA_COULD_BOUNCE) {
470                 if (STAILQ_FIRST(&map->bpages) != NULL) {
471                         CTR3(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p error %d",
472                             __func__, dmat, EBUSY);
473                         return (EBUSY);
474                 }
475                 if (dmat->bounce_zone)
476                         dmat->bounce_zone->map_count--;
477         }
478         free(map->segments, M_DEVBUF);
479         free(map, M_DEVBUF);
480         dmat->map_count--;
481         CTR2(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p error 0", __func__, dmat);
482         return (0);
483 }
484
485
486 /*
487  * Allocate a piece of memory that can be efficiently mapped into
488  * bus device space based on the constraints lited in the dma tag.
489  * A dmamap to for use with dmamap_load is also allocated.
490  */
491 int
492 bus_dmamem_alloc(bus_dma_tag_t dmat, void** vaddr, int flags,
493                  bus_dmamap_t *mapp)
494 {
495         vm_memattr_t attr;
496         int mflags;
497
498         if (flags & BUS_DMA_NOWAIT)
499                 mflags = M_NOWAIT;
500         else
501                 mflags = M_WAITOK;
502
503         bus_dmamap_create(dmat, flags, mapp);
504
505         if (flags & BUS_DMA_ZERO)
506                 mflags |= M_ZERO;
507 #ifdef NOTYET
508         if (flags & BUS_DMA_NOCACHE)
509                 attr = VM_MEMATTR_UNCACHEABLE;
510         else
511 #endif
512                 attr = VM_MEMATTR_DEFAULT;
513
514         /* 
515          * XXX:
516          * (dmat->alignment < dmat->maxsize) is just a quick hack; the exact
517          * alignment guarantees of malloc need to be nailed down, and the
518          * code below should be rewritten to take that into account.
519          *
520          * In the meantime, we'll warn the user if malloc gets it wrong.
521          */
522         if ((dmat->maxsize <= PAGE_SIZE) &&
523            (dmat->alignment < dmat->maxsize) &&
524             dmat->lowaddr >= ptoa((vm_paddr_t)Maxmem) &&
525             attr == VM_MEMATTR_DEFAULT) {
526                 *vaddr = malloc(dmat->maxsize, M_DEVBUF, mflags);
527         } else {
528                 /*
529                  * XXX Use Contigmalloc until it is merged into this facility
530                  *     and handles multi-seg allocations.  Nobody is doing
531                  *     multi-seg allocations yet though.
532                  * XXX Certain AGP hardware does.
533                  */
534                 *vaddr = (void *)kmem_alloc_contig(kernel_map, dmat->maxsize,
535                     mflags, 0ul, dmat->lowaddr, dmat->alignment ?
536                     dmat->alignment : 1ul, dmat->boundary, attr);
537                 (*mapp)->contigalloc = 1;
538         }
539         if (*vaddr == NULL) {
540                 CTR4(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p tag flags 0x%x error %d",
541                     __func__, dmat, dmat->flags, ENOMEM);
542                 return (ENOMEM);
543         } else if (vtophys(*vaddr) & (dmat->alignment - 1)) {
544                 printf("bus_dmamem_alloc failed to align memory properly.\n");
545         }
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         if (!map->contigalloc)
560                 free(vaddr, M_DEVBUF);
561         else
562                 kmem_free(kernel_map, (vm_offset_t)vaddr, dmat->maxsize);
563         bus_dmamap_destroy(dmat, map);
564         CTR3(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p flags 0x%x", __func__, dmat, dmat->flags);
565 }
566
567 static void
568 _bus_dmamap_count_phys(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map, vm_paddr_t buf,
569     bus_size_t buflen, int flags)
570 {
571         bus_addr_t curaddr;
572         bus_size_t sgsize;
573
574         if (map->pagesneeded == 0) {
575                 CTR4(KTR_BUSDMA, "lowaddr= %d Maxmem= %d, boundary= %d, "
576                     "alignment= %d", dmat->lowaddr, ptoa((vm_paddr_t)Maxmem),
577                     dmat->boundary, dmat->alignment);
578                 CTR2(KTR_BUSDMA, "map= %p, pagesneeded= %d", map, map->pagesneeded);
579                 /*
580                  * Count the number of bounce pages
581                  * needed in order to complete this transfer
582                  */
583                 curaddr = buf;
584                 while (buflen != 0) {
585                         sgsize = MIN(buflen, dmat->maxsegsz);
586                         if (run_filter(dmat, curaddr) != 0) {
587                                 sgsize = MIN(sgsize, PAGE_SIZE);
588                                 map->pagesneeded++;
589                         }
590                         curaddr += sgsize;
591                         buflen -= sgsize;
592                 }
593                 CTR1(KTR_BUSDMA, "pagesneeded= %d\n", map->pagesneeded);
594         }
595 }
596
597 static void
598 _bus_dmamap_count_pages(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map, pmap_t pmap,
599     void *buf, bus_size_t buflen, int flags)
600 {
601         vm_offset_t vaddr;
602         vm_offset_t vendaddr;
603         bus_addr_t paddr;
604
605         if (map->pagesneeded == 0) {
606                 CTR4(KTR_BUSDMA, "lowaddr= %d Maxmem= %d, boundary= %d, "
607                     "alignment= %d", dmat->lowaddr, ptoa((vm_paddr_t)Maxmem),
608                     dmat->boundary, dmat->alignment);
609                 CTR2(KTR_BUSDMA, "map= %p, pagesneeded= %d", map, map->pagesneeded);
610                 /*
611                  * Count the number of bounce pages
612                  * needed in order to complete this transfer
613                  */
614                 vaddr = (vm_offset_t)buf;
615                 vendaddr = (vm_offset_t)buf + buflen;
616
617                 while (vaddr < vendaddr) {
618                         bus_size_t sg_len;
619
620                         sg_len = PAGE_SIZE - ((vm_offset_t)vaddr & PAGE_MASK);
621                         if (pmap == kernel_pmap)
622                                 paddr = pmap_kextract(vaddr);
623                         else
624                                 paddr = pmap_extract(pmap, vaddr);
625                         if (run_filter(dmat, paddr) != 0) {
626                                 sg_len = roundup2(sg_len, dmat->alignment);
627                                 map->pagesneeded++;
628                         }
629                         vaddr += sg_len;
630                 }
631                 CTR1(KTR_BUSDMA, "pagesneeded= %d\n", map->pagesneeded);
632         }
633 }
634
635 static int
636 _bus_dmamap_reserve_pages(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map, int flags)
637 {
638
639         /* Reserve Necessary Bounce Pages */
640         mtx_lock(&bounce_lock);
641         if (flags & BUS_DMA_NOWAIT) {
642                 if (reserve_bounce_pages(dmat, map, 0) != 0) {
643                         mtx_unlock(&bounce_lock);
644                         return (ENOMEM);
645                 }
646         } else {
647                 if (reserve_bounce_pages(dmat, map, 1) != 0) {
648                         /* Queue us for resources */
649                         STAILQ_INSERT_TAIL(&bounce_map_waitinglist,
650                             map, links);
651                         mtx_unlock(&bounce_lock);
652                         return (EINPROGRESS);
653                 }
654         }
655         mtx_unlock(&bounce_lock);
656
657         return (0);
658 }
659
660 /*
661  * Add a single contiguous physical range to the segment list.
662  */
663 static int
664 _bus_dmamap_addseg(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map, bus_addr_t curaddr,
665                    bus_size_t sgsize, bus_dma_segment_t *segs, int *segp)
666 {
667         bus_addr_t baddr, bmask;
668         int seg;
669
670         /*
671          * Make sure we don't cross any boundaries.
672          */
673         bmask = ~(dmat->boundary - 1);
674         if (dmat->boundary > 0) {
675                 baddr = (curaddr + dmat->boundary) & bmask;
676                 if (sgsize > (baddr - curaddr))
677                         sgsize = (baddr - curaddr);
678         }
679
680         /*
681          * Insert chunk into a segment, coalescing with
682          * previous segment if possible.
683          */
684         seg = *segp;
685         if (seg == -1) {
686                 seg = 0;
687                 segs[seg].ds_addr = curaddr;
688                 segs[seg].ds_len = sgsize;
689         } else {
690                 if (curaddr == segs[seg].ds_addr + segs[seg].ds_len &&
691                     (segs[seg].ds_len + sgsize) <= dmat->maxsegsz &&
692                     (dmat->boundary == 0 ||
693                      (segs[seg].ds_addr & bmask) == (curaddr & bmask)))
694                         segs[seg].ds_len += sgsize;
695                 else {
696                         if (++seg >= dmat->nsegments)
697                                 return (0);
698                         segs[seg].ds_addr = curaddr;
699                         segs[seg].ds_len = sgsize;
700                 }
701         }
702         *segp = seg;
703         return (sgsize);
704 }
705
706 /*
707  * Utility function to load a physical buffer.  segp contains
708  * the starting segment on entrace, and the ending segment on exit.
709  */
710 int
711 _bus_dmamap_load_phys(bus_dma_tag_t dmat,
712                       bus_dmamap_t map,
713                       vm_paddr_t buf, bus_size_t buflen,
714                       int flags,
715                       bus_dma_segment_t *segs,
716                       int *segp)
717 {
718         bus_addr_t curaddr;
719         bus_size_t sgsize;
720         int error;
721
722         if (segs == NULL)
723                 segs = map->segments;
724
725         if ((dmat->flags & BUS_DMA_COULD_BOUNCE) != 0) {
726                 _bus_dmamap_count_phys(dmat, map, buf, buflen, flags);
727                 if (map->pagesneeded != 0) {
728                         error = _bus_dmamap_reserve_pages(dmat, map, flags);
729                         if (error)
730                                 return (error);
731                 }
732         }
733
734         while (buflen > 0) {
735                 curaddr = buf;
736                 sgsize = MIN(buflen, dmat->maxsegsz);
737                 if (map->pagesneeded != 0 && run_filter(dmat, curaddr)) {
738                         sgsize = MIN(sgsize, PAGE_SIZE);
739                         curaddr = add_bounce_page(dmat, map, 0, curaddr,
740                             sgsize);
741                 }
742                 sgsize = _bus_dmamap_addseg(dmat, map, curaddr, sgsize, segs,
743                     segp);
744                 if (sgsize == 0)
745                         break;
746                 buf += sgsize;
747                 buflen -= sgsize;
748         }
749
750         /*
751          * Did we fit?
752          */
753         return (buflen != 0 ? EFBIG : 0); /* XXX better return value here? */
754 }
755
756 /*
757  * Utility function to load a linear buffer.  segp contains
758  * the starting segment on entrance, and the ending segment on exit.
759  */
760 int
761 _bus_dmamap_load_buffer(bus_dma_tag_t dmat,
762                         bus_dmamap_t map,
763                         void *buf, bus_size_t buflen,
764                         pmap_t pmap,
765                         int flags,
766                         bus_dma_segment_t *segs,
767                         int *segp)
768 {
769         bus_size_t sgsize;
770         bus_addr_t curaddr;
771         vm_offset_t vaddr;
772         int error;
773
774         if (segs == NULL)
775                 segs = map->segments;
776
777         if ((dmat->flags & BUS_DMA_COULD_BOUNCE) != 0) {
778                 _bus_dmamap_count_pages(dmat, map, pmap, buf, buflen, flags);
779                 if (map->pagesneeded != 0) {
780                         error = _bus_dmamap_reserve_pages(dmat, map, flags);
781                         if (error)
782                                 return (error);
783                 }
784         }
785
786         vaddr = (vm_offset_t)buf;
787
788         while (buflen > 0) {
789                 bus_size_t max_sgsize;
790
791                 /*
792                  * Get the physical address for this segment.
793                  */
794                 if (pmap == kernel_pmap)
795                         curaddr = pmap_kextract(vaddr);
796                 else
797                         curaddr = pmap_extract(pmap, vaddr);
798
799                 /*
800                  * Compute the segment size, and adjust counts.
801                  */
802                 max_sgsize = MIN(buflen, dmat->maxsegsz);
803                 sgsize = PAGE_SIZE - ((vm_offset_t)curaddr & PAGE_MASK);
804                 if (map->pagesneeded != 0 && run_filter(dmat, curaddr)) {
805                         sgsize = roundup2(sgsize, dmat->alignment);
806                         sgsize = MIN(sgsize, max_sgsize);
807                         curaddr = add_bounce_page(dmat, map, vaddr, curaddr,
808                             sgsize);
809                 } else {
810                         sgsize = MIN(sgsize, max_sgsize);
811                 }
812
813                 sgsize = _bus_dmamap_addseg(dmat, map, curaddr, sgsize, segs,
814                     segp);
815                 if (sgsize == 0)
816                         break;
817                 vaddr += sgsize;
818                 buflen -= sgsize;
819         }
820
821         /*
822          * Did we fit?
823          */
824         return (buflen != 0 ? EFBIG : 0); /* XXX better return value here? */
825 }
826
827 void
828 __bus_dmamap_waitok(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map,
829                     struct memdesc *mem, bus_dmamap_callback_t *callback,
830                     void *callback_arg)
831 {
832
833         if (dmat->flags & BUS_DMA_COULD_BOUNCE) {
834                 map->dmat = dmat;
835                 map->mem = *mem;
836                 map->callback = callback;
837                 map->callback_arg = callback_arg;
838         }
839 }
840
841 bus_dma_segment_t *
842 _bus_dmamap_complete(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map,
843                      bus_dma_segment_t *segs, int nsegs, int error)
844 {
845
846         map->nsegs = nsegs;
847         if (segs != NULL)
848                 memcpy(map->segments, segs, map->nsegs*sizeof(segs[0]));
849         if (dmat->iommu != NULL)
850                 IOMMU_MAP(dmat->iommu, map->segments, &map->nsegs,
851                     dmat->lowaddr, dmat->highaddr, dmat->alignment,
852                     dmat->boundary, dmat->iommu_cookie);
853
854         if (segs != NULL)
855                 memcpy(segs, map->segments, map->nsegs*sizeof(segs[0]));
856         else
857                 segs = map->segments;
858
859         return (segs);
860 }
861
862 /*
863  * Release the mapping held by map.
864  */
865 void
866 _bus_dmamap_unload(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map)
867 {
868         struct bounce_page *bpage;
869
870         if (dmat->iommu) {
871                 IOMMU_UNMAP(dmat->iommu, map->segments, map->nsegs, dmat->iommu_cookie);
872                 map->nsegs = 0;
873         }
874
875         while ((bpage = STAILQ_FIRST(&map->bpages)) != NULL) {
876                 STAILQ_REMOVE_HEAD(&map->bpages, links);
877                 free_bounce_page(dmat, bpage);
878         }
879 }
880
881 void
882 _bus_dmamap_sync(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map, bus_dmasync_op_t op)
883 {
884         struct bounce_page *bpage;
885
886         if ((bpage = STAILQ_FIRST(&map->bpages)) != NULL) {
887                 /*
888                  * Handle data bouncing.  We might also
889                  * want to add support for invalidating
890                  * the caches on broken hardware
891                  */
892                 CTR4(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p tag flags 0x%x op 0x%x "
893                     "performing bounce", __func__, op, dmat, dmat->flags);
894
895                 if (op & BUS_DMASYNC_PREWRITE) {
896                         while (bpage != NULL) {
897                                 if (bpage->datavaddr != 0)
898                                         bcopy((void *)bpage->datavaddr,
899                                               (void *)bpage->vaddr,
900                                               bpage->datacount);
901                                 else
902                                         physcopyout(bpage->dataaddr,
903                                             (void *)bpage->vaddr,
904                                             bpage->datacount);
905                                 bpage = STAILQ_NEXT(bpage, links);
906                         }
907                         dmat->bounce_zone->total_bounced++;
908                 }
909
910                 if (op & BUS_DMASYNC_POSTREAD) {
911                         while (bpage != NULL) {
912                                 if (bpage->datavaddr != 0)
913                                         bcopy((void *)bpage->vaddr,
914                                               (void *)bpage->datavaddr,
915                                               bpage->datacount);
916                                 else
917                                         physcopyin((void *)bpage->vaddr,
918                                             bpage->dataaddr, bpage->datacount);
919                                 bpage = STAILQ_NEXT(bpage, links);
920                         }
921                         dmat->bounce_zone->total_bounced++;
922                 }
923         }
924 }
925
926 static void
927 init_bounce_pages(void *dummy __unused)
928 {
929
930         total_bpages = 0;
931         STAILQ_INIT(&bounce_zone_list);
932         STAILQ_INIT(&bounce_map_waitinglist);
933         STAILQ_INIT(&bounce_map_callbacklist);
934         mtx_init(&bounce_lock, "bounce pages lock", NULL, MTX_DEF);
935 }
936 SYSINIT(bpages, SI_SUB_LOCK, SI_ORDER_ANY, init_bounce_pages, NULL);
937
938 static struct sysctl_ctx_list *
939 busdma_sysctl_tree(struct bounce_zone *bz)
940 {
941         return (&bz->sysctl_tree);
942 }
943
944 static struct sysctl_oid *
945 busdma_sysctl_tree_top(struct bounce_zone *bz)
946 {
947         return (bz->sysctl_tree_top);
948 }
949
950 static int
951 alloc_bounce_zone(bus_dma_tag_t dmat)
952 {
953         struct bounce_zone *bz;
954
955         /* Check to see if we already have a suitable zone */
956         STAILQ_FOREACH(bz, &bounce_zone_list, links) {
957                 if ((dmat->alignment <= bz->alignment)
958                  && (dmat->lowaddr >= bz->lowaddr)) {
959                         dmat->bounce_zone = bz;
960                         return (0);
961                 }
962         }
963
964         if ((bz = (struct bounce_zone *)malloc(sizeof(*bz), M_DEVBUF,
965             M_NOWAIT | M_ZERO)) == NULL)
966                 return (ENOMEM);
967
968         STAILQ_INIT(&bz->bounce_page_list);
969         bz->free_bpages = 0;
970         bz->reserved_bpages = 0;
971         bz->active_bpages = 0;
972         bz->lowaddr = dmat->lowaddr;
973         bz->alignment = MAX(dmat->alignment, PAGE_SIZE);
974         bz->map_count = 0;
975         snprintf(bz->zoneid, 8, "zone%d", busdma_zonecount);
976         busdma_zonecount++;
977         snprintf(bz->lowaddrid, 18, "%#jx", (uintmax_t)bz->lowaddr);
978         STAILQ_INSERT_TAIL(&bounce_zone_list, bz, links);
979         dmat->bounce_zone = bz;
980
981         sysctl_ctx_init(&bz->sysctl_tree);
982         bz->sysctl_tree_top = SYSCTL_ADD_NODE(&bz->sysctl_tree,
983             SYSCTL_STATIC_CHILDREN(_hw_busdma), OID_AUTO, bz->zoneid,
984             CTLFLAG_RD, 0, "");
985         if (bz->sysctl_tree_top == NULL) {
986                 sysctl_ctx_free(&bz->sysctl_tree);
987                 return (0);     /* XXX error code? */
988         }
989
990         SYSCTL_ADD_INT(busdma_sysctl_tree(bz),
991             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
992             "total_bpages", CTLFLAG_RD, &bz->total_bpages, 0,
993             "Total bounce pages");
994         SYSCTL_ADD_INT(busdma_sysctl_tree(bz),
995             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
996             "free_bpages", CTLFLAG_RD, &bz->free_bpages, 0,
997             "Free bounce pages");
998         SYSCTL_ADD_INT(busdma_sysctl_tree(bz),
999             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
1000             "reserved_bpages", CTLFLAG_RD, &bz->reserved_bpages, 0,
1001             "Reserved bounce pages");
1002         SYSCTL_ADD_INT(busdma_sysctl_tree(bz),
1003             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
1004             "active_bpages", CTLFLAG_RD, &bz->active_bpages, 0,
1005             "Active bounce pages");
1006         SYSCTL_ADD_INT(busdma_sysctl_tree(bz),
1007             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
1008             "total_bounced", CTLFLAG_RD, &bz->total_bounced, 0,
1009             "Total bounce requests");
1010         SYSCTL_ADD_INT(busdma_sysctl_tree(bz),
1011             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
1012             "total_deferred", CTLFLAG_RD, &bz->total_deferred, 0,
1013             "Total bounce requests that were deferred");
1014         SYSCTL_ADD_STRING(busdma_sysctl_tree(bz),
1015             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
1016             "lowaddr", CTLFLAG_RD, bz->lowaddrid, 0, "");
1017         SYSCTL_ADD_UAUTO(busdma_sysctl_tree(bz),
1018             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
1019             "alignment", CTLFLAG_RD, &bz->alignment, "");
1020
1021         return (0);
1022 }
1023
1024 static int
1025 alloc_bounce_pages(bus_dma_tag_t dmat, u_int numpages)
1026 {
1027         struct bounce_zone *bz;
1028         int count;
1029
1030         bz = dmat->bounce_zone;
1031         count = 0;
1032         while (numpages > 0) {
1033                 struct bounce_page *bpage;
1034
1035                 bpage = (struct bounce_page *)malloc(sizeof(*bpage), M_DEVBUF,
1036                                                      M_NOWAIT | M_ZERO);
1037
1038                 if (bpage == NULL)
1039                         break;
1040                 bpage->vaddr = (vm_offset_t)contigmalloc(PAGE_SIZE, M_DEVBUF,
1041                                                          M_NOWAIT, 0ul,
1042                                                          bz->lowaddr,
1043                                                          PAGE_SIZE,
1044                                                          0);
1045                 if (bpage->vaddr == 0) {
1046                         free(bpage, M_DEVBUF);
1047                         break;
1048                 }
1049                 bpage->busaddr = pmap_kextract(bpage->vaddr);
1050                 mtx_lock(&bounce_lock);
1051                 STAILQ_INSERT_TAIL(&bz->bounce_page_list, bpage, links);
1052                 total_bpages++;
1053                 bz->total_bpages++;
1054                 bz->free_bpages++;
1055                 mtx_unlock(&bounce_lock);
1056                 count++;
1057                 numpages--;
1058         }
1059         return (count);
1060 }
1061
1062 static int
1063 reserve_bounce_pages(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map, int commit)
1064 {
1065         struct bounce_zone *bz;
1066         int pages;
1067
1068         mtx_assert(&bounce_lock, MA_OWNED);
1069         bz = dmat->bounce_zone;
1070         pages = MIN(bz->free_bpages, map->pagesneeded - map->pagesreserved);
1071         if (commit == 0 && map->pagesneeded > (map->pagesreserved + pages))
1072                 return (map->pagesneeded - (map->pagesreserved + pages));
1073         bz->free_bpages -= pages;
1074         bz->reserved_bpages += pages;
1075         map->pagesreserved += pages;
1076         pages = map->pagesneeded - map->pagesreserved;
1077
1078         return (pages);
1079 }
1080
1081 static bus_addr_t
1082 add_bounce_page(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map, vm_offset_t vaddr,
1083                 bus_addr_t addr, bus_size_t size)
1084 {
1085         struct bounce_zone *bz;
1086         struct bounce_page *bpage;
1087
1088         KASSERT(dmat->bounce_zone != NULL, ("no bounce zone in dma tag"));
1089
1090         bz = dmat->bounce_zone;
1091         if (map->pagesneeded == 0)
1092                 panic("add_bounce_page: map doesn't need any pages");
1093         map->pagesneeded--;
1094
1095         if (map->pagesreserved == 0)
1096                 panic("add_bounce_page: map doesn't need any pages");
1097         map->pagesreserved--;
1098
1099         mtx_lock(&bounce_lock);
1100         bpage = STAILQ_FIRST(&bz->bounce_page_list);
1101         if (bpage == NULL)
1102                 panic("add_bounce_page: free page list is empty");
1103
1104         STAILQ_REMOVE_HEAD(&bz->bounce_page_list, links);
1105         bz->reserved_bpages--;
1106         bz->active_bpages++;
1107         mtx_unlock(&bounce_lock);
1108
1109         if (dmat->flags & BUS_DMA_KEEP_PG_OFFSET) {
1110                 /* Page offset needs to be preserved. */
1111                 bpage->vaddr |= addr & PAGE_MASK;
1112                 bpage->busaddr |= addr & PAGE_MASK;
1113         }
1114         bpage->datavaddr = vaddr;
1115         bpage->dataaddr = addr;
1116         bpage->datacount = size;
1117         STAILQ_INSERT_TAIL(&(map->bpages), bpage, links);
1118         return (bpage->busaddr);
1119 }
1120
1121 static void
1122 free_bounce_page(bus_dma_tag_t dmat, struct bounce_page *bpage)
1123 {
1124         struct bus_dmamap *map;
1125         struct bounce_zone *bz;
1126
1127         bz = dmat->bounce_zone;
1128         bpage->datavaddr = 0;
1129         bpage->datacount = 0;
1130         if (dmat->flags & BUS_DMA_KEEP_PG_OFFSET) {
1131                 /*
1132                  * Reset the bounce page to start at offset 0.  Other uses
1133                  * of this bounce page may need to store a full page of
1134                  * data and/or assume it starts on a page boundary.
1135                  */
1136                 bpage->vaddr &= ~PAGE_MASK;
1137                 bpage->busaddr &= ~PAGE_MASK;
1138         }
1139
1140         mtx_lock(&bounce_lock);
1141         STAILQ_INSERT_HEAD(&bz->bounce_page_list, bpage, links);
1142         bz->free_bpages++;
1143         bz->active_bpages--;
1144         if ((map = STAILQ_FIRST(&bounce_map_waitinglist)) != NULL) {
1145                 if (reserve_bounce_pages(map->dmat, map, 1) == 0) {
1146                         STAILQ_REMOVE_HEAD(&bounce_map_waitinglist, links);
1147                         STAILQ_INSERT_TAIL(&bounce_map_callbacklist,
1148                                            map, links);
1149                         busdma_swi_pending = 1;
1150                         bz->total_deferred++;
1151                         swi_sched(vm_ih, 0);
1152                 }
1153         }
1154         mtx_unlock(&bounce_lock);
1155 }
1156
1157 void
1158 busdma_swi(void)
1159 {
1160         bus_dma_tag_t dmat;
1161         struct bus_dmamap *map;
1162
1163         mtx_lock(&bounce_lock);
1164         while ((map = STAILQ_FIRST(&bounce_map_callbacklist)) != NULL) {
1165                 STAILQ_REMOVE_HEAD(&bounce_map_callbacklist, links);
1166                 mtx_unlock(&bounce_lock);
1167                 dmat = map->dmat;
1168                 (dmat->lockfunc)(dmat->lockfuncarg, BUS_DMA_LOCK);
1169                 bus_dmamap_load_mem(map->dmat, map, &map->mem,
1170                                     map->callback, map->callback_arg,
1171                                     BUS_DMA_WAITOK);
1172                 (dmat->lockfunc)(dmat->lockfuncarg, BUS_DMA_UNLOCK);
1173                 mtx_lock(&bounce_lock);
1174         }
1175         mtx_unlock(&bounce_lock);
1176 }
1177
1178 int
1179 bus_dma_tag_set_iommu(bus_dma_tag_t tag, struct device *iommu, void *cookie)
1180 {
1181         tag->iommu = iommu;
1182         tag->iommu_cookie = cookie;
1183
1184         return (0);
1185 }
1186