sys/x86/iommu/busdma_dmar.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 2013 The FreeBSD Foundation
   3  * All rights reserved.
   4  *
   5  * This software was developed by Konstantin Belousov <kib@FreeBSD.org>
   6  * under sponsorship from the FreeBSD Foundation.
   7  *
   8  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   9  * modification, are permitted provided that the following conditions
  10  * are met:
  11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  15  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  16  *
  17  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  18  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  19  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  20  * ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  21  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  22  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  23  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  24  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  25  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  26  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  27  * SUCH DAMAGE.
  28  */
  29
  30 #include <sys/cdefs.h>
  31 __FBSDID("$FreeBSD$");
  32
  33 #include <sys/param.h>
  34 #include <sys/systm.h>
  35 #include <sys/malloc.h>
  36 #include <sys/bus.h>
  37 #include <sys/conf.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/rman.h>
  47 #include <sys/taskqueue.h>
  48 #include <sys/tree.h>
  49 #include <sys/uio.h>
  50 #include <sys/vmem.h>
  51 #include <dev/pci/pcireg.h>
  52 #include <dev/pci/pcivar.h>
  53 #include <vm/vm.h>
  54 #include <vm/vm_extern.h>
  55 #include <vm/vm_kern.h>
  56 #include <vm/vm_object.h>
  57 #include <vm/vm_page.h>
  58 #include <vm/vm_map.h>
  59 #include <machine/atomic.h>
  60 #include <machine/bus.h>
  61 #include <machine/md_var.h>
  62 #include <machine/specialreg.h>
  63 #include <x86/include/busdma_impl.h>
  64 #include <x86/iommu/intel_reg.h>
  65 #include <x86/iommu/busdma_dmar.h>
  66 #include <x86/iommu/intel_dmar.h>
  67
  68 /*
  69  * busdma_dmar.c, the implementation of the busdma(9) interface using
  70  * DMAR units from Intel VT-d.
  71  */
  72
  73 static bool
  74 dmar_bus_dma_is_dev_disabled(int domain, int bus, int slot, int func)
  75 {
  76         char str[128], *env;
  77
  78         snprintf(str, sizeof(str), "hw.busdma.pci%d.%d.%d.%d.bounce",
  79             domain, bus, slot, func);
  80         env = kern_getenv(str);
  81         if (env == NULL)
  82                 return (false);
  83         freeenv(env);
  84         return (true);
  85 }
  86
  87 /*
  88  * Given original device, find the requester ID that will be seen by
  89  * the DMAR unit and used for page table lookup.  PCI bridges may take
  90  * ownership of transactions from downstream devices, so it may not be
  91  * the same as the BSF of the target device.  In those cases, all
  92  * devices downstream of the bridge must share a single mapping
  93  * domain, and must collectively be assigned to use either DMAR or
  94  * bounce mapping.
  95  */
  96 device_t
  97 dmar_get_requester(device_t dev, uint16_t *rid)
  98 {
  99         devclass_t pci_class;
 100         device_t l, pci, pcib, pcip, pcibp, requester;
 101         int cap_offset;
 102         uint16_t pcie_flags;
 103         bool bridge_is_pcie;
 104
 105         pci_class = devclass_find("pci");
 106         l = requester = dev;
 107
 108         *rid = pci_get_rid(dev);
 109
 110         /*
 111          * Walk the bridge hierarchy from the target device to the
 112          * host port to find the translating bridge nearest the DMAR
 113          * unit.
 114          */
 115         for (;;) {
 116                 pci = device_get_parent(l);
 117                 KASSERT(pci != NULL, ("dmar_get_requester(%s): NULL parent "
 118                     "for %s", device_get_name(dev), device_get_name(l)));
 119                 KASSERT(device_get_devclass(pci) == pci_class,
 120                     ("dmar_get_requester(%s): non-pci parent %s for %s",
 121                     device_get_name(dev), device_get_name(pci),
 122                     device_get_name(l)));
 123
 124                 pcib = device_get_parent(pci);
 125                 KASSERT(pcib != NULL, ("dmar_get_requester(%s): NULL bridge "
 126                     "for %s", device_get_name(dev), device_get_name(pci)));
 127
 128                 /*
 129                  * The parent of our "bridge" isn't another PCI bus,
 130                  * so pcib isn't a PCI->PCI bridge but rather a host
 131                  * port, and the requester ID won't be translated
 132                  * further.
 133                  */
 134                 pcip = device_get_parent(pcib);
 135                 if (device_get_devclass(pcip) != pci_class)
 136                         break;
 137                 pcibp = device_get_parent(pcip);
 138
 139                 if (pci_find_cap(l, PCIY_EXPRESS, &cap_offset) == 0) {
 140                         /*
 141                          * Do not stop the loop even if the target
 142                          * device is PCIe, because it is possible (but
 143                          * unlikely) to have a PCI->PCIe bridge
 144                          * somewhere in the hierarchy.
 145                          */
 146                         l = pcib;
 147                 } else {
 148                         /*
 149                          * Device is not PCIe, it cannot be seen as a
 150                          * requester by DMAR unit.  Check whether the
 151                          * bridge is PCIe.
 152                          */
 153                         bridge_is_pcie = pci_find_cap(pcib, PCIY_EXPRESS,
 154                             &cap_offset) == 0;
 155                         requester = pcib;
 156
 157                         /*
 158                          * Check for a buggy PCIe/PCI bridge that
 159                          * doesn't report the express capability.  If
 160                          * the bridge above it is express but isn't a
 161                          * PCI bridge, then we know pcib is actually a
 162                          * PCIe/PCI bridge.
 163                          */
 164                         if (!bridge_is_pcie && pci_find_cap(pcibp,
 165                             PCIY_EXPRESS, &cap_offset) == 0) {
 166                                 pcie_flags = pci_read_config(pcibp,
 167                                     cap_offset + PCIER_FLAGS, 2);
 168                                 if ((pcie_flags & PCIEM_FLAGS_TYPE) !=
 169                                     PCIEM_TYPE_PCI_BRIDGE)
 170                                         bridge_is_pcie = true;
 171                         }
 172
 173                         if (bridge_is_pcie) {
 174                                 /*
 175                                  * The current device is not PCIe, but
 176                                  * the bridge above it is.  This is a
 177                                  * PCIe->PCI bridge.  Assume that the
 178                                  * requester ID will be the secondary
 179                                  * bus number with slot and function
 180                                  * set to zero.
 181                                  *
 182                                  * XXX: Doesn't handle the case where
 183                                  * the bridge is PCIe->PCI-X, and the
 184                                  * bridge will only take ownership of
 185                                  * requests in some cases.  We should
 186                                  * provide context entries with the
 187                                  * same page tables for taken and
 188                                  * non-taken transactions.
 189                                  */
 190                                 *rid = PCI_RID(pci_get_bus(l), 0, 0);
 191                                 l = pcibp;
 192                         } else {
 193                                 /*
 194                                  * Neither the device nor the bridge
 195                                  * above it are PCIe.  This is a
 196                                  * conventional PCI->PCI bridge, which
 197                                  * will use the bridge's BSF as the
 198                                  * requester ID.
 199                                  */
 200                                 *rid = pci_get_rid(pcib);
 201                                 l = pcib;
 202                         }
 203                 }
 204         }
 205         return (requester);
 206 }
 207
 208 struct dmar_ctx *
 209 dmar_instantiate_ctx(struct dmar_unit *dmar, device_t dev, bool rmrr)
 210 {
 211         device_t requester;
 212         struct dmar_ctx *ctx;
 213         bool disabled;
 214         uint16_t rid;
 215
 216         requester = dmar_get_requester(dev, &rid);
 217
 218         /*
 219          * If the user requested the IOMMU disabled for the device, we
 220          * cannot disable the DMAR, due to possibility of other
 221          * devices on the same DMAR still requiring translation.
 222          * Instead provide the identity mapping for the device
 223          * context.
 224          */
 225         disabled = dmar_bus_dma_is_dev_disabled(pci_get_domain(requester),
 226             pci_get_bus(requester), pci_get_slot(requester),
 227             pci_get_function(requester));
 228         ctx = dmar_get_ctx(dmar, requester, rid, disabled, rmrr);
 229         if (ctx == NULL)
 230                 return (NULL);
 231         if (disabled) {
 232                 /*
 233                  * Keep the first reference on context, release the
 234                  * later refs.
 235                  */
 236                 DMAR_LOCK(dmar);
 237                 if ((ctx->flags & DMAR_CTX_DISABLED) == 0) {
 238                         ctx->flags |= DMAR_CTX_DISABLED;
 239                         DMAR_UNLOCK(dmar);
 240                 } else {
 241                         dmar_free_ctx_locked(dmar, ctx);
 242                 }
 243                 ctx = NULL;
 244         }
 245         return (ctx);
 246 }
 247
 248 bus_dma_tag_t
 249 dmar_get_dma_tag(device_t dev, device_t child)
 250 {
 251         struct dmar_unit *dmar;
 252         struct dmar_ctx *ctx;
 253         bus_dma_tag_t res;
 254
 255         dmar = dmar_find(child);
 256         /* Not in scope of any DMAR ? */
 257         if (dmar == NULL)
 258                 return (NULL);
 259         if (!dmar->dma_enabled)
 260                 return (NULL);
 261         dmar_quirks_pre_use(dmar);
 262         dmar_instantiate_rmrr_ctxs(dmar);
 263
 264         ctx = dmar_instantiate_ctx(dmar, child, false);
 265         res = ctx == NULL ? NULL : (bus_dma_tag_t)&ctx->ctx_tag;
 266         return (res);
 267 }
 268
 269 static MALLOC_DEFINE(M_DMAR_DMAMAP, "dmar_dmamap", "Intel DMAR DMA Map");
 270
 271 static void dmar_bus_schedule_dmamap(struct dmar_unit *unit,
 272     struct bus_dmamap_dmar *map);
 273
 274 static int
 275 dmar_bus_dma_tag_create(bus_dma_tag_t parent, bus_size_t alignment,
 276     bus_addr_t boundary, bus_addr_t lowaddr, bus_addr_t highaddr,
 277     bus_dma_filter_t *filter, void *filterarg, bus_size_t maxsize,
 278     int nsegments, bus_size_t maxsegsz, int flags, bus_dma_lock_t *lockfunc,
 279     void *lockfuncarg, bus_dma_tag_t *dmat)
 280 {
 281         struct bus_dma_tag_dmar *newtag, *oldtag;
 282         int error;
 283
 284         *dmat = NULL;
 285         error = common_bus_dma_tag_create(parent != NULL ?
 286             &((struct bus_dma_tag_dmar *)parent)->common : NULL, alignment,
 287             boundary, lowaddr, highaddr, filter, filterarg, maxsize,
 288             nsegments, maxsegsz, flags, lockfunc, lockfuncarg,
 289             sizeof(struct bus_dma_tag_dmar), (void **)&newtag);
 290         if (error != 0)
 291                 goto out;
 292
 293         oldtag = (struct bus_dma_tag_dmar *)parent;
 294         newtag->common.impl = &bus_dma_dmar_impl;
 295         newtag->ctx = oldtag->ctx;
 296         newtag->owner = oldtag->owner;
 297
 298         *dmat = (bus_dma_tag_t)newtag;
 299 out:
 300         CTR4(KTR_BUSDMA, "%s returned tag %p tag flags 0x%x error %d",
 301             __func__, newtag, (newtag != NULL ? newtag->common.flags : 0),
 302             error);
 303         return (error);
 304 }
 305
 306 static int
 307 dmar_bus_dma_tag_destroy(bus_dma_tag_t dmat1)
 308 {
 309         struct bus_dma_tag_dmar *dmat, *dmat_copy, *parent;
 310         int error;
 311
 312         error = 0;
 313         dmat_copy = dmat = (struct bus_dma_tag_dmar *)dmat1;
 314
 315         if (dmat != NULL) {
 316                 if (dmat->map_count != 0) {
 317                         error = EBUSY;
 318                         goto out;
 319                 }
 320                 while (dmat != NULL) {
 321                         parent = (struct bus_dma_tag_dmar *)dmat->common.parent;
 322                         if (atomic_fetchadd_int(&dmat->common.ref_count, -1) ==
 323                             1) {
 324                                 if (dmat == &dmat->ctx->ctx_tag)
 325                                         dmar_free_ctx(dmat->ctx);
 326                                 free(dmat->segments, M_DMAR_DMAMAP);
 327                                 free(dmat, M_DEVBUF);
 328                                 dmat = parent;
 329                         } else
 330                                 dmat = NULL;
 331                 }
 332         }
 333 out:
 334         CTR3(KTR_BUSDMA, "%s tag %p error %d", __func__, dmat_copy, error);
 335         return (error);
 336 }
 337
 338 static int
 339 dmar_bus_dmamap_create(bus_dma_tag_t dmat, int flags, bus_dmamap_t *mapp)
 340 {
 341         struct bus_dma_tag_dmar *tag;
 342         struct bus_dmamap_dmar *map;
 343
 344         tag = (struct bus_dma_tag_dmar *)dmat;
 345         map = malloc(sizeof(*map), M_DMAR_DMAMAP, M_NOWAIT | M_ZERO);
 346         if (map == NULL) {
 347                 *mapp = NULL;
 348                 return (ENOMEM);
 349         }
 350         if (tag->segments == NULL) {
 351                 tag->segments = malloc(sizeof(bus_dma_segment_t) *
 352                     tag->common.nsegments, M_DMAR_DMAMAP, M_NOWAIT);
 353                 if (tag->segments == NULL) {
 354                         free(map, M_DMAR_DMAMAP);
 355                         *mapp = NULL;
 356                         return (ENOMEM);
 357                 }
 358         }
 359         TAILQ_INIT(&map->map_entries);
 360         map->tag = tag;
 361         map->locked = true;
 362         map->cansleep = false;
 363         tag->map_count++;
 364         *mapp = (bus_dmamap_t)map;
 365
 366         return (0);
 367 }
 368
 369 static int
 370 dmar_bus_dmamap_destroy(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map1)
 371 {
 372         struct bus_dma_tag_dmar *tag;
 373         struct bus_dmamap_dmar *map;
 374
 375         tag = (struct bus_dma_tag_dmar *)dmat;
 376         map = (struct bus_dmamap_dmar *)map1;
 377         if (map != NULL) {
 378                 DMAR_CTX_LOCK(tag->ctx);
 379                 if (!TAILQ_EMPTY(&map->map_entries)) {
 380                         DMAR_CTX_UNLOCK(tag->ctx);
 381                         return (EBUSY);
 382                 }
 383                 DMAR_CTX_UNLOCK(tag->ctx);
 384                 free(map, M_DMAR_DMAMAP);
 385         }
 386         tag->map_count--;
 387         return (0);
 388 }
 389
 390
 391 static int
 392 dmar_bus_dmamem_alloc(bus_dma_tag_t dmat, void** vaddr, int flags,
 393     bus_dmamap_t *mapp)
 394 {
 395         struct bus_dma_tag_dmar *tag;
 396         struct bus_dmamap_dmar *map;
 397         int error, mflags;
 398         vm_memattr_t attr;
 399
 400         error = dmar_bus_dmamap_create(dmat, flags, mapp);
 401         if (error != 0)
 402                 return (error);
 403
 404         mflags = (flags & BUS_DMA_NOWAIT) != 0 ? M_NOWAIT : M_WAITOK;
 405         mflags |= (flags & BUS_DMA_ZERO) != 0 ? M_ZERO : 0;
 406         attr = (flags & BUS_DMA_NOCACHE) != 0 ? VM_MEMATTR_UNCACHEABLE :
 407             VM_MEMATTR_DEFAULT;
 408
 409         tag = (struct bus_dma_tag_dmar *)dmat;
 410         map = (struct bus_dmamap_dmar *)*mapp;
 411
 412         if (tag->common.maxsize < PAGE_SIZE &&
 413             tag->common.alignment <= tag->common.maxsize &&
 414             attr == VM_MEMATTR_DEFAULT) {
 415                 *vaddr = malloc(tag->common.maxsize, M_DEVBUF, mflags);
 416                 map->flags |= BUS_DMAMAP_DMAR_MALLOC;
 417         } else {
 418                 *vaddr = (void *)kmem_alloc_attr(kernel_arena,
 419                     tag->common.maxsize, mflags, 0ul, BUS_SPACE_MAXADDR,
 420                     attr);
 421                 map->flags |= BUS_DMAMAP_DMAR_KMEM_ALLOC;
 422         }
 423         if (*vaddr == NULL) {
 424                 dmar_bus_dmamap_destroy(dmat, *mapp);
 425                 *mapp = NULL;
 426                 return (ENOMEM);
 427         }
 428         return (0);
 429 }
 430
 431 static void
 432 dmar_bus_dmamem_free(bus_dma_tag_t dmat, void *vaddr, bus_dmamap_t map1)
 433 {
 434         struct bus_dma_tag_dmar *tag;
 435         struct bus_dmamap_dmar *map;
 436
 437         tag = (struct bus_dma_tag_dmar *)dmat;
 438         map = (struct bus_dmamap_dmar *)map1;
 439
 440         if ((map->flags & BUS_DMAMAP_DMAR_MALLOC) != 0) {
 441                 free(vaddr, M_DEVBUF);
 442                 map->flags &= ~BUS_DMAMAP_DMAR_MALLOC;
 443         } else {
 444                 KASSERT((map->flags & BUS_DMAMAP_DMAR_KMEM_ALLOC) != 0,
 445                     ("dmar_bus_dmamem_free for non alloced map %p", map));
 446                 kmem_free(kernel_arena, (vm_offset_t)vaddr, tag->common.maxsize);
 447                 map->flags &= ~BUS_DMAMAP_DMAR_KMEM_ALLOC;
 448         }
 449
 450         dmar_bus_dmamap_destroy(dmat, map1);
 451 }
 452
 453 static int
 454 dmar_bus_dmamap_load_something1(struct bus_dma_tag_dmar *tag,
 455     struct bus_dmamap_dmar *map, vm_page_t *ma, int offset, bus_size_t buflen,
 456     int flags, bus_dma_segment_t *segs, int *segp,
 457     struct dmar_map_entries_tailq *unroll_list)
 458 {
 459         struct dmar_ctx *ctx;
 460         struct dmar_map_entry *entry;
 461         dmar_gaddr_t size;
 462         bus_size_t buflen1;
 463         int error, idx, gas_flags, seg;
 464
 465         KASSERT(offset < DMAR_PAGE_SIZE, ("offset %d", offset));
 466         if (segs == NULL)
 467                 segs = tag->segments;
 468         ctx = tag->ctx;
 469         seg = *segp;
 470         error = 0;
 471         idx = 0;
 472         while (buflen > 0) {
 473                 seg++;
 474                 if (seg >= tag->common.nsegments) {
 475                         error = EFBIG;
 476                         break;
 477                 }
 478                 buflen1 = buflen > tag->common.maxsegsz ?
 479                     tag->common.maxsegsz : buflen;
 480                 size = round_page(offset + buflen1);
 481
 482                 /*
 483                  * (Too) optimistically allow split if there are more
 484                  * then one segments left.
 485                  */
 486                 gas_flags = map->cansleep ? DMAR_GM_CANWAIT : 0;
 487                 if (seg + 1 < tag->common.nsegments)
 488                         gas_flags |= DMAR_GM_CANSPLIT;
 489
 490                 error = dmar_gas_map(ctx, &tag->common, size, offset,
 491                     DMAR_MAP_ENTRY_READ | DMAR_MAP_ENTRY_WRITE,
 492                     gas_flags, ma + idx, &entry);
 493                 if (error != 0)
 494                         break;
 495                 if ((gas_flags & DMAR_GM_CANSPLIT) != 0) {
 496                         KASSERT(size >= entry->end - entry->start,
 497                             ("split increased entry size %jx %jx %jx",
 498                             (uintmax_t)size, (uintmax_t)entry->start,
 499                             (uintmax_t)entry->end));
 500                         size = entry->end - entry->start;
 501                         if (buflen1 > size)
 502                                 buflen1 = size;
 503                 } else {
 504                         KASSERT(entry->end - entry->start == size,
 505                             ("no split allowed %jx %jx %jx",
 506                             (uintmax_t)size, (uintmax_t)entry->start,
 507                             (uintmax_t)entry->end));
 508                 }
 509                 if (offset + buflen1 > size)
 510                         buflen1 = size - offset;
 511                 if (buflen1 > tag->common.maxsegsz)
 512                         buflen1 = tag->common.maxsegsz;
 513
 514                 KASSERT(((entry->start + offset) & (tag->common.alignment - 1))
 515                     == 0,
 516                     ("alignment failed: ctx %p start 0x%jx offset %x "
 517                     "align 0x%jx", ctx, (uintmax_t)entry->start, offset,
 518                     (uintmax_t)tag->common.alignment));
 519                 KASSERT(entry->end <= tag->common.lowaddr ||
 520                     entry->start >= tag->common.highaddr,
 521                     ("entry placement failed: ctx %p start 0x%jx end 0x%jx "
 522                     "lowaddr 0x%jx highaddr 0x%jx", ctx,
 523                     (uintmax_t)entry->start, (uintmax_t)entry->end,
 524                     (uintmax_t)tag->common.lowaddr,
 525                     (uintmax_t)tag->common.highaddr));
 526                 KASSERT(dmar_test_boundary(entry->start + offset, buflen1,
 527                     tag->common.boundary),
 528                     ("boundary failed: ctx %p start 0x%jx end 0x%jx "
 529                     "boundary 0x%jx", ctx, (uintmax_t)entry->start,
 530                     (uintmax_t)entry->end, (uintmax_t)tag->common.boundary));
 531                 KASSERT(buflen1 <= tag->common.maxsegsz,
 532                     ("segment too large: ctx %p start 0x%jx end 0x%jx "
 533                     "buflen1 0x%jx maxsegsz 0x%jx", ctx,
 534                     (uintmax_t)entry->start, (uintmax_t)entry->end,
 535                     (uintmax_t)buflen1, (uintmax_t)tag->common.maxsegsz));
 536
 537                 DMAR_CTX_LOCK(ctx);
 538                 TAILQ_INSERT_TAIL(&map->map_entries, entry, dmamap_link);
 539                 entry->flags |= DMAR_MAP_ENTRY_MAP;
 540                 DMAR_CTX_UNLOCK(ctx);
 541                 TAILQ_INSERT_TAIL(unroll_list, entry, unroll_link);
 542
 543                 segs[seg].ds_addr = entry->start + offset;
 544                 segs[seg].ds_len = buflen1;
 545
 546                 idx += OFF_TO_IDX(trunc_page(offset + buflen1));
 547                 offset += buflen1;
 548                 offset &= DMAR_PAGE_MASK;
 549                 buflen -= buflen1;
 550         }
 551         if (error == 0)
 552                 *segp = seg;
 553         return (error);
 554 }
 555
 556 static int
 557 dmar_bus_dmamap_load_something(struct bus_dma_tag_dmar *tag,
 558     struct bus_dmamap_dmar *map, vm_page_t *ma, int offset, bus_size_t buflen,
 559     int flags, bus_dma_segment_t *segs, int *segp)
 560 {
 561         struct dmar_ctx *ctx;
 562         struct dmar_map_entry *entry, *entry1;
 563         struct dmar_map_entries_tailq unroll_list;
 564         int error;
 565
 566         ctx = tag->ctx;
 567         atomic_add_long(&ctx->loads, 1);
 568
 569         TAILQ_INIT(&unroll_list);
 570         error = dmar_bus_dmamap_load_something1(tag, map, ma, offset,
 571             buflen, flags, segs, segp, &unroll_list);
 572         if (error != 0) {
 573                 /*
 574                  * The busdma interface does not allow us to report
 575                  * partial buffer load, so unfortunately we have to
 576                  * revert all work done.
 577                  */
 578                 DMAR_CTX_LOCK(ctx);
 579                 TAILQ_FOREACH_SAFE(entry, &unroll_list, unroll_link,
 580                     entry1) {
 581                         /*
 582                          * No entries other than what we have created
 583                          * during the failed run might have been
 584                          * inserted there in between, since we own ctx
 585                          * pglock.
 586                          */
 587                         TAILQ_REMOVE(&map->map_entries, entry, dmamap_link);
 588                         TAILQ_REMOVE(&unroll_list, entry, unroll_link);
 589                         TAILQ_INSERT_TAIL(&ctx->unload_entries, entry,
 590                             dmamap_link);
 591                 }
 592                 DMAR_CTX_UNLOCK(ctx);
 593                 taskqueue_enqueue(ctx->dmar->delayed_taskqueue,
 594                     &ctx->unload_task);
 595         }
 596
 597         if (error == ENOMEM && (flags & BUS_DMA_NOWAIT) == 0 &&
 598             !map->cansleep)
 599                 error = EINPROGRESS;
 600         if (error == EINPROGRESS)
 601                 dmar_bus_schedule_dmamap(ctx->dmar, map);
 602         return (error);
 603 }
 604
 605 static int
 606 dmar_bus_dmamap_load_ma(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map1,
 607     struct vm_page **ma, bus_size_t tlen, int ma_offs, int flags,
 608     bus_dma_segment_t *segs, int *segp)
 609 {
 610         struct bus_dma_tag_dmar *tag;
 611         struct bus_dmamap_dmar *map;
 612
 613         tag = (struct bus_dma_tag_dmar *)dmat;
 614         map = (struct bus_dmamap_dmar *)map1;
 615         return (dmar_bus_dmamap_load_something(tag, map, ma, ma_offs, tlen,
 616             flags, segs, segp));
 617 }
 618
 619 static int
 620 dmar_bus_dmamap_load_phys(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map1,
 621     vm_paddr_t buf, bus_size_t buflen, int flags, bus_dma_segment_t *segs,
 622     int *segp)
 623 {
 624         struct bus_dma_tag_dmar *tag;
 625         struct bus_dmamap_dmar *map;
 626         vm_page_t *ma;
 627         vm_paddr_t pstart, pend;
 628         int error, i, ma_cnt, offset;
 629
 630         tag = (struct bus_dma_tag_dmar *)dmat;
 631         map = (struct bus_dmamap_dmar *)map1;
 632         pstart = trunc_page(buf);
 633         pend = round_page(buf + buflen);
 634         offset = buf & PAGE_MASK;
 635         ma_cnt = OFF_TO_IDX(pend - pstart);
 636         ma = malloc(sizeof(vm_page_t) * ma_cnt, M_DEVBUF, map->cansleep ?
 637             M_WAITOK : M_NOWAIT);
 638         if (ma == NULL)
 639                 return (ENOMEM);
 640         for (i = 0; i < ma_cnt; i++)
 641                 ma[i] = PHYS_TO_VM_PAGE(pstart + i * PAGE_SIZE);
 642         error = dmar_bus_dmamap_load_something(tag, map, ma, offset, buflen,
 643             flags, segs, segp);
 644         free(ma, M_DEVBUF);
 645         return (error);
 646 }
 647
 648 static int
 649 dmar_bus_dmamap_load_buffer(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map1, void *buf,
 650     bus_size_t buflen, pmap_t pmap, int flags, bus_dma_segment_t *segs,
 651     int *segp)
 652 {
 653         struct bus_dma_tag_dmar *tag;
 654         struct bus_dmamap_dmar *map;
 655         vm_page_t *ma, fma;
 656         vm_paddr_t pstart, pend, paddr;
 657         int error, i, ma_cnt, offset;
 658
 659         tag = (struct bus_dma_tag_dmar *)dmat;
 660         map = (struct bus_dmamap_dmar *)map1;
 661         pstart = trunc_page((vm_offset_t)buf);
 662         pend = round_page((vm_offset_t)buf + buflen);
 663         offset = (vm_offset_t)buf & PAGE_MASK;
 664         ma_cnt = OFF_TO_IDX(pend - pstart);
 665         ma = malloc(sizeof(vm_page_t) * ma_cnt, M_DEVBUF, map->cansleep ?
 666             M_WAITOK : M_NOWAIT);
 667         if (ma == NULL)
 668                 return (ENOMEM);
 669         if (dumping) {
 670                 /*
 671                  * If dumping, do not attempt to call
 672                  * PHYS_TO_VM_PAGE() at all.  It may return non-NULL
 673                  * but the vm_page returned might be not initialized,
 674                  * e.g. for the kernel itself.
 675                  */
 676                 KASSERT(pmap == kernel_pmap, ("non-kernel address write"));
 677                 fma = malloc(sizeof(struct vm_page) * ma_cnt, M_DEVBUF,
 678                     M_ZERO | (map->cansleep ? M_WAITOK : M_NOWAIT));
 679                 if (fma == NULL) {
 680                         free(ma, M_DEVBUF);
 681                         return (ENOMEM);
 682                 }
 683                 for (i = 0; i < ma_cnt; i++, pstart += PAGE_SIZE) {
 684                         paddr = pmap_kextract(pstart);
 685                         vm_page_initfake(&fma[i], paddr, VM_MEMATTR_DEFAULT);
 686                         ma[i] = &fma[i];
 687                 }
 688         } else {
 689                 fma = NULL;
 690                 for (i = 0; i < ma_cnt; i++, pstart += PAGE_SIZE) {
 691                         if (pmap == kernel_pmap)
 692                                 paddr = pmap_kextract(pstart);
 693                         else
 694                                 paddr = pmap_extract(pmap, pstart);
 695                         ma[i] = PHYS_TO_VM_PAGE(paddr);
 696                         KASSERT(VM_PAGE_TO_PHYS(ma[i]) == paddr,
 697                             ("PHYS_TO_VM_PAGE failed %jx %jx m %p",
 698                             (uintmax_t)paddr, (uintmax_t)VM_PAGE_TO_PHYS(ma[i]),
 699                             ma[i]));
 700                 }
 701         }
 702         error = dmar_bus_dmamap_load_something(tag, map, ma, offset, buflen,
 703             flags, segs, segp);
 704         free(ma, M_DEVBUF);
 705         free(fma, M_DEVBUF);
 706         return (error);
 707 }
 708
 709 static void
 710 dmar_bus_dmamap_waitok(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map1,
 711     struct memdesc *mem, bus_dmamap_callback_t *callback, void *callback_arg)
 712 {
 713         struct bus_dmamap_dmar *map;
 714
 715         if (map1 == NULL)
 716                 return;
 717         map = (struct bus_dmamap_dmar *)map1;
 718         map->mem = *mem;
 719         map->tag = (struct bus_dma_tag_dmar *)dmat;
 720         map->callback = callback;
 721         map->callback_arg = callback_arg;
 722 }
 723
 724 static bus_dma_segment_t *
 725 dmar_bus_dmamap_complete(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map1,
 726     bus_dma_segment_t *segs, int nsegs, int error)
 727 {
 728         struct bus_dma_tag_dmar *tag;
 729         struct bus_dmamap_dmar *map;
 730
 731         tag = (struct bus_dma_tag_dmar *)dmat;
 732         map = (struct bus_dmamap_dmar *)map1;
 733
 734         if (!map->locked) {
 735                 KASSERT(map->cansleep,
 736                     ("map not locked and not sleepable context %p", map));
 737
 738                 /*
 739                  * We are called from the delayed context.  Relock the
 740                  * driver.
 741                  */
 742                 (tag->common.lockfunc)(tag->common.lockfuncarg, BUS_DMA_LOCK);
 743                 map->locked = true;
 744         }
 745
 746         if (segs == NULL)
 747                 segs = tag->segments;
 748         return (segs);
 749 }
 750
 751 /*
 752  * The limitations of busdma KPI forces the dmar to perform the actual
 753  * unload, consisting of the unmapping of the map entries page tables,
 754  * from the delayed context on i386, since page table page mapping
 755  * might require a sleep to be successfull.  The unfortunate
 756  * consequence is that the DMA requests can be served some time after
 757  * the bus_dmamap_unload() call returned.
 758  *
 759  * On amd64, we assume that sf allocation cannot fail.
 760  */
 761 static void
 762 dmar_bus_dmamap_unload(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map1)
 763 {
 764         struct bus_dma_tag_dmar *tag;
 765         struct bus_dmamap_dmar *map;
 766         struct dmar_ctx *ctx;
 767 #if defined(__amd64__)
 768         struct dmar_map_entries_tailq entries;
 769 #endif
 770
 771         tag = (struct bus_dma_tag_dmar *)dmat;
 772         map = (struct bus_dmamap_dmar *)map1;
 773         ctx = tag->ctx;
 774         atomic_add_long(&ctx->unloads, 1);
 775
 776 #if defined(__i386__)
 777         DMAR_CTX_LOCK(ctx);
 778         TAILQ_CONCAT(&ctx->unload_entries, &map->map_entries, dmamap_link);
 779         DMAR_CTX_UNLOCK(ctx);
 780         taskqueue_enqueue(ctx->dmar->delayed_taskqueue, &ctx->unload_task);
 781 #else /* defined(__amd64__) */
 782         TAILQ_INIT(&entries);
 783         DMAR_CTX_LOCK(ctx);
 784         TAILQ_CONCAT(&entries, &map->map_entries, dmamap_link);
 785         DMAR_CTX_UNLOCK(ctx);
 786         THREAD_NO_SLEEPING();
 787         dmar_ctx_unload(ctx, &entries, false);
 788         THREAD_SLEEPING_OK();
 789         KASSERT(TAILQ_EMPTY(&entries), ("lazy dmar_ctx_unload %p", ctx));
 790 #endif
 791 }
 792
 793 static void
 794 dmar_bus_dmamap_sync(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map,
 795     bus_dmasync_op_t op)
 796 {
 797 }
 798
 799 struct bus_dma_impl bus_dma_dmar_impl = {
 800         .tag_create = dmar_bus_dma_tag_create,
 801         .tag_destroy = dmar_bus_dma_tag_destroy,
 802         .map_create = dmar_bus_dmamap_create,
 803         .map_destroy = dmar_bus_dmamap_destroy,
 804         .mem_alloc = dmar_bus_dmamem_alloc,
 805         .mem_free = dmar_bus_dmamem_free,
 806         .load_phys = dmar_bus_dmamap_load_phys,
 807         .load_buffer = dmar_bus_dmamap_load_buffer,
 808         .load_ma = dmar_bus_dmamap_load_ma,
 809         .map_waitok = dmar_bus_dmamap_waitok,
 810         .map_complete = dmar_bus_dmamap_complete,
 811         .map_unload = dmar_bus_dmamap_unload,
 812         .map_sync = dmar_bus_dmamap_sync
 813 };
 814
 815 static void
 816 dmar_bus_task_dmamap(void *arg, int pending)
 817 {
 818         struct bus_dma_tag_dmar *tag;
 819         struct bus_dmamap_dmar *map;
 820         struct dmar_unit *unit;
 821         struct dmar_ctx *ctx;
 822
 823         unit = arg;
 824         DMAR_LOCK(unit);
 825         while ((map = TAILQ_FIRST(&unit->delayed_maps)) != NULL) {
 826                 TAILQ_REMOVE(&unit->delayed_maps, map, delay_link);
 827                 DMAR_UNLOCK(unit);
 828                 tag = map->tag;
 829                 ctx = map->tag->ctx;
 830                 map->cansleep = true;
 831                 map->locked = false;
 832                 bus_dmamap_load_mem((bus_dma_tag_t)tag, (bus_dmamap_t)map,
 833                     &map->mem, map->callback, map->callback_arg,
 834                     BUS_DMA_WAITOK);
 835                 map->cansleep = false;
 836                 if (map->locked) {
 837                         (tag->common.lockfunc)(tag->common.lockfuncarg,
 838                             BUS_DMA_UNLOCK);
 839                 } else
 840                         map->locked = true;
 841                 map->cansleep = false;
 842                 DMAR_LOCK(unit);
 843         }
 844         DMAR_UNLOCK(unit);
 845 }
 846
 847 static void
 848 dmar_bus_schedule_dmamap(struct dmar_unit *unit, struct bus_dmamap_dmar *map)
 849 {
 850         struct dmar_ctx *ctx;
 851
 852         ctx = map->tag->ctx;
 853         map->locked = false;
 854         DMAR_LOCK(unit);
 855         TAILQ_INSERT_TAIL(&unit->delayed_maps, map, delay_link);
 856         DMAR_UNLOCK(unit);
 857         taskqueue_enqueue(unit->delayed_taskqueue, &unit->dmamap_load_task);
 858 }
 859
 860 int
 861 dmar_init_busdma(struct dmar_unit *unit)
 862 {
 863
 864         unit->dma_enabled = 1;
 865         TUNABLE_INT_FETCH("hw.dmar.dma", &unit->dma_enabled);
 866         TAILQ_INIT(&unit->delayed_maps);
 867         TASK_INIT(&unit->dmamap_load_task, 0, dmar_bus_task_dmamap, unit);
 868         unit->delayed_taskqueue = taskqueue_create("dmar", M_WAITOK,
 869             taskqueue_thread_enqueue, &unit->delayed_taskqueue);
 870         taskqueue_start_threads(&unit->delayed_taskqueue, 1, PI_DISK,
 871             "dmar%d busdma taskq", unit->unit);
 872         return (0);
 873 }
 874
 875 void
 876 dmar_fini_busdma(struct dmar_unit *unit)
 877 {
 878
 879         if (unit->delayed_taskqueue == NULL)
 880                 return;
 881
 882         taskqueue_drain(unit->delayed_taskqueue, &unit->dmamap_load_task);
 883         taskqueue_free(unit->delayed_taskqueue);
 884         unit->delayed_taskqueue = NULL;
 885 }