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         int default_bounce;
  78         bool ret;
  79         static const char bounce_str[] = "bounce";
  80         static const char dmar_str[] = "dmar";
  81
  82         default_bounce = 0;
  83         env = kern_getenv("hw.busdma.default");
  84         if (env != NULL) {
  85                 if (strcmp(env, bounce_str) == 0)
  86                         default_bounce = 1;
  87                 else if (strcmp(env, dmar_str) == 0)
  88                         default_bounce = 0;
  89                 freeenv(env);
  90         }
  91
  92         snprintf(str, sizeof(str), "hw.busdma.pci%d.%d.%d.%d",
  93             domain, bus, slot, func);
  94         env = kern_getenv(str);
  95         if (env == NULL)
  96                 return (default_bounce != 0);
  97         if (strcmp(env, bounce_str) == 0)
  98                 ret = true;
  99         else if (strcmp(env, dmar_str) == 0)
 100                 ret = false;
 101         else
 102                 ret = default_bounce != 0;
 103         freeenv(env);
 104         return (ret);
 105 }
 106
 107 /*
 108  * Given original device, find the requester ID that will be seen by
 109  * the DMAR unit and used for page table lookup.  PCI bridges may take
 110  * ownership of transactions from downstream devices, so it may not be
 111  * the same as the BSF of the target device.  In those cases, all
 112  * devices downstream of the bridge must share a single mapping
 113  * domain, and must collectively be assigned to use either DMAR or
 114  * bounce mapping.
 115  */
 116 device_t
 117 dmar_get_requester(device_t dev, uint16_t *rid)
 118 {
 119         devclass_t pci_class;
 120         device_t l, pci, pcib, pcip, pcibp, requester;
 121         int cap_offset;
 122         uint16_t pcie_flags;
 123         bool bridge_is_pcie;
 124
 125         pci_class = devclass_find("pci");
 126         l = requester = dev;
 127
 128         *rid = pci_get_rid(dev);
 129
 130         /*
 131          * Walk the bridge hierarchy from the target device to the
 132          * host port to find the translating bridge nearest the DMAR
 133          * unit.
 134          */
 135         for (;;) {
 136                 pci = device_get_parent(l);
 137                 KASSERT(pci != NULL, ("dmar_get_requester(%s): NULL parent "
 138                     "for %s", device_get_name(dev), device_get_name(l)));
 139                 KASSERT(device_get_devclass(pci) == pci_class,
 140                     ("dmar_get_requester(%s): non-pci parent %s for %s",
 141                     device_get_name(dev), device_get_name(pci),
 142                     device_get_name(l)));
 143
 144                 pcib = device_get_parent(pci);
 145                 KASSERT(pcib != NULL, ("dmar_get_requester(%s): NULL bridge "
 146                     "for %s", device_get_name(dev), device_get_name(pci)));
 147
 148                 /*
 149                  * The parent of our "bridge" isn't another PCI bus,
 150                  * so pcib isn't a PCI->PCI bridge but rather a host
 151                  * port, and the requester ID won't be translated
 152                  * further.
 153                  */
 154                 pcip = device_get_parent(pcib);
 155                 if (device_get_devclass(pcip) != pci_class)
 156                         break;
 157                 pcibp = device_get_parent(pcip);
 158
 159                 if (pci_find_cap(l, PCIY_EXPRESS, &cap_offset) == 0) {
 160                         /*
 161                          * Do not stop the loop even if the target
 162                          * device is PCIe, because it is possible (but
 163                          * unlikely) to have a PCI->PCIe bridge
 164                          * somewhere in the hierarchy.
 165                          */
 166                         l = pcib;
 167                 } else {
 168                         /*
 169                          * Device is not PCIe, it cannot be seen as a
 170                          * requester by DMAR unit.  Check whether the
 171                          * bridge is PCIe.
 172                          */
 173                         bridge_is_pcie = pci_find_cap(pcib, PCIY_EXPRESS,
 174                             &cap_offset) == 0;
 175                         requester = pcib;
 176
 177                         /*
 178                          * Check for a buggy PCIe/PCI bridge that
 179                          * doesn't report the express capability.  If
 180                          * the bridge above it is express but isn't a
 181                          * PCI bridge, then we know pcib is actually a
 182                          * PCIe/PCI bridge.
 183                          */
 184                         if (!bridge_is_pcie && pci_find_cap(pcibp,
 185                             PCIY_EXPRESS, &cap_offset) == 0) {
 186                                 pcie_flags = pci_read_config(pcibp,
 187                                     cap_offset + PCIER_FLAGS, 2);
 188                                 if ((pcie_flags & PCIEM_FLAGS_TYPE) !=
 189                                     PCIEM_TYPE_PCI_BRIDGE)
 190                                         bridge_is_pcie = true;
 191                         }
 192
 193                         if (bridge_is_pcie) {
 194                                 /*
 195                                  * The current device is not PCIe, but
 196                                  * the bridge above it is.  This is a
 197                                  * PCIe->PCI bridge.  Assume that the
 198                                  * requester ID will be the secondary
 199                                  * bus number with slot and function
 200                                  * set to zero.
 201                                  *
 202                                  * XXX: Doesn't handle the case where
 203                                  * the bridge is PCIe->PCI-X, and the
 204                                  * bridge will only take ownership of
 205                                  * requests in some cases.  We should
 206                                  * provide context entries with the
 207                                  * same page tables for taken and
 208                                  * non-taken transactions.
 209                                  */
 210                                 *rid = PCI_RID(pci_get_bus(l), 0, 0);
 211                                 l = pcibp;
 212                         } else {
 213                                 /*
 214                                  * Neither the device nor the bridge
 215                                  * above it are PCIe.  This is a
 216                                  * conventional PCI->PCI bridge, which
 217                                  * will use the bridge's BSF as the
 218                                  * requester ID.
 219                                  */
 220                                 *rid = pci_get_rid(pcib);
 221                                 l = pcib;
 222                         }
 223                 }
 224         }
 225         return (requester);
 226 }
 227
 228 struct dmar_ctx *
 229 dmar_instantiate_ctx(struct dmar_unit *dmar, device_t dev, bool rmrr)
 230 {
 231         device_t requester;
 232         struct dmar_ctx *ctx;
 233         bool disabled;
 234         uint16_t rid;
 235
 236         requester = dmar_get_requester(dev, &rid);
 237
 238         /*
 239          * If the user requested the IOMMU disabled for the device, we
 240          * cannot disable the DMAR, due to possibility of other
 241          * devices on the same DMAR still requiring translation.
 242          * Instead provide the identity mapping for the device
 243          * context.
 244          */
 245         disabled = dmar_bus_dma_is_dev_disabled(pci_get_domain(requester),
 246             pci_get_bus(requester), pci_get_slot(requester),
 247             pci_get_function(requester));
 248         ctx = dmar_get_ctx_for_dev(dmar, requester, rid, disabled, rmrr);
 249         if (ctx == NULL)
 250                 return (NULL);
 251         if (disabled) {
 252                 /*
 253                  * Keep the first reference on context, release the
 254                  * later refs.
 255                  */
 256                 DMAR_LOCK(dmar);
 257                 if ((ctx->flags & DMAR_CTX_DISABLED) == 0) {
 258                         ctx->flags |= DMAR_CTX_DISABLED;
 259                         DMAR_UNLOCK(dmar);
 260                 } else {
 261                         dmar_free_ctx_locked(dmar, ctx);
 262                 }
 263                 ctx = NULL;
 264         }
 265         return (ctx);
 266 }
 267
 268 bus_dma_tag_t
 269 dmar_get_dma_tag(device_t dev, device_t child)
 270 {
 271         struct dmar_unit *dmar;
 272         struct dmar_ctx *ctx;
 273         bus_dma_tag_t res;
 274
 275         dmar = dmar_find(child);
 276         /* Not in scope of any DMAR ? */
 277         if (dmar == NULL)
 278                 return (NULL);
 279         if (!dmar->dma_enabled)
 280                 return (NULL);
 281         dmar_quirks_pre_use(dmar);
 282         dmar_instantiate_rmrr_ctxs(dmar);
 283
 284         ctx = dmar_instantiate_ctx(dmar, child, false);
 285         res = ctx == NULL ? NULL : (bus_dma_tag_t)&ctx->ctx_tag;
 286         return (res);
 287 }
 288
 289 static MALLOC_DEFINE(M_DMAR_DMAMAP, "dmar_dmamap", "Intel DMAR DMA Map");
 290
 291 static void dmar_bus_schedule_dmamap(struct dmar_unit *unit,
 292     struct bus_dmamap_dmar *map);
 293
 294 static int
 295 dmar_bus_dma_tag_create(bus_dma_tag_t parent, bus_size_t alignment,
 296     bus_addr_t boundary, bus_addr_t lowaddr, bus_addr_t highaddr,
 297     bus_dma_filter_t *filter, void *filterarg, bus_size_t maxsize,
 298     int nsegments, bus_size_t maxsegsz, int flags, bus_dma_lock_t *lockfunc,
 299     void *lockfuncarg, bus_dma_tag_t *dmat)
 300 {
 301         struct bus_dma_tag_dmar *newtag, *oldtag;
 302         int error;
 303
 304         *dmat = NULL;
 305         error = common_bus_dma_tag_create(parent != NULL ?
 306             &((struct bus_dma_tag_dmar *)parent)->common : NULL, alignment,
 307             boundary, lowaddr, highaddr, filter, filterarg, maxsize,
 308             nsegments, maxsegsz, flags, lockfunc, lockfuncarg,
 309             sizeof(struct bus_dma_tag_dmar), (void **)&newtag);
 310         if (error != 0)
 311                 goto out;
 312
 313         oldtag = (struct bus_dma_tag_dmar *)parent;
 314         newtag->common.impl = &bus_dma_dmar_impl;
 315         newtag->ctx = oldtag->ctx;
 316         newtag->owner = oldtag->owner;
 317
 318         *dmat = (bus_dma_tag_t)newtag;
 319 out:
 320         CTR4(KTR_BUSDMA, "%s returned tag %p tag flags 0x%x error %d",
 321             __func__, newtag, (newtag != NULL ? newtag->common.flags : 0),
 322             error);
 323         return (error);
 324 }
 325
 326 static int
 327 dmar_bus_dma_tag_destroy(bus_dma_tag_t dmat1)
 328 {
 329         struct bus_dma_tag_dmar *dmat, *dmat_copy, *parent;
 330         int error;
 331
 332         error = 0;
 333         dmat_copy = dmat = (struct bus_dma_tag_dmar *)dmat1;
 334
 335         if (dmat != NULL) {
 336                 if (dmat->map_count != 0) {
 337                         error = EBUSY;
 338                         goto out;
 339                 }
 340                 while (dmat != NULL) {
 341                         parent = (struct bus_dma_tag_dmar *)dmat->common.parent;
 342                         if (atomic_fetchadd_int(&dmat->common.ref_count, -1) ==
 343                             1) {
 344                                 if (dmat == &dmat->ctx->ctx_tag)
 345                                         dmar_free_ctx(dmat->ctx);
 346                                 free(dmat->segments, M_DMAR_DMAMAP);
 347                                 free(dmat, M_DEVBUF);
 348                                 dmat = parent;
 349                         } else
 350                                 dmat = NULL;
 351                 }
 352         }
 353 out:
 354         CTR3(KTR_BUSDMA, "%s tag %p error %d", __func__, dmat_copy, error);
 355         return (error);
 356 }
 357
 358 static int
 359 dmar_bus_dmamap_create(bus_dma_tag_t dmat, int flags, bus_dmamap_t *mapp)
 360 {
 361         struct bus_dma_tag_dmar *tag;
 362         struct bus_dmamap_dmar *map;
 363
 364         tag = (struct bus_dma_tag_dmar *)dmat;
 365         map = malloc(sizeof(*map), M_DMAR_DMAMAP, M_NOWAIT | M_ZERO);
 366         if (map == NULL) {
 367                 *mapp = NULL;
 368                 return (ENOMEM);
 369         }
 370         if (tag->segments == NULL) {
 371                 tag->segments = malloc(sizeof(bus_dma_segment_t) *
 372                     tag->common.nsegments, M_DMAR_DMAMAP, M_NOWAIT);
 373                 if (tag->segments == NULL) {
 374                         free(map, M_DMAR_DMAMAP);
 375                         *mapp = NULL;
 376                         return (ENOMEM);
 377                 }
 378         }
 379         TAILQ_INIT(&map->map_entries);
 380         map->tag = tag;
 381         map->locked = true;
 382         map->cansleep = false;
 383         tag->map_count++;
 384         *mapp = (bus_dmamap_t)map;
 385
 386         return (0);
 387 }
 388
 389 static int
 390 dmar_bus_dmamap_destroy(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map1)
 391 {
 392         struct bus_dma_tag_dmar *tag;
 393         struct bus_dmamap_dmar *map;
 394         struct dmar_domain *domain;
 395
 396         tag = (struct bus_dma_tag_dmar *)dmat;
 397         map = (struct bus_dmamap_dmar *)map1;
 398         if (map != NULL) {
 399                 domain = tag->ctx->domain;
 400                 DMAR_DOMAIN_LOCK(domain);
 401                 if (!TAILQ_EMPTY(&map->map_entries)) {
 402                         DMAR_DOMAIN_UNLOCK(domain);
 403                         return (EBUSY);
 404                 }
 405                 DMAR_DOMAIN_UNLOCK(domain);
 406                 free(map, M_DMAR_DMAMAP);
 407         }
 408         tag->map_count--;
 409         return (0);
 410 }
 411
 412
 413 static int
 414 dmar_bus_dmamem_alloc(bus_dma_tag_t dmat, void** vaddr, int flags,
 415     bus_dmamap_t *mapp)
 416 {
 417         struct bus_dma_tag_dmar *tag;
 418         struct bus_dmamap_dmar *map;
 419         int error, mflags;
 420         vm_memattr_t attr;
 421
 422         error = dmar_bus_dmamap_create(dmat, flags, mapp);
 423         if (error != 0)
 424                 return (error);
 425
 426         mflags = (flags & BUS_DMA_NOWAIT) != 0 ? M_NOWAIT : M_WAITOK;
 427         mflags |= (flags & BUS_DMA_ZERO) != 0 ? M_ZERO : 0;
 428         attr = (flags & BUS_DMA_NOCACHE) != 0 ? VM_MEMATTR_UNCACHEABLE :
 429             VM_MEMATTR_DEFAULT;
 430
 431         tag = (struct bus_dma_tag_dmar *)dmat;
 432         map = (struct bus_dmamap_dmar *)*mapp;
 433
 434         if (tag->common.maxsize < PAGE_SIZE &&
 435             tag->common.alignment <= tag->common.maxsize &&
 436             attr == VM_MEMATTR_DEFAULT) {
 437                 *vaddr = malloc(tag->common.maxsize, M_DEVBUF, mflags);
 438                 map->flags |= BUS_DMAMAP_DMAR_MALLOC;
 439         } else {
 440                 *vaddr = (void *)kmem_alloc_attr(kernel_arena,
 441                     tag->common.maxsize, mflags, 0ul, BUS_SPACE_MAXADDR,
 442                     attr);
 443                 map->flags |= BUS_DMAMAP_DMAR_KMEM_ALLOC;
 444         }
 445         if (*vaddr == NULL) {
 446                 dmar_bus_dmamap_destroy(dmat, *mapp);
 447                 *mapp = NULL;
 448                 return (ENOMEM);
 449         }
 450         return (0);
 451 }
 452
 453 static void
 454 dmar_bus_dmamem_free(bus_dma_tag_t dmat, void *vaddr, bus_dmamap_t map1)
 455 {
 456         struct bus_dma_tag_dmar *tag;
 457         struct bus_dmamap_dmar *map;
 458
 459         tag = (struct bus_dma_tag_dmar *)dmat;
 460         map = (struct bus_dmamap_dmar *)map1;
 461
 462         if ((map->flags & BUS_DMAMAP_DMAR_MALLOC) != 0) {
 463                 free(vaddr, M_DEVBUF);
 464                 map->flags &= ~BUS_DMAMAP_DMAR_MALLOC;
 465         } else {
 466                 KASSERT((map->flags & BUS_DMAMAP_DMAR_KMEM_ALLOC) != 0,
 467                     ("dmar_bus_dmamem_free for non alloced map %p", map));
 468                 kmem_free(kernel_arena, (vm_offset_t)vaddr, tag->common.maxsize);
 469                 map->flags &= ~BUS_DMAMAP_DMAR_KMEM_ALLOC;
 470         }
 471
 472         dmar_bus_dmamap_destroy(dmat, map1);
 473 }
 474
 475 static int
 476 dmar_bus_dmamap_load_something1(struct bus_dma_tag_dmar *tag,
 477     struct bus_dmamap_dmar *map, vm_page_t *ma, int offset, bus_size_t buflen,
 478     int flags, bus_dma_segment_t *segs, int *segp,
 479     struct dmar_map_entries_tailq *unroll_list)
 480 {
 481         struct dmar_ctx *ctx;
 482         struct dmar_domain *domain;
 483         struct dmar_map_entry *entry;
 484         dmar_gaddr_t size;
 485         bus_size_t buflen1;
 486         int error, idx, gas_flags, seg;
 487
 488         KASSERT(offset < DMAR_PAGE_SIZE, ("offset %d", offset));
 489         if (segs == NULL)
 490                 segs = tag->segments;
 491         ctx = tag->ctx;
 492         domain = ctx->domain;
 493         seg = *segp;
 494         error = 0;
 495         idx = 0;
 496         while (buflen > 0) {
 497                 seg++;
 498                 if (seg >= tag->common.nsegments) {
 499                         error = EFBIG;
 500                         break;
 501                 }
 502                 buflen1 = buflen > tag->common.maxsegsz ?
 503                     tag->common.maxsegsz : buflen;
 504                 size = round_page(offset + buflen1);
 505
 506                 /*
 507                  * (Too) optimistically allow split if there are more
 508                  * then one segments left.
 509                  */
 510                 gas_flags = map->cansleep ? DMAR_GM_CANWAIT : 0;
 511                 if (seg + 1 < tag->common.nsegments)
 512                         gas_flags |= DMAR_GM_CANSPLIT;
 513
 514                 error = dmar_gas_map(domain, &tag->common, size, offset,
 515                     DMAR_MAP_ENTRY_READ | DMAR_MAP_ENTRY_WRITE,
 516                     gas_flags, ma + idx, &entry);
 517                 if (error != 0)
 518                         break;
 519                 if ((gas_flags & DMAR_GM_CANSPLIT) != 0) {
 520                         KASSERT(size >= entry->end - entry->start,
 521                             ("split increased entry size %jx %jx %jx",
 522                             (uintmax_t)size, (uintmax_t)entry->start,
 523                             (uintmax_t)entry->end));
 524                         size = entry->end - entry->start;
 525                         if (buflen1 > size)
 526                                 buflen1 = size;
 527                 } else {
 528                         KASSERT(entry->end - entry->start == size,
 529                             ("no split allowed %jx %jx %jx",
 530                             (uintmax_t)size, (uintmax_t)entry->start,
 531                             (uintmax_t)entry->end));
 532                 }
 533                 if (offset + buflen1 > size)
 534                         buflen1 = size - offset;
 535                 if (buflen1 > tag->common.maxsegsz)
 536                         buflen1 = tag->common.maxsegsz;
 537
 538                 KASSERT(((entry->start + offset) & (tag->common.alignment - 1))
 539                     == 0,
 540                     ("alignment failed: ctx %p start 0x%jx offset %x "
 541                     "align 0x%jx", ctx, (uintmax_t)entry->start, offset,
 542                     (uintmax_t)tag->common.alignment));
 543                 KASSERT(entry->end <= tag->common.lowaddr ||
 544                     entry->start >= tag->common.highaddr,
 545                     ("entry placement failed: ctx %p start 0x%jx end 0x%jx "
 546                     "lowaddr 0x%jx highaddr 0x%jx", ctx,
 547                     (uintmax_t)entry->start, (uintmax_t)entry->end,
 548                     (uintmax_t)tag->common.lowaddr,
 549                     (uintmax_t)tag->common.highaddr));
 550                 KASSERT(dmar_test_boundary(entry->start + offset, buflen1,
 551                     tag->common.boundary),
 552                     ("boundary failed: ctx %p start 0x%jx end 0x%jx "
 553                     "boundary 0x%jx", ctx, (uintmax_t)entry->start,
 554                     (uintmax_t)entry->end, (uintmax_t)tag->common.boundary));
 555                 KASSERT(buflen1 <= tag->common.maxsegsz,
 556                     ("segment too large: ctx %p start 0x%jx end 0x%jx "
 557                     "buflen1 0x%jx maxsegsz 0x%jx", ctx,
 558                     (uintmax_t)entry->start, (uintmax_t)entry->end,
 559                     (uintmax_t)buflen1, (uintmax_t)tag->common.maxsegsz));
 560
 561                 DMAR_DOMAIN_LOCK(domain);
 562                 TAILQ_INSERT_TAIL(&map->map_entries, entry, dmamap_link);
 563                 entry->flags |= DMAR_MAP_ENTRY_MAP;
 564                 DMAR_DOMAIN_UNLOCK(domain);
 565                 TAILQ_INSERT_TAIL(unroll_list, entry, unroll_link);
 566
 567                 segs[seg].ds_addr = entry->start + offset;
 568                 segs[seg].ds_len = buflen1;
 569
 570                 idx += OFF_TO_IDX(trunc_page(offset + buflen1));
 571                 offset += buflen1;
 572                 offset &= DMAR_PAGE_MASK;
 573                 buflen -= buflen1;
 574         }
 575         if (error == 0)
 576                 *segp = seg;
 577         return (error);
 578 }
 579
 580 static int
 581 dmar_bus_dmamap_load_something(struct bus_dma_tag_dmar *tag,
 582     struct bus_dmamap_dmar *map, vm_page_t *ma, int offset, bus_size_t buflen,
 583     int flags, bus_dma_segment_t *segs, int *segp)
 584 {
 585         struct dmar_ctx *ctx;
 586         struct dmar_domain *domain;
 587         struct dmar_map_entry *entry, *entry1;
 588         struct dmar_map_entries_tailq unroll_list;
 589         int error;
 590
 591         ctx = tag->ctx;
 592         domain = ctx->domain;
 593         atomic_add_long(&ctx->loads, 1);
 594
 595         TAILQ_INIT(&unroll_list);
 596         error = dmar_bus_dmamap_load_something1(tag, map, ma, offset,
 597             buflen, flags, segs, segp, &unroll_list);
 598         if (error != 0) {
 599                 /*
 600                  * The busdma interface does not allow us to report
 601                  * partial buffer load, so unfortunately we have to
 602                  * revert all work done.
 603                  */
 604                 DMAR_DOMAIN_LOCK(domain);
 605                 TAILQ_FOREACH_SAFE(entry, &unroll_list, unroll_link,
 606                     entry1) {
 607                         /*
 608                          * No entries other than what we have created
 609                          * during the failed run might have been
 610                          * inserted there in between, since we own ctx
 611                          * pglock.
 612                          */
 613                         TAILQ_REMOVE(&map->map_entries, entry, dmamap_link);
 614                         TAILQ_REMOVE(&unroll_list, entry, unroll_link);
 615                         TAILQ_INSERT_TAIL(&domain->unload_entries, entry,
 616                             dmamap_link);
 617                 }
 618                 DMAR_DOMAIN_UNLOCK(domain);
 619                 taskqueue_enqueue(domain->dmar->delayed_taskqueue,
 620                     &domain->unload_task);
 621         }
 622
 623         if (error == ENOMEM && (flags & BUS_DMA_NOWAIT) == 0 &&
 624             !map->cansleep)
 625                 error = EINPROGRESS;
 626         if (error == EINPROGRESS)
 627                 dmar_bus_schedule_dmamap(domain->dmar, map);
 628         return (error);
 629 }
 630
 631 static int
 632 dmar_bus_dmamap_load_ma(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map1,
 633     struct vm_page **ma, bus_size_t tlen, int ma_offs, int flags,
 634     bus_dma_segment_t *segs, int *segp)
 635 {
 636         struct bus_dma_tag_dmar *tag;
 637         struct bus_dmamap_dmar *map;
 638
 639         tag = (struct bus_dma_tag_dmar *)dmat;
 640         map = (struct bus_dmamap_dmar *)map1;
 641         return (dmar_bus_dmamap_load_something(tag, map, ma, ma_offs, tlen,
 642             flags, segs, segp));
 643 }
 644
 645 static int
 646 dmar_bus_dmamap_load_phys(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map1,
 647     vm_paddr_t buf, bus_size_t buflen, int flags, bus_dma_segment_t *segs,
 648     int *segp)
 649 {
 650         struct bus_dma_tag_dmar *tag;
 651         struct bus_dmamap_dmar *map;
 652         vm_page_t *ma;
 653         vm_paddr_t pstart, pend;
 654         int error, i, ma_cnt, offset;
 655
 656         tag = (struct bus_dma_tag_dmar *)dmat;
 657         map = (struct bus_dmamap_dmar *)map1;
 658         pstart = trunc_page(buf);
 659         pend = round_page(buf + buflen);
 660         offset = buf & PAGE_MASK;
 661         ma_cnt = OFF_TO_IDX(pend - pstart);
 662         ma = malloc(sizeof(vm_page_t) * ma_cnt, M_DEVBUF, map->cansleep ?
 663             M_WAITOK : M_NOWAIT);
 664         if (ma == NULL)
 665                 return (ENOMEM);
 666         for (i = 0; i < ma_cnt; i++)
 667                 ma[i] = PHYS_TO_VM_PAGE(pstart + i * PAGE_SIZE);
 668         error = dmar_bus_dmamap_load_something(tag, map, ma, offset, buflen,
 669             flags, segs, segp);
 670         free(ma, M_DEVBUF);
 671         return (error);
 672 }
 673
 674 static int
 675 dmar_bus_dmamap_load_buffer(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map1, void *buf,
 676     bus_size_t buflen, pmap_t pmap, int flags, bus_dma_segment_t *segs,
 677     int *segp)
 678 {
 679         struct bus_dma_tag_dmar *tag;
 680         struct bus_dmamap_dmar *map;
 681         vm_page_t *ma, fma;
 682         vm_paddr_t pstart, pend, paddr;
 683         int error, i, ma_cnt, offset;
 684
 685         tag = (struct bus_dma_tag_dmar *)dmat;
 686         map = (struct bus_dmamap_dmar *)map1;
 687         pstart = trunc_page((vm_offset_t)buf);
 688         pend = round_page((vm_offset_t)buf + buflen);
 689         offset = (vm_offset_t)buf & PAGE_MASK;
 690         ma_cnt = OFF_TO_IDX(pend - pstart);
 691         ma = malloc(sizeof(vm_page_t) * ma_cnt, M_DEVBUF, map->cansleep ?
 692             M_WAITOK : M_NOWAIT);
 693         if (ma == NULL)
 694                 return (ENOMEM);
 695         if (dumping) {
 696                 /*
 697                  * If dumping, do not attempt to call
 698                  * PHYS_TO_VM_PAGE() at all.  It may return non-NULL
 699                  * but the vm_page returned might be not initialized,
 700                  * e.g. for the kernel itself.
 701                  */
 702                 KASSERT(pmap == kernel_pmap, ("non-kernel address write"));
 703                 fma = malloc(sizeof(struct vm_page) * ma_cnt, M_DEVBUF,
 704                     M_ZERO | (map->cansleep ? M_WAITOK : M_NOWAIT));
 705                 if (fma == NULL) {
 706                         free(ma, M_DEVBUF);
 707                         return (ENOMEM);
 708                 }
 709                 for (i = 0; i < ma_cnt; i++, pstart += PAGE_SIZE) {
 710                         paddr = pmap_kextract(pstart);
 711                         vm_page_initfake(&fma[i], paddr, VM_MEMATTR_DEFAULT);
 712                         ma[i] = &fma[i];
 713                 }
 714         } else {
 715                 fma = NULL;
 716                 for (i = 0; i < ma_cnt; i++, pstart += PAGE_SIZE) {
 717                         if (pmap == kernel_pmap)
 718                                 paddr = pmap_kextract(pstart);
 719                         else
 720                                 paddr = pmap_extract(pmap, pstart);
 721                         ma[i] = PHYS_TO_VM_PAGE(paddr);
 722                         KASSERT(VM_PAGE_TO_PHYS(ma[i]) == paddr,
 723                             ("PHYS_TO_VM_PAGE failed %jx %jx m %p",
 724                             (uintmax_t)paddr, (uintmax_t)VM_PAGE_TO_PHYS(ma[i]),
 725                             ma[i]));
 726                 }
 727         }
 728         error = dmar_bus_dmamap_load_something(tag, map, ma, offset, buflen,
 729             flags, segs, segp);
 730         free(ma, M_DEVBUF);
 731         free(fma, M_DEVBUF);
 732         return (error);
 733 }
 734
 735 static void
 736 dmar_bus_dmamap_waitok(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map1,
 737     struct memdesc *mem, bus_dmamap_callback_t *callback, void *callback_arg)
 738 {
 739         struct bus_dmamap_dmar *map;
 740
 741         if (map1 == NULL)
 742                 return;
 743         map = (struct bus_dmamap_dmar *)map1;
 744         map->mem = *mem;
 745         map->tag = (struct bus_dma_tag_dmar *)dmat;
 746         map->callback = callback;
 747         map->callback_arg = callback_arg;
 748 }
 749
 750 static bus_dma_segment_t *
 751 dmar_bus_dmamap_complete(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map1,
 752     bus_dma_segment_t *segs, int nsegs, int error)
 753 {
 754         struct bus_dma_tag_dmar *tag;
 755         struct bus_dmamap_dmar *map;
 756
 757         tag = (struct bus_dma_tag_dmar *)dmat;
 758         map = (struct bus_dmamap_dmar *)map1;
 759
 760         if (!map->locked) {
 761                 KASSERT(map->cansleep,
 762                     ("map not locked and not sleepable context %p", map));
 763
 764                 /*
 765                  * We are called from the delayed context.  Relock the
 766                  * driver.
 767                  */
 768                 (tag->common.lockfunc)(tag->common.lockfuncarg, BUS_DMA_LOCK);
 769                 map->locked = true;
 770         }
 771
 772         if (segs == NULL)
 773                 segs = tag->segments;
 774         return (segs);
 775 }
 776
 777 /*
 778  * The limitations of busdma KPI forces the dmar to perform the actual
 779  * unload, consisting of the unmapping of the map entries page tables,
 780  * from the delayed context on i386, since page table page mapping
 781  * might require a sleep to be successfull.  The unfortunate
 782  * consequence is that the DMA requests can be served some time after
 783  * the bus_dmamap_unload() call returned.
 784  *
 785  * On amd64, we assume that sf allocation cannot fail.
 786  */
 787 static void
 788 dmar_bus_dmamap_unload(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map1)
 789 {
 790         struct bus_dma_tag_dmar *tag;
 791         struct bus_dmamap_dmar *map;
 792         struct dmar_ctx *ctx;
 793         struct dmar_domain *domain;
 794 #if defined(__amd64__)
 795         struct dmar_map_entries_tailq entries;
 796 #endif
 797
 798         tag = (struct bus_dma_tag_dmar *)dmat;
 799         map = (struct bus_dmamap_dmar *)map1;
 800         ctx = tag->ctx;
 801         domain = ctx->domain;
 802         atomic_add_long(&ctx->unloads, 1);
 803
 804 #if defined(__i386__)
 805         DMAR_DOMAIN_LOCK(domain);
 806         TAILQ_CONCAT(&domain->unload_entries, &map->map_entries, dmamap_link);
 807         DMAR_DOMAIN_UNLOCK(domain);
 808         taskqueue_enqueue(domain->dmar->delayed_taskqueue,
 809             &domain->unload_task);
 810 #else /* defined(__amd64__) */
 811         TAILQ_INIT(&entries);
 812         DMAR_DOMAIN_LOCK(domain);
 813         TAILQ_CONCAT(&entries, &map->map_entries, dmamap_link);
 814         DMAR_DOMAIN_UNLOCK(domain);
 815         THREAD_NO_SLEEPING();
 816         dmar_domain_unload(domain, &entries, false);
 817         THREAD_SLEEPING_OK();
 818         KASSERT(TAILQ_EMPTY(&entries), ("lazy dmar_ctx_unload %p", ctx));
 819 #endif
 820 }
 821
 822 static void
 823 dmar_bus_dmamap_sync(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map,
 824     bus_dmasync_op_t op)
 825 {
 826 }
 827
 828 struct bus_dma_impl bus_dma_dmar_impl = {
 829         .tag_create = dmar_bus_dma_tag_create,
 830         .tag_destroy = dmar_bus_dma_tag_destroy,
 831         .map_create = dmar_bus_dmamap_create,
 832         .map_destroy = dmar_bus_dmamap_destroy,
 833         .mem_alloc = dmar_bus_dmamem_alloc,
 834         .mem_free = dmar_bus_dmamem_free,
 835         .load_phys = dmar_bus_dmamap_load_phys,
 836         .load_buffer = dmar_bus_dmamap_load_buffer,
 837         .load_ma = dmar_bus_dmamap_load_ma,
 838         .map_waitok = dmar_bus_dmamap_waitok,
 839         .map_complete = dmar_bus_dmamap_complete,
 840         .map_unload = dmar_bus_dmamap_unload,
 841         .map_sync = dmar_bus_dmamap_sync
 842 };
 843
 844 static void
 845 dmar_bus_task_dmamap(void *arg, int pending)
 846 {
 847         struct bus_dma_tag_dmar *tag;
 848         struct bus_dmamap_dmar *map;
 849         struct dmar_unit *unit;
 850
 851         unit = arg;
 852         DMAR_LOCK(unit);
 853         while ((map = TAILQ_FIRST(&unit->delayed_maps)) != NULL) {
 854                 TAILQ_REMOVE(&unit->delayed_maps, map, delay_link);
 855                 DMAR_UNLOCK(unit);
 856                 tag = map->tag;
 857                 map->cansleep = true;
 858                 map->locked = false;
 859                 bus_dmamap_load_mem((bus_dma_tag_t)tag, (bus_dmamap_t)map,
 860                     &map->mem, map->callback, map->callback_arg,
 861                     BUS_DMA_WAITOK);
 862                 map->cansleep = false;
 863                 if (map->locked) {
 864                         (tag->common.lockfunc)(tag->common.lockfuncarg,
 865                             BUS_DMA_UNLOCK);
 866                 } else
 867                         map->locked = true;
 868                 map->cansleep = false;
 869                 DMAR_LOCK(unit);
 870         }
 871         DMAR_UNLOCK(unit);
 872 }
 873
 874 static void
 875 dmar_bus_schedule_dmamap(struct dmar_unit *unit, struct bus_dmamap_dmar *map)
 876 {
 877
 878         map->locked = false;
 879         DMAR_LOCK(unit);
 880         TAILQ_INSERT_TAIL(&unit->delayed_maps, map, delay_link);
 881         DMAR_UNLOCK(unit);
 882         taskqueue_enqueue(unit->delayed_taskqueue, &unit->dmamap_load_task);
 883 }
 884
 885 int
 886 dmar_init_busdma(struct dmar_unit *unit)
 887 {
 888
 889         unit->dma_enabled = 1;
 890         TUNABLE_INT_FETCH("hw.dmar.dma", &unit->dma_enabled);
 891         TAILQ_INIT(&unit->delayed_maps);
 892         TASK_INIT(&unit->dmamap_load_task, 0, dmar_bus_task_dmamap, unit);
 893         unit->delayed_taskqueue = taskqueue_create("dmar", M_WAITOK,
 894             taskqueue_thread_enqueue, &unit->delayed_taskqueue);
 895         taskqueue_start_threads(&unit->delayed_taskqueue, 1, PI_DISK,
 896             "dmar%d busdma taskq", unit->unit);
 897         return (0);
 898 }
 899
 900 void
 901 dmar_fini_busdma(struct dmar_unit *unit)
 902 {
 903
 904         if (unit->delayed_taskqueue == NULL)
 905                 return;
 906
 907         taskqueue_drain(unit->delayed_taskqueue, &unit->dmamap_load_task);
 908         taskqueue_free(unit->delayed_taskqueue);
 909         unit->delayed_taskqueue = NULL;
 910 }