]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/releng/10.2.git/blob - sys/powerpc/powerpc/busdma_machdep.c
- Copy stable/10@285827 to releng/10.2 in preparation for 10.2-RC1
[FreeBSD/releng/10.2.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/cpufunc.h>
57 #include <machine/md_var.h>
58
59 #include "iommu_if.h"
60
61 #define MAX_BPAGES MIN(8192, physmem/40)
62
63 struct bounce_zone;
64
65 struct bus_dma_tag {
66         bus_dma_tag_t     parent;
67         bus_size_t        alignment;
68         bus_addr_t        boundary;
69         bus_addr_t        lowaddr;
70         bus_addr_t        highaddr;
71         bus_dma_filter_t *filter;
72         void             *filterarg;
73         bus_size_t        maxsize;
74         u_int             nsegments;
75         bus_size_t        maxsegsz;
76         int               flags;
77         int               ref_count;
78         int               map_count;
79         bus_dma_lock_t   *lockfunc;
80         void             *lockfuncarg;
81         struct bounce_zone *bounce_zone;
82         device_t          iommu;
83         void             *iommu_cookie;
84 };
85
86 struct bounce_page {
87         vm_offset_t     vaddr;          /* kva of bounce buffer */
88         bus_addr_t      busaddr;        /* Physical address */
89         vm_offset_t     datavaddr;      /* kva of client data */
90         bus_addr_t      dataaddr;       /* client physical address */
91         bus_size_t      datacount;      /* client data count */
92         STAILQ_ENTRY(bounce_page) links;
93 };
94
95 int busdma_swi_pending;
96
97 struct bounce_zone {
98         STAILQ_ENTRY(bounce_zone) links;
99         STAILQ_HEAD(bp_list, bounce_page) bounce_page_list;
100         int             total_bpages;
101         int             free_bpages;
102         int             reserved_bpages;
103         int             active_bpages;
104         int             total_bounced;
105         int             total_deferred;
106         int             map_count;
107         bus_size_t      alignment;
108         bus_addr_t      lowaddr;
109         char            zoneid[8];
110         char            lowaddrid[20];
111         struct sysctl_ctx_list sysctl_tree;
112         struct sysctl_oid *sysctl_tree_top;
113 };
114
115 static struct mtx bounce_lock;
116 static int total_bpages;
117 static int busdma_zonecount;
118 static STAILQ_HEAD(, bounce_zone) bounce_zone_list;
119
120 static SYSCTL_NODE(_hw, OID_AUTO, busdma, CTLFLAG_RD, 0, "Busdma parameters");
121 SYSCTL_INT(_hw_busdma, OID_AUTO, total_bpages, CTLFLAG_RD, &total_bpages, 0,
122            "Total bounce pages");
123
124 struct bus_dmamap {
125         struct bp_list         bpages;
126         int                    pagesneeded;
127         int                    pagesreserved;
128         bus_dma_tag_t          dmat;
129         struct memdesc         mem;
130         bus_dma_segment_t     *segments;
131         int                    nsegs;
132         bus_dmamap_callback_t *callback;
133         void                  *callback_arg;
134         STAILQ_ENTRY(bus_dmamap) links;
135         int                    contigalloc;
136 };
137
138 static STAILQ_HEAD(, bus_dmamap) bounce_map_waitinglist;
139 static STAILQ_HEAD(, bus_dmamap) bounce_map_callbacklist;
140
141 static void init_bounce_pages(void *dummy);
142 static int alloc_bounce_zone(bus_dma_tag_t dmat);
143 static int alloc_bounce_pages(bus_dma_tag_t dmat, u_int numpages);
144 static int reserve_bounce_pages(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map,
145                                 int commit);
146 static bus_addr_t add_bounce_page(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map,
147                                   vm_offset_t vaddr, bus_addr_t addr,
148                                   bus_size_t size);
149 static void free_bounce_page(bus_dma_tag_t dmat, struct bounce_page *bpage);
150 static __inline int run_filter(bus_dma_tag_t dmat, bus_addr_t paddr);
151
152 /*
153  * Return true if a match is made.
154  *
155  * To find a match walk the chain of bus_dma_tag_t's looking for 'paddr'.
156  *
157  * If paddr is within the bounds of the dma tag then call the filter callback
158  * to check for a match, if there is no filter callback then assume a match.
159  */
160 static __inline int
161 run_filter(bus_dma_tag_t dmat, bus_addr_t paddr)
162 {
163         int retval;
164
165         retval = 0;
166
167         do {
168                 if (dmat->filter == NULL && dmat->iommu == NULL &&
169                     paddr > dmat->lowaddr && paddr <= dmat->highaddr)
170                         retval = 1;
171                 if (dmat->filter == NULL &&
172                     (paddr & (dmat->alignment - 1)) != 0)
173                         retval = 1;
174                 if (dmat->filter != NULL &&
175                     (*dmat->filter)(dmat->filterarg, paddr) != 0)
176                         retval = 1;
177
178                 dmat = dmat->parent;            
179         } while (retval == 0 && dmat != NULL);
180         return (retval);
181 }
182
183 /*
184  * Convenience function for manipulating driver locks from busdma (during
185  * busdma_swi, for example).  Drivers that don't provide their own locks
186  * should specify &Giant to dmat->lockfuncarg.  Drivers that use their own
187  * non-mutex locking scheme don't have to use this at all.
188  */
189 void
190 busdma_lock_mutex(void *arg, bus_dma_lock_op_t op)
191 {
192         struct mtx *dmtx;
193
194         dmtx = (struct mtx *)arg;
195         switch (op) {
196         case BUS_DMA_LOCK:
197                 mtx_lock(dmtx);
198                 break;
199         case BUS_DMA_UNLOCK:
200                 mtx_unlock(dmtx);
201                 break;
202         default:
203                 panic("Unknown operation 0x%x for busdma_lock_mutex!", op);
204         }
205 }
206
207 /*
208  * dflt_lock should never get called.  It gets put into the dma tag when
209  * lockfunc == NULL, which is only valid if the maps that are associated
210  * with the tag are meant to never be defered.
211  * XXX Should have a way to identify which driver is responsible here.
212  */
213 static void
214 dflt_lock(void *arg, bus_dma_lock_op_t op)
215 {
216         panic("driver error: busdma dflt_lock called");
217 }
218
219 #define BUS_DMA_COULD_BOUNCE    BUS_DMA_BUS3
220 #define BUS_DMA_MIN_ALLOC_COMP  BUS_DMA_BUS4
221 /*
222  * Allocate a device specific dma_tag.
223  */
224 int
225 bus_dma_tag_create(bus_dma_tag_t parent, bus_size_t alignment,
226                    bus_addr_t boundary, bus_addr_t lowaddr,
227                    bus_addr_t highaddr, bus_dma_filter_t *filter,
228                    void *filterarg, bus_size_t maxsize, int nsegments,
229                    bus_size_t maxsegsz, int flags, bus_dma_lock_t *lockfunc,
230                    void *lockfuncarg, bus_dma_tag_t *dmat)
231 {
232         bus_dma_tag_t newtag;
233         int error = 0;
234
235         /* Basic sanity checking */
236         if (boundary != 0 && boundary < maxsegsz)
237                 maxsegsz = boundary;
238
239         if (maxsegsz == 0) {
240                 return (EINVAL);
241         }
242
243         /* Return a NULL tag on failure */
244         *dmat = NULL;
245
246         newtag = (bus_dma_tag_t)malloc(sizeof(*newtag), M_DEVBUF,
247             M_ZERO | M_NOWAIT);
248         if (newtag == NULL) {
249                 CTR4(KTR_BUSDMA, "%s returned tag %p tag flags 0x%x error %d",
250                     __func__, newtag, 0, error);
251                 return (ENOMEM);
252         }
253
254         newtag->parent = parent;
255         newtag->alignment = alignment;
256         newtag->boundary = boundary;
257         newtag->lowaddr = trunc_page((vm_paddr_t)lowaddr) + (PAGE_SIZE - 1);
258         newtag->highaddr = trunc_page((vm_paddr_t)highaddr) + (PAGE_SIZE - 1);
259         newtag->filter = filter;
260         newtag->filterarg = filterarg;
261         newtag->maxsize = maxsize;
262         newtag->nsegments = nsegments;
263         newtag->maxsegsz = maxsegsz;
264         newtag->flags = flags;
265         newtag->ref_count = 1; /* Count ourself */
266         newtag->map_count = 0;
267         if (lockfunc != NULL) {
268                 newtag->lockfunc = lockfunc;
269                 newtag->lockfuncarg = lockfuncarg;
270         } else {
271                 newtag->lockfunc = dflt_lock;
272                 newtag->lockfuncarg = NULL;
273         }
274
275         /* Take into account any restrictions imposed by our parent tag */
276         if (parent != NULL) {
277                 newtag->lowaddr = MIN(parent->lowaddr, newtag->lowaddr);
278                 newtag->highaddr = MAX(parent->highaddr, newtag->highaddr);
279                 if (newtag->boundary == 0)
280                         newtag->boundary = parent->boundary;
281                 else if (parent->boundary != 0)
282                         newtag->boundary = MIN(parent->boundary,
283                                                newtag->boundary);
284                 if (newtag->filter == NULL) {
285                         /*
286                          * Short circuit looking at our parent directly
287                          * since we have encapsulated all of its information
288                          */
289                         newtag->filter = parent->filter;
290                         newtag->filterarg = parent->filterarg;
291                         newtag->parent = parent->parent;
292                 }
293                 if (newtag->parent != NULL)
294                         atomic_add_int(&parent->ref_count, 1);
295                 newtag->iommu = parent->iommu;
296                 newtag->iommu_cookie = parent->iommu_cookie;
297         }
298
299         if (newtag->lowaddr < ptoa((vm_paddr_t)Maxmem) && newtag->iommu == NULL)
300                 newtag->flags |= BUS_DMA_COULD_BOUNCE;
301
302         if (newtag->alignment > 1)
303                 newtag->flags |= BUS_DMA_COULD_BOUNCE;
304
305         if (((newtag->flags & BUS_DMA_COULD_BOUNCE) != 0) &&
306             (flags & BUS_DMA_ALLOCNOW) != 0) {
307                 struct bounce_zone *bz;
308
309                 /* Must bounce */
310
311                 if ((error = alloc_bounce_zone(newtag)) != 0) {
312                         free(newtag, M_DEVBUF);
313                         return (error);
314                 }
315                 bz = newtag->bounce_zone;
316
317                 if (ptoa(bz->total_bpages) < maxsize) {
318                         int pages;
319
320                         pages = atop(maxsize) - bz->total_bpages;
321
322                         /* Add pages to our bounce pool */
323                         if (alloc_bounce_pages(newtag, pages) < pages)
324                                 error = ENOMEM;
325                 }
326                 /* Performed initial allocation */
327                 newtag->flags |= BUS_DMA_MIN_ALLOC_COMP;
328         }
329         
330         if (error != 0) {
331                 free(newtag, M_DEVBUF);
332         } else {
333                 *dmat = newtag;
334         }
335         CTR4(KTR_BUSDMA, "%s returned tag %p tag flags 0x%x error %d",
336             __func__, newtag, (newtag != NULL ? newtag->flags : 0), error);
337         return (error);
338 }
339
340 int
341 bus_dma_tag_destroy(bus_dma_tag_t dmat)
342 {
343         bus_dma_tag_t dmat_copy;
344         int error;
345
346         error = 0;
347         dmat_copy = dmat;
348
349         if (dmat != NULL) {
350
351                 if (dmat->map_count != 0) {
352                         error = EBUSY;
353                         goto out;
354                 }
355
356                 while (dmat != NULL) {
357                         bus_dma_tag_t parent;
358
359                         parent = dmat->parent;
360                         atomic_subtract_int(&dmat->ref_count, 1);
361                         if (dmat->ref_count == 0) {
362                                 free(dmat, M_DEVBUF);
363                                 /*
364                                  * Last reference count, so
365                                  * release our reference
366                                  * count on our parent.
367                                  */
368                                 dmat = parent;
369                         } else
370                                 dmat = NULL;
371                 }
372         }
373 out:
374         CTR3(KTR_BUSDMA, "%s tag %p error %d", __func__, dmat_copy, error);
375         return (error);
376 }
377
378 /*
379  * Allocate a handle for mapping from kva/uva/physical
380  * address space into bus device space.
381  */
382 int
383 bus_dmamap_create(bus_dma_tag_t dmat, int flags, bus_dmamap_t *mapp)
384 {
385         int error;
386
387         error = 0;
388
389         *mapp = (bus_dmamap_t)malloc(sizeof(**mapp), M_DEVBUF,
390                                      M_NOWAIT | M_ZERO);
391         if (*mapp == NULL) {
392                 CTR3(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p error %d",
393                     __func__, dmat, ENOMEM);
394                 return (ENOMEM);
395         }
396
397
398         /*
399          * Bouncing might be required if the driver asks for an active
400          * exclusion region, a data alignment that is stricter than 1, and/or
401          * an active address boundary.
402          */
403         if (dmat->flags & BUS_DMA_COULD_BOUNCE) {
404
405                 /* Must bounce */
406                 struct bounce_zone *bz;
407                 int maxpages;
408
409                 if (dmat->bounce_zone == NULL) {
410                         if ((error = alloc_bounce_zone(dmat)) != 0)
411                                 return (error);
412                 }
413                 bz = dmat->bounce_zone;
414
415                 /* Initialize the new map */
416                 STAILQ_INIT(&((*mapp)->bpages));
417
418                 /*
419                  * Attempt to add pages to our pool on a per-instance
420                  * basis up to a sane limit.
421                  */
422                 if (dmat->alignment > 1)
423                         maxpages = MAX_BPAGES;
424                 else
425                         maxpages = MIN(MAX_BPAGES, Maxmem -atop(dmat->lowaddr));
426                 if ((dmat->flags & BUS_DMA_MIN_ALLOC_COMP) == 0
427                  || (bz->map_count > 0 && bz->total_bpages < maxpages)) {
428                         int pages;
429
430                         pages = MAX(atop(dmat->maxsize), 1);
431                         pages = MIN(maxpages - bz->total_bpages, pages);
432                         pages = MAX(pages, 1);
433                         if (alloc_bounce_pages(dmat, pages) < pages)
434                                 error = ENOMEM;
435
436                         if ((dmat->flags & BUS_DMA_MIN_ALLOC_COMP) == 0) {
437                                 if (error == 0)
438                                         dmat->flags |= BUS_DMA_MIN_ALLOC_COMP;
439                         } else {
440                                 error = 0;
441                         }
442                 }
443                 bz->map_count++;
444         }
445
446         (*mapp)->nsegs = 0;
447         (*mapp)->segments = (bus_dma_segment_t *)malloc(
448             sizeof(bus_dma_segment_t) * dmat->nsegments, M_DEVBUF,
449             M_NOWAIT);
450         if ((*mapp)->segments == NULL) {
451                 CTR3(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p error %d",
452                     __func__, dmat, ENOMEM);
453                 return (ENOMEM);
454         }
455
456         if (error == 0)
457                 dmat->map_count++;
458         CTR4(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p tag flags 0x%x error %d",
459             __func__, dmat, dmat->flags, error);
460         return (error);
461 }
462
463 /*
464  * Destroy a handle for mapping from kva/uva/physical
465  * address space into bus device space.
466  */
467 int
468 bus_dmamap_destroy(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map)
469 {
470         if (dmat->flags & BUS_DMA_COULD_BOUNCE) {
471                 if (STAILQ_FIRST(&map->bpages) != NULL) {
472                         CTR3(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p error %d",
473                             __func__, dmat, EBUSY);
474                         return (EBUSY);
475                 }
476                 if (dmat->bounce_zone)
477                         dmat->bounce_zone->map_count--;
478         }
479         free(map->segments, M_DEVBUF);
480         free(map, M_DEVBUF);
481         dmat->map_count--;
482         CTR2(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p error 0", __func__, dmat);
483         return (0);
484 }
485
486
487 /*
488  * Allocate a piece of memory that can be efficiently mapped into
489  * bus device space based on the constraints lited in the dma tag.
490  * A dmamap to for use with dmamap_load is also allocated.
491  */
492 int
493 bus_dmamem_alloc(bus_dma_tag_t dmat, void** vaddr, int flags,
494                  bus_dmamap_t *mapp)
495 {
496         vm_memattr_t attr;
497         int mflags;
498
499         if (flags & BUS_DMA_NOWAIT)
500                 mflags = M_NOWAIT;
501         else
502                 mflags = M_WAITOK;
503
504         bus_dmamap_create(dmat, flags, mapp);
505
506         if (flags & BUS_DMA_ZERO)
507                 mflags |= M_ZERO;
508 #ifdef NOTYET
509         if (flags & BUS_DMA_NOCACHE)
510                 attr = VM_MEMATTR_UNCACHEABLE;
511         else
512 #endif
513                 attr = VM_MEMATTR_DEFAULT;
514
515         /* 
516          * XXX:
517          * (dmat->alignment < dmat->maxsize) is just a quick hack; the exact
518          * alignment guarantees of malloc need to be nailed down, and the
519          * code below should be rewritten to take that into account.
520          *
521          * In the meantime, we'll warn the user if malloc gets it wrong.
522          */
523         if ((dmat->maxsize <= PAGE_SIZE) &&
524            (dmat->alignment < dmat->maxsize) &&
525             dmat->lowaddr >= ptoa((vm_paddr_t)Maxmem) &&
526             attr == VM_MEMATTR_DEFAULT) {
527                 *vaddr = malloc(dmat->maxsize, M_DEVBUF, mflags);
528         } else {
529                 /*
530                  * XXX Use Contigmalloc until it is merged into this facility
531                  *     and handles multi-seg allocations.  Nobody is doing
532                  *     multi-seg allocations yet though.
533                  * XXX Certain AGP hardware does.
534                  */
535                 *vaddr = (void *)kmem_alloc_contig(kmem_arena, dmat->maxsize,
536                     mflags, 0ul, dmat->lowaddr, dmat->alignment ?
537                     dmat->alignment : 1ul, dmat->boundary, attr);
538                 (*mapp)->contigalloc = 1;
539         }
540         if (*vaddr == NULL) {
541                 CTR4(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p tag flags 0x%x error %d",
542                     __func__, dmat, dmat->flags, ENOMEM);
543                 return (ENOMEM);
544         } else if (vtophys(*vaddr) & (dmat->alignment - 1)) {
545                 printf("bus_dmamem_alloc failed to align memory properly.\n");
546         }
547         CTR4(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p tag flags 0x%x error %d",
548             __func__, dmat, dmat->flags, 0);
549         return (0);
550 }
551
552 /*
553  * Free a piece of memory and it's allociated dmamap, that was allocated
554  * via bus_dmamem_alloc.  Make the same choice for free/contigfree.
555  */
556 void
557 bus_dmamem_free(bus_dma_tag_t dmat, void *vaddr, bus_dmamap_t map)
558 {
559
560         if (!map->contigalloc)
561                 free(vaddr, M_DEVBUF);
562         else
563                 kmem_free(kmem_arena, (vm_offset_t)vaddr, dmat->maxsize);
564         bus_dmamap_destroy(dmat, map);
565         CTR3(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p flags 0x%x", __func__, dmat, dmat->flags);
566 }
567
568 static void
569 _bus_dmamap_count_phys(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map, vm_paddr_t buf,
570     bus_size_t buflen, int flags)
571 {
572         bus_addr_t curaddr;
573         bus_size_t sgsize;
574
575         if (map->pagesneeded == 0) {
576                 CTR4(KTR_BUSDMA, "lowaddr= %d Maxmem= %d, boundary= %d, "
577                     "alignment= %d", dmat->lowaddr, ptoa((vm_paddr_t)Maxmem),
578                     dmat->boundary, dmat->alignment);
579                 CTR2(KTR_BUSDMA, "map= %p, pagesneeded= %d", map, map->pagesneeded);
580                 /*
581                  * Count the number of bounce pages
582                  * needed in order to complete this transfer
583                  */
584                 curaddr = buf;
585                 while (buflen != 0) {
586                         sgsize = MIN(buflen, dmat->maxsegsz);
587                         if (run_filter(dmat, curaddr) != 0) {
588                                 sgsize = MIN(sgsize, PAGE_SIZE);
589                                 map->pagesneeded++;
590                         }
591                         curaddr += sgsize;
592                         buflen -= sgsize;
593                 }
594                 CTR1(KTR_BUSDMA, "pagesneeded= %d\n", map->pagesneeded);
595         }
596 }
597
598 static void
599 _bus_dmamap_count_pages(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map, pmap_t pmap,
600     void *buf, bus_size_t buflen, int flags)
601 {
602         vm_offset_t vaddr;
603         vm_offset_t vendaddr;
604         bus_addr_t paddr;
605
606         if (map->pagesneeded == 0) {
607                 CTR4(KTR_BUSDMA, "lowaddr= %d Maxmem= %d, boundary= %d, "
608                     "alignment= %d", dmat->lowaddr, ptoa((vm_paddr_t)Maxmem),
609                     dmat->boundary, dmat->alignment);
610                 CTR2(KTR_BUSDMA, "map= %p, pagesneeded= %d", map, map->pagesneeded);
611                 /*
612                  * Count the number of bounce pages
613                  * needed in order to complete this transfer
614                  */
615                 vaddr = (vm_offset_t)buf;
616                 vendaddr = (vm_offset_t)buf + buflen;
617
618                 while (vaddr < vendaddr) {
619                         bus_size_t sg_len;
620
621                         sg_len = PAGE_SIZE - ((vm_offset_t)vaddr & PAGE_MASK);
622                         if (pmap == kernel_pmap)
623                                 paddr = pmap_kextract(vaddr);
624                         else
625                                 paddr = pmap_extract(pmap, vaddr);
626                         if (run_filter(dmat, paddr) != 0) {
627                                 sg_len = roundup2(sg_len, dmat->alignment);
628                                 map->pagesneeded++;
629                         }
630                         vaddr += sg_len;
631                 }
632                 CTR1(KTR_BUSDMA, "pagesneeded= %d\n", map->pagesneeded);
633         }
634 }
635
636 static int
637 _bus_dmamap_reserve_pages(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map, int flags)
638 {
639
640         /* Reserve Necessary Bounce Pages */
641         mtx_lock(&bounce_lock);
642         if (flags & BUS_DMA_NOWAIT) {
643                 if (reserve_bounce_pages(dmat, map, 0) != 0) {
644                         mtx_unlock(&bounce_lock);
645                         return (ENOMEM);
646                 }
647         } else {
648                 if (reserve_bounce_pages(dmat, map, 1) != 0) {
649                         /* Queue us for resources */
650                         STAILQ_INSERT_TAIL(&bounce_map_waitinglist,
651                             map, links);
652                         mtx_unlock(&bounce_lock);
653                         return (EINPROGRESS);
654                 }
655         }
656         mtx_unlock(&bounce_lock);
657
658         return (0);
659 }
660
661 /*
662  * Add a single contiguous physical range to the segment list.
663  */
664 static int
665 _bus_dmamap_addseg(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map, bus_addr_t curaddr,
666                    bus_size_t sgsize, bus_dma_segment_t *segs, int *segp)
667 {
668         bus_addr_t baddr, bmask;
669         int seg;
670
671         /*
672          * Make sure we don't cross any boundaries.
673          */
674         bmask = ~(dmat->boundary - 1);
675         if (dmat->boundary > 0) {
676                 baddr = (curaddr + dmat->boundary) & bmask;
677                 if (sgsize > (baddr - curaddr))
678                         sgsize = (baddr - curaddr);
679         }
680
681         /*
682          * Insert chunk into a segment, coalescing with
683          * previous segment if possible.
684          */
685         seg = *segp;
686         if (seg == -1) {
687                 seg = 0;
688                 segs[seg].ds_addr = curaddr;
689                 segs[seg].ds_len = sgsize;
690         } else {
691                 if (curaddr == segs[seg].ds_addr + segs[seg].ds_len &&
692                     (segs[seg].ds_len + sgsize) <= dmat->maxsegsz &&
693                     (dmat->boundary == 0 ||
694                      (segs[seg].ds_addr & bmask) == (curaddr & bmask)))
695                         segs[seg].ds_len += sgsize;
696                 else {
697                         if (++seg >= dmat->nsegments)
698                                 return (0);
699                         segs[seg].ds_addr = curaddr;
700                         segs[seg].ds_len = sgsize;
701                 }
702         }
703         *segp = seg;
704         return (sgsize);
705 }
706
707 /*
708  * Utility function to load a physical buffer.  segp contains
709  * the starting segment on entrace, and the ending segment on exit.
710  */
711 int
712 _bus_dmamap_load_phys(bus_dma_tag_t dmat,
713                       bus_dmamap_t map,
714                       vm_paddr_t buf, bus_size_t buflen,
715                       int flags,
716                       bus_dma_segment_t *segs,
717                       int *segp)
718 {
719         bus_addr_t curaddr;
720         bus_size_t sgsize;
721         int error;
722
723         if (segs == NULL)
724                 segs = map->segments;
725
726         if ((dmat->flags & BUS_DMA_COULD_BOUNCE) != 0) {
727                 _bus_dmamap_count_phys(dmat, map, buf, buflen, flags);
728                 if (map->pagesneeded != 0) {
729                         error = _bus_dmamap_reserve_pages(dmat, map, flags);
730                         if (error)
731                                 return (error);
732                 }
733         }
734
735         while (buflen > 0) {
736                 curaddr = buf;
737                 sgsize = MIN(buflen, dmat->maxsegsz);
738                 if (map->pagesneeded != 0 && run_filter(dmat, curaddr)) {
739                         sgsize = MIN(sgsize, PAGE_SIZE);
740                         curaddr = add_bounce_page(dmat, map, 0, curaddr,
741                             sgsize);
742                 }
743                 sgsize = _bus_dmamap_addseg(dmat, map, curaddr, sgsize, segs,
744                     segp);
745                 if (sgsize == 0)
746                         break;
747                 buf += sgsize;
748                 buflen -= sgsize;
749         }
750
751         /*
752          * Did we fit?
753          */
754         return (buflen != 0 ? EFBIG : 0); /* XXX better return value here? */
755 }
756
757 int
758 _bus_dmamap_load_ma(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map,
759     struct vm_page **ma, bus_size_t tlen, int ma_offs, int flags,
760     bus_dma_segment_t *segs, int *segp)
761 {
762
763         return (bus_dmamap_load_ma_triv(dmat, map, ma, tlen, ma_offs, flags,
764             segs, segp));
765 }
766
767 /*
768  * Utility function to load a linear buffer.  segp contains
769  * the starting segment on entrance, and the ending segment on exit.
770  */
771 int
772 _bus_dmamap_load_buffer(bus_dma_tag_t dmat,
773                         bus_dmamap_t map,
774                         void *buf, bus_size_t buflen,
775                         pmap_t pmap,
776                         int flags,
777                         bus_dma_segment_t *segs,
778                         int *segp)
779 {
780         bus_size_t sgsize;
781         bus_addr_t curaddr;
782         vm_offset_t vaddr;
783         int error;
784
785         if (segs == NULL)
786                 segs = map->segments;
787
788         if ((dmat->flags & BUS_DMA_COULD_BOUNCE) != 0) {
789                 _bus_dmamap_count_pages(dmat, map, pmap, buf, buflen, flags);
790                 if (map->pagesneeded != 0) {
791                         error = _bus_dmamap_reserve_pages(dmat, map, flags);
792                         if (error)
793                                 return (error);
794                 }
795         }
796
797         vaddr = (vm_offset_t)buf;
798
799         while (buflen > 0) {
800                 bus_size_t max_sgsize;
801
802                 /*
803                  * Get the physical address for this segment.
804                  */
805                 if (pmap == kernel_pmap)
806                         curaddr = pmap_kextract(vaddr);
807                 else
808                         curaddr = pmap_extract(pmap, vaddr);
809
810                 /*
811                  * Compute the segment size, and adjust counts.
812                  */
813                 max_sgsize = MIN(buflen, dmat->maxsegsz);
814                 sgsize = PAGE_SIZE - ((vm_offset_t)curaddr & PAGE_MASK);
815                 if (map->pagesneeded != 0 && run_filter(dmat, curaddr)) {
816                         sgsize = roundup2(sgsize, dmat->alignment);
817                         sgsize = MIN(sgsize, max_sgsize);
818                         curaddr = add_bounce_page(dmat, map, vaddr, curaddr,
819                             sgsize);
820                 } else {
821                         sgsize = MIN(sgsize, max_sgsize);
822                 }
823
824                 sgsize = _bus_dmamap_addseg(dmat, map, curaddr, sgsize, segs,
825                     segp);
826                 if (sgsize == 0)
827                         break;
828                 vaddr += sgsize;
829                 buflen -= sgsize;
830         }
831
832         /*
833          * Did we fit?
834          */
835         return (buflen != 0 ? EFBIG : 0); /* XXX better return value here? */
836 }
837
838 void
839 __bus_dmamap_waitok(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map,
840                     struct memdesc *mem, bus_dmamap_callback_t *callback,
841                     void *callback_arg)
842 {
843
844         if (dmat->flags & BUS_DMA_COULD_BOUNCE) {
845                 map->dmat = dmat;
846                 map->mem = *mem;
847                 map->callback = callback;
848                 map->callback_arg = callback_arg;
849         }
850 }
851
852 bus_dma_segment_t *
853 _bus_dmamap_complete(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map,
854                      bus_dma_segment_t *segs, int nsegs, int error)
855 {
856
857         map->nsegs = nsegs;
858         if (segs != NULL)
859                 memcpy(map->segments, segs, map->nsegs*sizeof(segs[0]));
860         if (dmat->iommu != NULL)
861                 IOMMU_MAP(dmat->iommu, map->segments, &map->nsegs,
862                     dmat->lowaddr, dmat->highaddr, dmat->alignment,
863                     dmat->boundary, dmat->iommu_cookie);
864
865         if (segs != NULL)
866                 memcpy(segs, map->segments, map->nsegs*sizeof(segs[0]));
867         else
868                 segs = map->segments;
869
870         return (segs);
871 }
872
873 /*
874  * Release the mapping held by map.
875  */
876 void
877 _bus_dmamap_unload(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map)
878 {
879         struct bounce_page *bpage;
880
881         if (dmat->iommu) {
882                 IOMMU_UNMAP(dmat->iommu, map->segments, map->nsegs, dmat->iommu_cookie);
883                 map->nsegs = 0;
884         }
885
886         while ((bpage = STAILQ_FIRST(&map->bpages)) != NULL) {
887                 STAILQ_REMOVE_HEAD(&map->bpages, links);
888                 free_bounce_page(dmat, bpage);
889         }
890 }
891
892 void
893 _bus_dmamap_sync(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map, bus_dmasync_op_t op)
894 {
895         struct bounce_page *bpage;
896
897         if ((bpage = STAILQ_FIRST(&map->bpages)) != NULL) {
898                 /*
899                  * Handle data bouncing.  We might also
900                  * want to add support for invalidating
901                  * the caches on broken hardware
902                  */
903                 CTR4(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p tag flags 0x%x op 0x%x "
904                     "performing bounce", __func__, dmat, dmat->flags, op);
905
906                 if (op & BUS_DMASYNC_PREWRITE) {
907                         while (bpage != NULL) {
908                                 if (bpage->datavaddr != 0)
909                                         bcopy((void *)bpage->datavaddr,
910                                               (void *)bpage->vaddr,
911                                               bpage->datacount);
912                                 else
913                                         physcopyout(bpage->dataaddr,
914                                             (void *)bpage->vaddr,
915                                             bpage->datacount);
916                                 bpage = STAILQ_NEXT(bpage, links);
917                         }
918                         dmat->bounce_zone->total_bounced++;
919                 }
920
921                 if (op & BUS_DMASYNC_POSTREAD) {
922                         while (bpage != NULL) {
923                                 if (bpage->datavaddr != 0)
924                                         bcopy((void *)bpage->vaddr,
925                                               (void *)bpage->datavaddr,
926                                               bpage->datacount);
927                                 else
928                                         physcopyin((void *)bpage->vaddr,
929                                             bpage->dataaddr, bpage->datacount);
930                                 bpage = STAILQ_NEXT(bpage, links);
931                         }
932                         dmat->bounce_zone->total_bounced++;
933                 }
934         }
935
936         powerpc_sync();
937 }
938
939 static void
940 init_bounce_pages(void *dummy __unused)
941 {
942
943         total_bpages = 0;
944         STAILQ_INIT(&bounce_zone_list);
945         STAILQ_INIT(&bounce_map_waitinglist);
946         STAILQ_INIT(&bounce_map_callbacklist);
947         mtx_init(&bounce_lock, "bounce pages lock", NULL, MTX_DEF);
948 }
949 SYSINIT(bpages, SI_SUB_LOCK, SI_ORDER_ANY, init_bounce_pages, NULL);
950
951 static struct sysctl_ctx_list *
952 busdma_sysctl_tree(struct bounce_zone *bz)
953 {
954         return (&bz->sysctl_tree);
955 }
956
957 static struct sysctl_oid *
958 busdma_sysctl_tree_top(struct bounce_zone *bz)
959 {
960         return (bz->sysctl_tree_top);
961 }
962
963 static int
964 alloc_bounce_zone(bus_dma_tag_t dmat)
965 {
966         struct bounce_zone *bz;
967
968         /* Check to see if we already have a suitable zone */
969         STAILQ_FOREACH(bz, &bounce_zone_list, links) {
970                 if ((dmat->alignment <= bz->alignment)
971                  && (dmat->lowaddr >= bz->lowaddr)) {
972                         dmat->bounce_zone = bz;
973                         return (0);
974                 }
975         }
976
977         if ((bz = (struct bounce_zone *)malloc(sizeof(*bz), M_DEVBUF,
978             M_NOWAIT | M_ZERO)) == NULL)
979                 return (ENOMEM);
980
981         STAILQ_INIT(&bz->bounce_page_list);
982         bz->free_bpages = 0;
983         bz->reserved_bpages = 0;
984         bz->active_bpages = 0;
985         bz->lowaddr = dmat->lowaddr;
986         bz->alignment = MAX(dmat->alignment, PAGE_SIZE);
987         bz->map_count = 0;
988         snprintf(bz->zoneid, 8, "zone%d", busdma_zonecount);
989         busdma_zonecount++;
990         snprintf(bz->lowaddrid, 18, "%#jx", (uintmax_t)bz->lowaddr);
991         STAILQ_INSERT_TAIL(&bounce_zone_list, bz, links);
992         dmat->bounce_zone = bz;
993
994         sysctl_ctx_init(&bz->sysctl_tree);
995         bz->sysctl_tree_top = SYSCTL_ADD_NODE(&bz->sysctl_tree,
996             SYSCTL_STATIC_CHILDREN(_hw_busdma), OID_AUTO, bz->zoneid,
997             CTLFLAG_RD, 0, "");
998         if (bz->sysctl_tree_top == NULL) {
999                 sysctl_ctx_free(&bz->sysctl_tree);
1000                 return (0);     /* XXX error code? */
1001         }
1002
1003         SYSCTL_ADD_INT(busdma_sysctl_tree(bz),
1004             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
1005             "total_bpages", CTLFLAG_RD, &bz->total_bpages, 0,
1006             "Total bounce pages");
1007         SYSCTL_ADD_INT(busdma_sysctl_tree(bz),
1008             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
1009             "free_bpages", CTLFLAG_RD, &bz->free_bpages, 0,
1010             "Free bounce pages");
1011         SYSCTL_ADD_INT(busdma_sysctl_tree(bz),
1012             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
1013             "reserved_bpages", CTLFLAG_RD, &bz->reserved_bpages, 0,
1014             "Reserved bounce pages");
1015         SYSCTL_ADD_INT(busdma_sysctl_tree(bz),
1016             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
1017             "active_bpages", CTLFLAG_RD, &bz->active_bpages, 0,
1018             "Active bounce pages");
1019         SYSCTL_ADD_INT(busdma_sysctl_tree(bz),
1020             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
1021             "total_bounced", CTLFLAG_RD, &bz->total_bounced, 0,
1022             "Total bounce requests");
1023         SYSCTL_ADD_INT(busdma_sysctl_tree(bz),
1024             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
1025             "total_deferred", CTLFLAG_RD, &bz->total_deferred, 0,
1026             "Total bounce requests that were deferred");
1027         SYSCTL_ADD_STRING(busdma_sysctl_tree(bz),
1028             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
1029             "lowaddr", CTLFLAG_RD, bz->lowaddrid, 0, "");
1030         SYSCTL_ADD_UAUTO(busdma_sysctl_tree(bz),
1031             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
1032             "alignment", CTLFLAG_RD, &bz->alignment, "");
1033
1034         return (0);
1035 }
1036
1037 static int
1038 alloc_bounce_pages(bus_dma_tag_t dmat, u_int numpages)
1039 {
1040         struct bounce_zone *bz;
1041         int count;
1042
1043         bz = dmat->bounce_zone;
1044         count = 0;
1045         while (numpages > 0) {
1046                 struct bounce_page *bpage;
1047
1048                 bpage = (struct bounce_page *)malloc(sizeof(*bpage), M_DEVBUF,
1049                                                      M_NOWAIT | M_ZERO);
1050
1051                 if (bpage == NULL)
1052                         break;
1053                 bpage->vaddr = (vm_offset_t)contigmalloc(PAGE_SIZE, M_DEVBUF,
1054                                                          M_NOWAIT, 0ul,
1055                                                          bz->lowaddr,
1056                                                          PAGE_SIZE,
1057                                                          0);
1058                 if (bpage->vaddr == 0) {
1059                         free(bpage, M_DEVBUF);
1060                         break;
1061                 }
1062                 bpage->busaddr = pmap_kextract(bpage->vaddr);
1063                 mtx_lock(&bounce_lock);
1064                 STAILQ_INSERT_TAIL(&bz->bounce_page_list, bpage, links);
1065                 total_bpages++;
1066                 bz->total_bpages++;
1067                 bz->free_bpages++;
1068                 mtx_unlock(&bounce_lock);
1069                 count++;
1070                 numpages--;
1071         }
1072         return (count);
1073 }
1074
1075 static int
1076 reserve_bounce_pages(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map, int commit)
1077 {
1078         struct bounce_zone *bz;
1079         int pages;
1080
1081         mtx_assert(&bounce_lock, MA_OWNED);
1082         bz = dmat->bounce_zone;
1083         pages = MIN(bz->free_bpages, map->pagesneeded - map->pagesreserved);
1084         if (commit == 0 && map->pagesneeded > (map->pagesreserved + pages))
1085                 return (map->pagesneeded - (map->pagesreserved + pages));
1086         bz->free_bpages -= pages;
1087         bz->reserved_bpages += pages;
1088         map->pagesreserved += pages;
1089         pages = map->pagesneeded - map->pagesreserved;
1090
1091         return (pages);
1092 }
1093
1094 static bus_addr_t
1095 add_bounce_page(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map, vm_offset_t vaddr,
1096                 bus_addr_t addr, bus_size_t size)
1097 {
1098         struct bounce_zone *bz;
1099         struct bounce_page *bpage;
1100
1101         KASSERT(dmat->bounce_zone != NULL, ("no bounce zone in dma tag"));
1102
1103         bz = dmat->bounce_zone;
1104         if (map->pagesneeded == 0)
1105                 panic("add_bounce_page: map doesn't need any pages");
1106         map->pagesneeded--;
1107
1108         if (map->pagesreserved == 0)
1109                 panic("add_bounce_page: map doesn't need any pages");
1110         map->pagesreserved--;
1111
1112         mtx_lock(&bounce_lock);
1113         bpage = STAILQ_FIRST(&bz->bounce_page_list);
1114         if (bpage == NULL)
1115                 panic("add_bounce_page: free page list is empty");
1116
1117         STAILQ_REMOVE_HEAD(&bz->bounce_page_list, links);
1118         bz->reserved_bpages--;
1119         bz->active_bpages++;
1120         mtx_unlock(&bounce_lock);
1121
1122         if (dmat->flags & BUS_DMA_KEEP_PG_OFFSET) {
1123                 /* Page offset needs to be preserved. */
1124                 bpage->vaddr |= addr & PAGE_MASK;
1125                 bpage->busaddr |= addr & PAGE_MASK;
1126         }
1127         bpage->datavaddr = vaddr;
1128         bpage->dataaddr = addr;
1129         bpage->datacount = size;
1130         STAILQ_INSERT_TAIL(&(map->bpages), bpage, links);
1131         return (bpage->busaddr);
1132 }
1133
1134 static void
1135 free_bounce_page(bus_dma_tag_t dmat, struct bounce_page *bpage)
1136 {
1137         struct bus_dmamap *map;
1138         struct bounce_zone *bz;
1139
1140         bz = dmat->bounce_zone;
1141         bpage->datavaddr = 0;
1142         bpage->datacount = 0;
1143         if (dmat->flags & BUS_DMA_KEEP_PG_OFFSET) {
1144                 /*
1145                  * Reset the bounce page to start at offset 0.  Other uses
1146                  * of this bounce page may need to store a full page of
1147                  * data and/or assume it starts on a page boundary.
1148                  */
1149                 bpage->vaddr &= ~PAGE_MASK;
1150                 bpage->busaddr &= ~PAGE_MASK;
1151         }
1152
1153         mtx_lock(&bounce_lock);
1154         STAILQ_INSERT_HEAD(&bz->bounce_page_list, bpage, links);
1155         bz->free_bpages++;
1156         bz->active_bpages--;
1157         if ((map = STAILQ_FIRST(&bounce_map_waitinglist)) != NULL) {
1158                 if (reserve_bounce_pages(map->dmat, map, 1) == 0) {
1159                         STAILQ_REMOVE_HEAD(&bounce_map_waitinglist, links);
1160                         STAILQ_INSERT_TAIL(&bounce_map_callbacklist,
1161                                            map, links);
1162                         busdma_swi_pending = 1;
1163                         bz->total_deferred++;
1164                         swi_sched(vm_ih, 0);
1165                 }
1166         }
1167         mtx_unlock(&bounce_lock);
1168 }
1169
1170 void
1171 busdma_swi(void)
1172 {
1173         bus_dma_tag_t dmat;
1174         struct bus_dmamap *map;
1175
1176         mtx_lock(&bounce_lock);
1177         while ((map = STAILQ_FIRST(&bounce_map_callbacklist)) != NULL) {
1178                 STAILQ_REMOVE_HEAD(&bounce_map_callbacklist, links);
1179                 mtx_unlock(&bounce_lock);
1180                 dmat = map->dmat;
1181                 (dmat->lockfunc)(dmat->lockfuncarg, BUS_DMA_LOCK);
1182                 bus_dmamap_load_mem(map->dmat, map, &map->mem,
1183                                     map->callback, map->callback_arg,
1184                                     BUS_DMA_WAITOK);
1185                 (dmat->lockfunc)(dmat->lockfuncarg, BUS_DMA_UNLOCK);
1186                 mtx_lock(&bounce_lock);
1187         }
1188         mtx_unlock(&bounce_lock);
1189 }
1190
1191 int
1192 bus_dma_tag_set_iommu(bus_dma_tag_t tag, struct device *iommu, void *cookie)
1193 {
1194         tag->iommu = iommu;
1195         tag->iommu_cookie = cookie;
1196
1197         return (0);
1198 }
1199