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