]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/releng/8.1.git/blob - sys/amd64/amd64/busdma_machdep.c
Copy stable/8 to releng/8.1 in preparation for 8.1-RC1.
[FreeBSD/releng/8.1.git] / sys / amd64 / amd64 / 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 #include <sys/cdefs.h>
28 __FBSDID("$FreeBSD$");
29
30 #include <sys/param.h>
31 #include <sys/systm.h>
32 #include <sys/malloc.h>
33 #include <sys/bus.h>
34 #include <sys/interrupt.h>
35 #include <sys/kernel.h>
36 #include <sys/ktr.h>
37 #include <sys/lock.h>
38 #include <sys/proc.h>
39 #include <sys/mutex.h>
40 #include <sys/mbuf.h>
41 #include <sys/uio.h>
42 #include <sys/sysctl.h>
43
44 #include <vm/vm.h>
45 #include <vm/vm_page.h>
46 #include <vm/vm_map.h>
47
48 #include <machine/atomic.h>
49 #include <machine/bus.h>
50 #include <machine/md_var.h>
51 #include <machine/specialreg.h>
52
53 #define MAX_BPAGES 8192
54
55 struct bounce_zone;
56
57 struct bus_dma_tag {
58         bus_dma_tag_t     parent;
59         bus_size_t        alignment;
60         bus_size_t        boundary;
61         bus_addr_t        lowaddr;
62         bus_addr_t        highaddr;
63         bus_dma_filter_t *filter;
64         void             *filterarg;
65         bus_size_t        maxsize;
66         u_int             nsegments;
67         bus_size_t        maxsegsz;
68         int               flags;
69         int               ref_count;
70         int               map_count;
71         bus_dma_lock_t   *lockfunc;
72         void             *lockfuncarg;
73         bus_dma_segment_t *segments;
74         struct bounce_zone *bounce_zone;
75 };
76
77 struct bounce_page {
78         vm_offset_t     vaddr;          /* kva of bounce buffer */
79         bus_addr_t      busaddr;        /* Physical address */
80         vm_offset_t     datavaddr;      /* kva of client data */
81         bus_size_t      datacount;      /* client data count */
82         STAILQ_ENTRY(bounce_page) links;
83 };
84
85 int busdma_swi_pending;
86
87 struct bounce_zone {
88         STAILQ_ENTRY(bounce_zone) links;
89         STAILQ_HEAD(bp_list, bounce_page) bounce_page_list;
90         int             total_bpages;
91         int             free_bpages;
92         int             reserved_bpages;
93         int             active_bpages;
94         int             total_bounced;
95         int             total_deferred;
96         int             map_count;
97         bus_size_t      alignment;
98         bus_addr_t      lowaddr;
99         char            zoneid[8];
100         char            lowaddrid[20];
101         struct sysctl_ctx_list sysctl_tree;
102         struct sysctl_oid *sysctl_tree_top;
103 };
104
105 static struct mtx bounce_lock;
106 static int total_bpages;
107 static int busdma_zonecount;
108 static STAILQ_HEAD(, bounce_zone) bounce_zone_list;
109
110 SYSCTL_NODE(_hw, OID_AUTO, busdma, CTLFLAG_RD, 0, "Busdma parameters");
111 SYSCTL_INT(_hw_busdma, OID_AUTO, total_bpages, CTLFLAG_RD, &total_bpages, 0,
112            "Total bounce pages");
113
114 struct bus_dmamap {
115         struct bp_list         bpages;
116         int                    pagesneeded;
117         int                    pagesreserved;
118         bus_dma_tag_t          dmat;
119         void                  *buf;             /* unmapped buffer pointer */
120         bus_size_t             buflen;          /* unmapped buffer length */
121         bus_dmamap_callback_t *callback;
122         void                  *callback_arg;
123         STAILQ_ENTRY(bus_dmamap) links;
124 };
125
126 static STAILQ_HEAD(, bus_dmamap) bounce_map_waitinglist;
127 static STAILQ_HEAD(, bus_dmamap) bounce_map_callbacklist;
128 static struct bus_dmamap nobounce_dmamap;
129
130 static void init_bounce_pages(void *dummy);
131 static int alloc_bounce_zone(bus_dma_tag_t dmat);
132 static int alloc_bounce_pages(bus_dma_tag_t dmat, u_int numpages);
133 static int reserve_bounce_pages(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map,
134                                 int commit);
135 static bus_addr_t add_bounce_page(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map,
136                                    vm_offset_t vaddr, bus_size_t size);
137 static void free_bounce_page(bus_dma_tag_t dmat, struct bounce_page *bpage);
138 static __inline int run_filter(bus_dma_tag_t dmat, bus_addr_t paddr);
139
140 /*
141  * Return true if a match is made.
142  *
143  * To find a match walk the chain of bus_dma_tag_t's looking for 'paddr'.
144  *
145  * If paddr is within the bounds of the dma tag then call the filter callback
146  * to check for a match, if there is no filter callback then assume a match.
147  */
148 static __inline int
149 run_filter(bus_dma_tag_t dmat, bus_addr_t paddr)
150 {
151         int retval;
152
153         retval = 0;
154
155         do {
156                 if (((paddr > dmat->lowaddr && paddr <= dmat->highaddr)
157                  || ((paddr & (dmat->alignment - 1)) != 0))
158                  && (dmat->filter == NULL
159                   || (*dmat->filter)(dmat->filterarg, paddr) != 0))
160                         retval = 1;
161
162                 dmat = dmat->parent;            
163         } while (retval == 0 && dmat != NULL);
164         return (retval);
165 }
166
167 /*
168  * Convenience function for manipulating driver locks from busdma (during
169  * busdma_swi, for example).  Drivers that don't provide their own locks
170  * should specify &Giant to dmat->lockfuncarg.  Drivers that use their own
171  * non-mutex locking scheme don't have to use this at all.
172  */
173 void
174 busdma_lock_mutex(void *arg, bus_dma_lock_op_t op)
175 {
176         struct mtx *dmtx;
177
178         dmtx = (struct mtx *)arg;
179         switch (op) {
180         case BUS_DMA_LOCK:
181                 mtx_lock(dmtx);
182                 break;
183         case BUS_DMA_UNLOCK:
184                 mtx_unlock(dmtx);
185                 break;
186         default:
187                 panic("Unknown operation 0x%x for busdma_lock_mutex!", op);
188         }
189 }
190
191 /*
192  * dflt_lock should never get called.  It gets put into the dma tag when
193  * lockfunc == NULL, which is only valid if the maps that are associated
194  * with the tag are meant to never be defered.
195  * XXX Should have a way to identify which driver is responsible here.
196  */
197 static void
198 dflt_lock(void *arg, bus_dma_lock_op_t op)
199 {
200         panic("driver error: busdma dflt_lock called");
201 }
202
203 #define BUS_DMA_COULD_BOUNCE    BUS_DMA_BUS3
204 #define BUS_DMA_MIN_ALLOC_COMP  BUS_DMA_BUS4
205 /*
206  * Allocate a device specific dma_tag.
207  */
208 int
209 bus_dma_tag_create(bus_dma_tag_t parent, bus_size_t alignment,
210                    bus_size_t boundary, bus_addr_t lowaddr,
211                    bus_addr_t highaddr, bus_dma_filter_t *filter,
212                    void *filterarg, bus_size_t maxsize, int nsegments,
213                    bus_size_t maxsegsz, int flags, bus_dma_lock_t *lockfunc,
214                    void *lockfuncarg, bus_dma_tag_t *dmat)
215 {
216         bus_dma_tag_t newtag;
217         int error = 0;
218
219         /* Basic sanity checking */
220         if (boundary != 0 && boundary < maxsegsz)
221                 maxsegsz = boundary;
222
223         if (maxsegsz == 0) {
224                 return (EINVAL);
225         }
226
227         /* Return a NULL tag on failure */
228         *dmat = NULL;
229
230         newtag = (bus_dma_tag_t)malloc(sizeof(*newtag), M_DEVBUF,
231             M_ZERO | M_NOWAIT);
232         if (newtag == NULL) {
233                 CTR4(KTR_BUSDMA, "%s returned tag %p tag flags 0x%x error %d",
234                     __func__, newtag, 0, error);
235                 return (ENOMEM);
236         }
237
238         newtag->parent = parent;
239         newtag->alignment = alignment;
240         newtag->boundary = boundary;
241         newtag->lowaddr = trunc_page((vm_paddr_t)lowaddr) + (PAGE_SIZE - 1);
242         newtag->highaddr = trunc_page((vm_paddr_t)highaddr) + (PAGE_SIZE - 1);
243         newtag->filter = filter;
244         newtag->filterarg = filterarg;
245         newtag->maxsize = maxsize;
246         newtag->nsegments = nsegments;
247         newtag->maxsegsz = maxsegsz;
248         newtag->flags = flags;
249         newtag->ref_count = 1; /* Count ourself */
250         newtag->map_count = 0;
251         if (lockfunc != NULL) {
252                 newtag->lockfunc = lockfunc;
253                 newtag->lockfuncarg = lockfuncarg;
254         } else {
255                 newtag->lockfunc = dflt_lock;
256                 newtag->lockfuncarg = NULL;
257         }
258         newtag->segments = NULL;
259
260         /* Take into account any restrictions imposed by our parent tag */
261         if (parent != NULL) {
262                 newtag->lowaddr = MIN(parent->lowaddr, newtag->lowaddr);
263                 newtag->highaddr = MAX(parent->highaddr, newtag->highaddr);
264                 if (newtag->boundary == 0)
265                         newtag->boundary = parent->boundary;
266                 else if (parent->boundary != 0)
267                         newtag->boundary = MIN(parent->boundary,
268                                                newtag->boundary);
269                 if (newtag->filter == NULL) {
270                         /*
271                          * Short circuit looking at our parent directly
272                          * since we have encapsulated all of its information
273                          */
274                         newtag->filter = parent->filter;
275                         newtag->filterarg = parent->filterarg;
276                         newtag->parent = parent->parent;
277                 }
278                 if (newtag->parent != NULL)
279                         atomic_add_int(&parent->ref_count, 1);
280         }
281
282         if (newtag->lowaddr < ptoa((vm_paddr_t)Maxmem)
283          || newtag->alignment > 1)
284                 newtag->flags |= BUS_DMA_COULD_BOUNCE;
285
286         if (((newtag->flags & BUS_DMA_COULD_BOUNCE) != 0) &&
287             (flags & BUS_DMA_ALLOCNOW) != 0) {
288                 struct bounce_zone *bz;
289
290                 /* Must bounce */
291
292                 if ((error = alloc_bounce_zone(newtag)) != 0) {
293                         free(newtag, M_DEVBUF);
294                         return (error);
295                 }
296                 bz = newtag->bounce_zone;
297
298                 if (ptoa(bz->total_bpages) < maxsize) {
299                         int pages;
300
301                         pages = atop(maxsize) - bz->total_bpages;
302
303                         /* Add pages to our bounce pool */
304                         if (alloc_bounce_pages(newtag, pages) < pages)
305                                 error = ENOMEM;
306                 }
307                 /* Performed initial allocation */
308                 newtag->flags |= BUS_DMA_MIN_ALLOC_COMP;
309         }
310         
311         if (error != 0) {
312                 free(newtag, M_DEVBUF);
313         } else {
314                 *dmat = newtag;
315         }
316         CTR4(KTR_BUSDMA, "%s returned tag %p tag flags 0x%x error %d",
317             __func__, newtag, (newtag != NULL ? newtag->flags : 0), error);
318         return (error);
319 }
320
321 int
322 bus_dma_tag_destroy(bus_dma_tag_t dmat)
323 {
324         bus_dma_tag_t dmat_copy;
325         int error;
326
327         error = 0;
328         dmat_copy = dmat;
329
330         if (dmat != NULL) {
331
332                 if (dmat->map_count != 0) {
333                         error = EBUSY;
334                         goto out;
335                 }
336
337                 while (dmat != NULL) {
338                         bus_dma_tag_t parent;
339
340                         parent = dmat->parent;
341                         atomic_subtract_int(&dmat->ref_count, 1);
342                         if (dmat->ref_count == 0) {
343                                 if (dmat->segments != NULL)
344                                         free(dmat->segments, M_DEVBUF);
345                                 free(dmat, M_DEVBUF);
346                                 /*
347                                  * Last reference count, so
348                                  * release our reference
349                                  * count on our parent.
350                                  */
351                                 dmat = parent;
352                         } else
353                                 dmat = NULL;
354                 }
355         }
356 out:
357         CTR3(KTR_BUSDMA, "%s tag %p error %d", __func__, dmat_copy, error);
358         return (error);
359 }
360
361 /*
362  * Allocate a handle for mapping from kva/uva/physical
363  * address space into bus device space.
364  */
365 int
366 bus_dmamap_create(bus_dma_tag_t dmat, int flags, bus_dmamap_t *mapp)
367 {
368         int error;
369
370         error = 0;
371
372         if (dmat->segments == NULL) {
373                 dmat->segments = (bus_dma_segment_t *)malloc(
374                     sizeof(bus_dma_segment_t) * dmat->nsegments, M_DEVBUF,
375                     M_NOWAIT);
376                 if (dmat->segments == NULL) {
377                         CTR3(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p error %d",
378                             __func__, dmat, ENOMEM);
379                         return (ENOMEM);
380                 }
381         }
382
383         /*
384          * Bouncing might be required if the driver asks for an active
385          * exclusion region, a data alignment that is stricter than 1, and/or
386          * an active address boundary.
387          */
388         if (dmat->flags & BUS_DMA_COULD_BOUNCE) {
389
390                 /* Must bounce */
391                 struct bounce_zone *bz;
392                 int maxpages;
393
394                 if (dmat->bounce_zone == NULL) {
395                         if ((error = alloc_bounce_zone(dmat)) != 0)
396                                 return (error);
397                 }
398                 bz = dmat->bounce_zone;
399
400                 *mapp = (bus_dmamap_t)malloc(sizeof(**mapp), M_DEVBUF,
401                                              M_NOWAIT | M_ZERO);
402                 if (*mapp == NULL) {
403                         CTR3(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p error %d",
404                             __func__, dmat, ENOMEM);
405                         return (ENOMEM);
406                 }
407
408                 /* Initialize the new map */
409                 STAILQ_INIT(&((*mapp)->bpages));
410
411                 /*
412                  * Attempt to add pages to our pool on a per-instance
413                  * basis up to a sane limit.
414                  */
415                 if (dmat->alignment > 1)
416                         maxpages = MAX_BPAGES;
417                 else
418                         maxpages = MIN(MAX_BPAGES, Maxmem -atop(dmat->lowaddr));
419                 if ((dmat->flags & BUS_DMA_MIN_ALLOC_COMP) == 0
420                  || (bz->map_count > 0 && bz->total_bpages < maxpages)) {
421                         int pages;
422
423                         pages = MAX(atop(dmat->maxsize), 1);
424                         pages = MIN(maxpages - bz->total_bpages, pages);
425                         pages = MAX(pages, 1);
426                         if (alloc_bounce_pages(dmat, pages) < pages)
427                                 error = ENOMEM;
428
429                         if ((dmat->flags & BUS_DMA_MIN_ALLOC_COMP) == 0) {
430                                 if (error == 0)
431                                         dmat->flags |= BUS_DMA_MIN_ALLOC_COMP;
432                         } else {
433                                 error = 0;
434                         }
435                 }
436                 bz->map_count++;
437         } else {
438                 *mapp = NULL;
439         }
440         if (error == 0)
441                 dmat->map_count++;
442         CTR4(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p tag flags 0x%x error %d",
443             __func__, dmat, dmat->flags, error);
444         return (error);
445 }
446
447 /*
448  * Destroy a handle for mapping from kva/uva/physical
449  * address space into bus device space.
450  */
451 int
452 bus_dmamap_destroy(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map)
453 {
454         if (map != NULL && map != &nobounce_dmamap) {
455                 if (STAILQ_FIRST(&map->bpages) != NULL) {
456                         CTR3(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p error %d",
457                             __func__, dmat, EBUSY);
458                         return (EBUSY);
459                 }
460                 if (dmat->bounce_zone)
461                         dmat->bounce_zone->map_count--;
462                 free(map, M_DEVBUF);
463         }
464         dmat->map_count--;
465         CTR2(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p error 0", __func__, dmat);
466         return (0);
467 }
468
469
470 /*
471  * Allocate a piece of memory that can be efficiently mapped into
472  * bus device space based on the constraints lited in the dma tag.
473  * A dmamap to for use with dmamap_load is also allocated.
474  */
475 int
476 bus_dmamem_alloc(bus_dma_tag_t dmat, void** vaddr, int flags,
477                  bus_dmamap_t *mapp)
478 {
479         int mflags;
480
481         if (flags & BUS_DMA_NOWAIT)
482                 mflags = M_NOWAIT;
483         else
484                 mflags = M_WAITOK;
485
486         /* If we succeed, no mapping/bouncing will be required */
487         *mapp = NULL;
488
489         if (dmat->segments == NULL) {
490                 dmat->segments = (bus_dma_segment_t *)malloc(
491                     sizeof(bus_dma_segment_t) * dmat->nsegments, M_DEVBUF,
492                     mflags);
493                 if (dmat->segments == NULL) {
494                         CTR4(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p tag flags 0x%x error %d",
495                             __func__, dmat, dmat->flags, ENOMEM);
496                         return (ENOMEM);
497                 }
498         }
499         if (flags & BUS_DMA_ZERO)
500                 mflags |= M_ZERO;
501
502         /* 
503          * XXX:
504          * (dmat->alignment < dmat->maxsize) is just a quick hack; the exact
505          * alignment guarantees of malloc need to be nailed down, and the
506          * code below should be rewritten to take that into account.
507          *
508          * In the meantime, we'll warn the user if malloc gets it wrong.
509          */
510         if ((dmat->maxsize <= PAGE_SIZE) &&
511            (dmat->alignment < dmat->maxsize) &&
512             dmat->lowaddr >= ptoa((vm_paddr_t)Maxmem)) {
513                 *vaddr = malloc(dmat->maxsize, M_DEVBUF, mflags);
514         } else {
515                 /*
516                  * XXX Use Contigmalloc until it is merged into this facility
517                  *     and handles multi-seg allocations.  Nobody is doing
518                  *     multi-seg allocations yet though.
519                  * XXX Certain AGP hardware does.
520                  */
521                 *vaddr = contigmalloc(dmat->maxsize, M_DEVBUF, mflags,
522                     0ul, dmat->lowaddr, dmat->alignment? dmat->alignment : 1ul,
523                     dmat->boundary);
524         }
525         if (*vaddr == NULL) {
526                 CTR4(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p tag flags 0x%x error %d",
527                     __func__, dmat, dmat->flags, ENOMEM);
528                 return (ENOMEM);
529         } else if ((uintptr_t)*vaddr & (dmat->alignment - 1)) {
530                 printf("bus_dmamem_alloc failed to align memory properly.\n");
531         }
532         if (flags & BUS_DMA_NOCACHE)
533                 pmap_change_attr((vm_offset_t)*vaddr, dmat->maxsize,
534                     PAT_UNCACHEABLE);
535         CTR4(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p tag flags 0x%x error %d",
536             __func__, dmat, dmat->flags, 0);
537         return (0);
538 }
539
540 /*
541  * Free a piece of memory and it's allociated dmamap, that was allocated
542  * via bus_dmamem_alloc.  Make the same choice for free/contigfree.
543  */
544 void
545 bus_dmamem_free(bus_dma_tag_t dmat, void *vaddr, bus_dmamap_t map)
546 {
547         /*
548          * dmamem does not need to be bounced, so the map should be
549          * NULL
550          */
551         if (map != NULL)
552                 panic("bus_dmamem_free: Invalid map freed\n");
553         pmap_change_attr((vm_offset_t)vaddr, dmat->maxsize, PAT_WRITE_BACK);
554         if ((dmat->maxsize <= PAGE_SIZE) &&
555            (dmat->alignment < dmat->maxsize) &&
556             dmat->lowaddr >= ptoa((vm_paddr_t)Maxmem))
557                 free(vaddr, M_DEVBUF);
558         else {
559                 contigfree(vaddr, dmat->maxsize, M_DEVBUF);
560         }
561         CTR3(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p flags 0x%x", __func__, dmat, dmat->flags);
562 }
563
564 /*
565  * Utility function to load a linear buffer.  lastaddrp holds state
566  * between invocations (for multiple-buffer loads).  segp contains
567  * the starting segment on entrace, and the ending segment on exit.
568  * first indicates if this is the first invocation of this function.
569  */
570 static __inline int
571 _bus_dmamap_load_buffer(bus_dma_tag_t dmat,
572                         bus_dmamap_t map,
573                         void *buf, bus_size_t buflen,
574                         pmap_t pmap,
575                         int flags,
576                         bus_addr_t *lastaddrp,
577                         bus_dma_segment_t *segs,
578                         int *segp,
579                         int first)
580 {
581         bus_size_t sgsize;
582         bus_addr_t curaddr, lastaddr, baddr, bmask;
583         vm_offset_t vaddr;
584         bus_addr_t paddr;
585         int seg;
586
587         if (map == NULL)
588                 map = &nobounce_dmamap;
589
590         if ((map != &nobounce_dmamap && map->pagesneeded == 0) 
591          && ((dmat->flags & BUS_DMA_COULD_BOUNCE) != 0)) {
592                 vm_offset_t     vendaddr;
593
594                 CTR4(KTR_BUSDMA, "lowaddr= %d Maxmem= %d, boundary= %d, "
595                     "alignment= %d", dmat->lowaddr, ptoa((vm_paddr_t)Maxmem),
596                     dmat->boundary, dmat->alignment);
597                 CTR3(KTR_BUSDMA, "map= %p, nobouncemap= %p, pagesneeded= %d",
598                     map, &nobounce_dmamap, map->pagesneeded);
599                 /*
600                  * Count the number of bounce pages
601                  * needed in order to complete this transfer
602                  */
603                 vaddr = (vm_offset_t)buf;
604                 vendaddr = (vm_offset_t)buf + buflen;
605
606                 while (vaddr < vendaddr) {
607                         bus_size_t sg_len;
608
609                         sg_len = PAGE_SIZE - ((vm_offset_t)vaddr & PAGE_MASK);
610                         if (pmap)
611                                 paddr = pmap_extract(pmap, vaddr);
612                         else
613                                 paddr = pmap_kextract(vaddr);
614                         if (run_filter(dmat, paddr) != 0) {
615                                 sg_len = roundup2(sg_len, dmat->alignment);
616                                 map->pagesneeded++;
617                         }
618                         vaddr += sg_len;
619                 }
620                 CTR1(KTR_BUSDMA, "pagesneeded= %d\n", map->pagesneeded);
621         }
622
623         /* Reserve Necessary Bounce Pages */
624         if (map->pagesneeded != 0) {
625                 mtx_lock(&bounce_lock);
626                 if (flags & BUS_DMA_NOWAIT) {
627                         if (reserve_bounce_pages(dmat, map, 0) != 0) {
628                                 mtx_unlock(&bounce_lock);
629                                 return (ENOMEM);
630                         }
631                 } else {
632                         if (reserve_bounce_pages(dmat, map, 1) != 0) {
633                                 /* Queue us for resources */
634                                 map->dmat = dmat;
635                                 map->buf = buf;
636                                 map->buflen = buflen;
637                                 STAILQ_INSERT_TAIL(&bounce_map_waitinglist,
638                                     map, links);
639                                 mtx_unlock(&bounce_lock);
640                                 return (EINPROGRESS);
641                         }
642                 }
643                 mtx_unlock(&bounce_lock);
644         }
645
646         vaddr = (vm_offset_t)buf;
647         lastaddr = *lastaddrp;
648         bmask = ~(dmat->boundary - 1);
649
650         for (seg = *segp; buflen > 0 ; ) {
651                 bus_size_t max_sgsize;
652
653                 /*
654                  * Get the physical address for this segment.
655                  */
656                 if (pmap)
657                         curaddr = pmap_extract(pmap, vaddr);
658                 else
659                         curaddr = pmap_kextract(vaddr);
660
661                 /*
662                  * Compute the segment size, and adjust counts.
663                  */
664                 max_sgsize = MIN(buflen, dmat->maxsegsz);
665                 sgsize = PAGE_SIZE - ((vm_offset_t)curaddr & PAGE_MASK);
666                 if (map->pagesneeded != 0 && run_filter(dmat, curaddr)) {
667                         sgsize = roundup2(sgsize, dmat->alignment);
668                         sgsize = MIN(sgsize, max_sgsize);
669                         curaddr = add_bounce_page(dmat, map, vaddr, sgsize);
670                 } else {
671                         sgsize = MIN(sgsize, max_sgsize);
672                 }
673
674                 /*
675                  * Make sure we don't cross any boundaries.
676                  */
677                 if (dmat->boundary > 0) {
678                         baddr = (curaddr + dmat->boundary) & bmask;
679                         if (sgsize > (baddr - curaddr))
680                                 sgsize = (baddr - curaddr);
681                 }
682
683                 /*
684                  * Insert chunk into a segment, coalescing with
685                  * previous segment if possible.
686                  */
687                 if (first) {
688                         segs[seg].ds_addr = curaddr;
689                         segs[seg].ds_len = sgsize;
690                         first = 0;
691                 } else {
692                         if (curaddr == lastaddr &&
693                             (segs[seg].ds_len + sgsize) <= dmat->maxsegsz &&
694                             (dmat->boundary == 0 ||
695                              (segs[seg].ds_addr & bmask) == (curaddr & bmask)))
696                                 segs[seg].ds_len += sgsize;
697                         else {
698                                 if (++seg >= dmat->nsegments)
699                                         break;
700                                 segs[seg].ds_addr = curaddr;
701                                 segs[seg].ds_len = sgsize;
702                         }
703                 }
704
705                 lastaddr = curaddr + sgsize;
706                 vaddr += sgsize;
707                 buflen -= sgsize;
708         }
709
710         *segp = seg;
711         *lastaddrp = lastaddr;
712
713         /*
714          * Did we fit?
715          */
716         return (buflen != 0 ? EFBIG : 0); /* XXX better return value here? */
717 }
718
719 /*
720  * Map the buffer buf into bus space using the dmamap map.
721  */
722 int
723 bus_dmamap_load(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map, void *buf,
724                 bus_size_t buflen, bus_dmamap_callback_t *callback,
725                 void *callback_arg, int flags)
726 {
727         bus_addr_t              lastaddr = 0;
728         int                     error, nsegs = 0;
729
730         if (map != NULL) {
731                 flags |= BUS_DMA_WAITOK;
732                 map->callback = callback;
733                 map->callback_arg = callback_arg;
734         }
735
736         error = _bus_dmamap_load_buffer(dmat, map, buf, buflen, NULL, flags,
737              &lastaddr, dmat->segments, &nsegs, 1);
738
739         CTR5(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p tag flags 0x%x error %d nsegs %d",
740             __func__, dmat, dmat->flags, error, nsegs + 1);
741
742         if (error == EINPROGRESS) {
743                 return (error);
744         }
745
746         if (error)
747                 (*callback)(callback_arg, dmat->segments, 0, error);
748         else
749                 (*callback)(callback_arg, dmat->segments, nsegs + 1, 0);
750
751         /*
752          * Return ENOMEM to the caller so that it can pass it up the stack.
753          * This error only happens when NOWAIT is set, so deferal is disabled.
754          */
755         if (error == ENOMEM)
756                 return (error);
757
758         return (0);
759 }
760
761
762 /*
763  * Like _bus_dmamap_load(), but for mbufs.
764  */
765 int
766 bus_dmamap_load_mbuf(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map,
767                      struct mbuf *m0,
768                      bus_dmamap_callback2_t *callback, void *callback_arg,
769                      int flags)
770 {
771         int nsegs, error;
772
773         M_ASSERTPKTHDR(m0);
774
775         flags |= BUS_DMA_NOWAIT;
776         nsegs = 0;
777         error = 0;
778         if (m0->m_pkthdr.len <= dmat->maxsize) {
779                 int first = 1;
780                 bus_addr_t lastaddr = 0;
781                 struct mbuf *m;
782
783                 for (m = m0; m != NULL && error == 0; m = m->m_next) {
784                         if (m->m_len > 0) {
785                                 error = _bus_dmamap_load_buffer(dmat, map,
786                                                 m->m_data, m->m_len,
787                                                 NULL, flags, &lastaddr,
788                                                 dmat->segments, &nsegs, first);
789                                 first = 0;
790                         }
791                 }
792         } else {
793                 error = EINVAL;
794         }
795
796         if (error) {
797                 /* force "no valid mappings" in callback */
798                 (*callback)(callback_arg, dmat->segments, 0, 0, error);
799         } else {
800                 (*callback)(callback_arg, dmat->segments,
801                             nsegs+1, m0->m_pkthdr.len, error);
802         }
803         CTR5(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p tag flags 0x%x error %d nsegs %d",
804             __func__, dmat, dmat->flags, error, nsegs + 1);
805         return (error);
806 }
807
808 int
809 bus_dmamap_load_mbuf_sg(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map,
810                         struct mbuf *m0, bus_dma_segment_t *segs, int *nsegs,
811                         int flags)
812 {
813         int error;
814
815         M_ASSERTPKTHDR(m0);
816
817         flags |= BUS_DMA_NOWAIT;
818         *nsegs = 0;
819         error = 0;
820         if (m0->m_pkthdr.len <= dmat->maxsize) {
821                 int first = 1;
822                 bus_addr_t lastaddr = 0;
823                 struct mbuf *m;
824
825                 for (m = m0; m != NULL && error == 0; m = m->m_next) {
826                         if (m->m_len > 0) {
827                                 error = _bus_dmamap_load_buffer(dmat, map,
828                                                 m->m_data, m->m_len,
829                                                 NULL, flags, &lastaddr,
830                                                 segs, nsegs, first);
831                                 first = 0;
832                         }
833                 }
834         } else {
835                 error = EINVAL;
836         }
837
838         /* XXX FIXME: Having to increment nsegs is really annoying */
839         ++*nsegs;
840         CTR5(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p tag flags 0x%x error %d nsegs %d",
841             __func__, dmat, dmat->flags, error, *nsegs);
842         return (error);
843 }
844
845 /*
846  * Like _bus_dmamap_load(), but for uios.
847  */
848 int
849 bus_dmamap_load_uio(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map,
850                     struct uio *uio,
851                     bus_dmamap_callback2_t *callback, void *callback_arg,
852                     int flags)
853 {
854         bus_addr_t lastaddr = 0;
855         int nsegs, error, first, i;
856         bus_size_t resid;
857         struct iovec *iov;
858         pmap_t pmap;
859
860         flags |= BUS_DMA_NOWAIT;
861         resid = uio->uio_resid;
862         iov = uio->uio_iov;
863
864         if (uio->uio_segflg == UIO_USERSPACE) {
865                 KASSERT(uio->uio_td != NULL,
866                         ("bus_dmamap_load_uio: USERSPACE but no proc"));
867                 pmap = vmspace_pmap(uio->uio_td->td_proc->p_vmspace);
868         } else
869                 pmap = NULL;
870
871         nsegs = 0;
872         error = 0;
873         first = 1;
874         for (i = 0; i < uio->uio_iovcnt && resid != 0 && !error; i++) {
875                 /*
876                  * Now at the first iovec to load.  Load each iovec
877                  * until we have exhausted the residual count.
878                  */
879                 bus_size_t minlen =
880                         resid < iov[i].iov_len ? resid : iov[i].iov_len;
881                 caddr_t addr = (caddr_t) iov[i].iov_base;
882
883                 if (minlen > 0) {
884                         error = _bus_dmamap_load_buffer(dmat, map,
885                                         addr, minlen, pmap, flags, &lastaddr,
886                                         dmat->segments, &nsegs, first);
887                         first = 0;
888
889                         resid -= minlen;
890                 }
891         }
892
893         if (error) {
894                 /* force "no valid mappings" in callback */
895                 (*callback)(callback_arg, dmat->segments, 0, 0, error);
896         } else {
897                 (*callback)(callback_arg, dmat->segments,
898                             nsegs+1, uio->uio_resid, error);
899         }
900         CTR5(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p tag flags 0x%x error %d nsegs %d",
901             __func__, dmat, dmat->flags, error, nsegs + 1);
902         return (error);
903 }
904
905 /*
906  * Release the mapping held by map.
907  */
908 void
909 _bus_dmamap_unload(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map)
910 {
911         struct bounce_page *bpage;
912
913         while ((bpage = STAILQ_FIRST(&map->bpages)) != NULL) {
914                 STAILQ_REMOVE_HEAD(&map->bpages, links);
915                 free_bounce_page(dmat, bpage);
916         }
917 }
918
919 void
920 _bus_dmamap_sync(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map, bus_dmasync_op_t op)
921 {
922         struct bounce_page *bpage;
923
924         if ((bpage = STAILQ_FIRST(&map->bpages)) != NULL) {
925                 /*
926                  * Handle data bouncing.  We might also
927                  * want to add support for invalidating
928                  * the caches on broken hardware
929                  */
930                 CTR4(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p tag flags 0x%x op 0x%x "
931                     "performing bounce", __func__, op, dmat, dmat->flags);
932
933                 if (op & BUS_DMASYNC_PREWRITE) {
934                         while (bpage != NULL) {
935                                 bcopy((void *)bpage->datavaddr,
936                                       (void *)bpage->vaddr,
937                                       bpage->datacount);
938                                 bpage = STAILQ_NEXT(bpage, links);
939                         }
940                         dmat->bounce_zone->total_bounced++;
941                 }
942
943                 if (op & BUS_DMASYNC_POSTREAD) {
944                         while (bpage != NULL) {
945                                 bcopy((void *)bpage->vaddr,
946                                       (void *)bpage->datavaddr,
947                                       bpage->datacount);
948                                 bpage = STAILQ_NEXT(bpage, links);
949                         }
950                         dmat->bounce_zone->total_bounced++;
951                 }
952         }
953 }
954
955 static void
956 init_bounce_pages(void *dummy __unused)
957 {
958
959         total_bpages = 0;
960         STAILQ_INIT(&bounce_zone_list);
961         STAILQ_INIT(&bounce_map_waitinglist);
962         STAILQ_INIT(&bounce_map_callbacklist);
963         mtx_init(&bounce_lock, "bounce pages lock", NULL, MTX_DEF);
964 }
965 SYSINIT(bpages, SI_SUB_LOCK, SI_ORDER_ANY, init_bounce_pages, NULL);
966
967 static struct sysctl_ctx_list *
968 busdma_sysctl_tree(struct bounce_zone *bz)
969 {
970         return (&bz->sysctl_tree);
971 }
972
973 static struct sysctl_oid *
974 busdma_sysctl_tree_top(struct bounce_zone *bz)
975 {
976         return (bz->sysctl_tree_top);
977 }
978
979 static int
980 alloc_bounce_zone(bus_dma_tag_t dmat)
981 {
982         struct bounce_zone *bz;
983
984         /* Check to see if we already have a suitable zone */
985         STAILQ_FOREACH(bz, &bounce_zone_list, links) {
986                 if ((dmat->alignment <= bz->alignment)
987                  && (dmat->lowaddr >= bz->lowaddr)) {
988                         dmat->bounce_zone = bz;
989                         return (0);
990                 }
991         }
992
993         if ((bz = (struct bounce_zone *)malloc(sizeof(*bz), M_DEVBUF,
994             M_NOWAIT | M_ZERO)) == NULL)
995                 return (ENOMEM);
996
997         STAILQ_INIT(&bz->bounce_page_list);
998         bz->free_bpages = 0;
999         bz->reserved_bpages = 0;
1000         bz->active_bpages = 0;
1001         bz->lowaddr = dmat->lowaddr;
1002         bz->alignment = MAX(dmat->alignment, PAGE_SIZE);
1003         bz->map_count = 0;
1004         snprintf(bz->zoneid, 8, "zone%d", busdma_zonecount);
1005         busdma_zonecount++;
1006         snprintf(bz->lowaddrid, 18, "%#jx", (uintmax_t)bz->lowaddr);
1007         STAILQ_INSERT_TAIL(&bounce_zone_list, bz, links);
1008         dmat->bounce_zone = bz;
1009
1010         sysctl_ctx_init(&bz->sysctl_tree);
1011         bz->sysctl_tree_top = SYSCTL_ADD_NODE(&bz->sysctl_tree,
1012             SYSCTL_STATIC_CHILDREN(_hw_busdma), OID_AUTO, bz->zoneid,
1013             CTLFLAG_RD, 0, "");
1014         if (bz->sysctl_tree_top == NULL) {
1015                 sysctl_ctx_free(&bz->sysctl_tree);
1016                 return (0);     /* XXX error code? */
1017         }
1018
1019         SYSCTL_ADD_INT(busdma_sysctl_tree(bz),
1020             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
1021             "total_bpages", CTLFLAG_RD, &bz->total_bpages, 0,
1022             "Total bounce pages");
1023         SYSCTL_ADD_INT(busdma_sysctl_tree(bz),
1024             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
1025             "free_bpages", CTLFLAG_RD, &bz->free_bpages, 0,
1026             "Free bounce pages");
1027         SYSCTL_ADD_INT(busdma_sysctl_tree(bz),
1028             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
1029             "reserved_bpages", CTLFLAG_RD, &bz->reserved_bpages, 0,
1030             "Reserved bounce pages");
1031         SYSCTL_ADD_INT(busdma_sysctl_tree(bz),
1032             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
1033             "active_bpages", CTLFLAG_RD, &bz->active_bpages, 0,
1034             "Active bounce pages");
1035         SYSCTL_ADD_INT(busdma_sysctl_tree(bz),
1036             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
1037             "total_bounced", CTLFLAG_RD, &bz->total_bounced, 0,
1038             "Total bounce requests");
1039         SYSCTL_ADD_INT(busdma_sysctl_tree(bz),
1040             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
1041             "total_deferred", CTLFLAG_RD, &bz->total_deferred, 0,
1042             "Total bounce requests that were deferred");
1043         SYSCTL_ADD_STRING(busdma_sysctl_tree(bz),
1044             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
1045             "lowaddr", CTLFLAG_RD, bz->lowaddrid, 0, "");
1046         SYSCTL_ADD_INT(busdma_sysctl_tree(bz),
1047             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
1048             "alignment", CTLFLAG_RD, &bz->alignment, 0, "");
1049
1050         return (0);
1051 }
1052
1053 static int
1054 alloc_bounce_pages(bus_dma_tag_t dmat, u_int numpages)
1055 {
1056         struct bounce_zone *bz;
1057         int count;
1058
1059         bz = dmat->bounce_zone;
1060         count = 0;
1061         while (numpages > 0) {
1062                 struct bounce_page *bpage;
1063
1064                 bpage = (struct bounce_page *)malloc(sizeof(*bpage), M_DEVBUF,
1065                                                      M_NOWAIT | M_ZERO);
1066
1067                 if (bpage == NULL)
1068                         break;
1069                 bpage->vaddr = (vm_offset_t)contigmalloc(PAGE_SIZE, M_DEVBUF,
1070                                                          M_NOWAIT, 0ul,
1071                                                          bz->lowaddr,
1072                                                          PAGE_SIZE,
1073                                                          0);
1074                 if (bpage->vaddr == 0) {
1075                         free(bpage, M_DEVBUF);
1076                         break;
1077                 }
1078                 bpage->busaddr = pmap_kextract(bpage->vaddr);
1079                 mtx_lock(&bounce_lock);
1080                 STAILQ_INSERT_TAIL(&bz->bounce_page_list, bpage, links);
1081                 total_bpages++;
1082                 bz->total_bpages++;
1083                 bz->free_bpages++;
1084                 mtx_unlock(&bounce_lock);
1085                 count++;
1086                 numpages--;
1087         }
1088         return (count);
1089 }
1090
1091 static int
1092 reserve_bounce_pages(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map, int commit)
1093 {
1094         struct bounce_zone *bz;
1095         int pages;
1096
1097         mtx_assert(&bounce_lock, MA_OWNED);
1098         bz = dmat->bounce_zone;
1099         pages = MIN(bz->free_bpages, map->pagesneeded - map->pagesreserved);
1100         if (commit == 0 && map->pagesneeded > (map->pagesreserved + pages))
1101                 return (map->pagesneeded - (map->pagesreserved + pages));
1102         bz->free_bpages -= pages;
1103         bz->reserved_bpages += pages;
1104         map->pagesreserved += pages;
1105         pages = map->pagesneeded - map->pagesreserved;
1106
1107         return (pages);
1108 }
1109
1110 static bus_addr_t
1111 add_bounce_page(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map, vm_offset_t vaddr,
1112                 bus_size_t size)
1113 {
1114         struct bounce_zone *bz;
1115         struct bounce_page *bpage;
1116
1117         KASSERT(dmat->bounce_zone != NULL, ("no bounce zone in dma tag"));
1118         KASSERT(map != NULL && map != &nobounce_dmamap,
1119             ("add_bounce_page: bad map %p", map));
1120
1121         bz = dmat->bounce_zone;
1122         if (map->pagesneeded == 0)
1123                 panic("add_bounce_page: map doesn't need any pages");
1124         map->pagesneeded--;
1125
1126         if (map->pagesreserved == 0)
1127                 panic("add_bounce_page: map doesn't need any pages");
1128         map->pagesreserved--;
1129
1130         mtx_lock(&bounce_lock);
1131         bpage = STAILQ_FIRST(&bz->bounce_page_list);
1132         if (bpage == NULL)
1133                 panic("add_bounce_page: free page list is empty");
1134
1135         STAILQ_REMOVE_HEAD(&bz->bounce_page_list, links);
1136         bz->reserved_bpages--;
1137         bz->active_bpages++;
1138         mtx_unlock(&bounce_lock);
1139
1140         if (dmat->flags & BUS_DMA_KEEP_PG_OFFSET) {
1141                 /* Page offset needs to be preserved. */
1142                 bpage->vaddr |= vaddr & PAGE_MASK;
1143                 bpage->busaddr |= vaddr & PAGE_MASK;
1144         }
1145         bpage->datavaddr = vaddr;
1146         bpage->datacount = size;
1147         STAILQ_INSERT_TAIL(&(map->bpages), bpage, links);
1148         return (bpage->busaddr);
1149 }
1150
1151 static void
1152 free_bounce_page(bus_dma_tag_t dmat, struct bounce_page *bpage)
1153 {
1154         struct bus_dmamap *map;
1155         struct bounce_zone *bz;
1156
1157         bz = dmat->bounce_zone;
1158         bpage->datavaddr = 0;
1159         bpage->datacount = 0;
1160         if (dmat->flags & BUS_DMA_KEEP_PG_OFFSET) {
1161                 /*
1162                  * Reset the bounce page to start at offset 0.  Other uses
1163                  * of this bounce page may need to store a full page of
1164                  * data and/or assume it starts on a page boundary.
1165                  */
1166                 bpage->vaddr &= ~PAGE_MASK;
1167                 bpage->busaddr &= ~PAGE_MASK;
1168         }
1169
1170         mtx_lock(&bounce_lock);
1171         STAILQ_INSERT_HEAD(&bz->bounce_page_list, bpage, links);
1172         bz->free_bpages++;
1173         bz->active_bpages--;
1174         if ((map = STAILQ_FIRST(&bounce_map_waitinglist)) != NULL) {
1175                 if (reserve_bounce_pages(map->dmat, map, 1) == 0) {
1176                         STAILQ_REMOVE_HEAD(&bounce_map_waitinglist, links);
1177                         STAILQ_INSERT_TAIL(&bounce_map_callbacklist,
1178                                            map, links);
1179                         busdma_swi_pending = 1;
1180                         bz->total_deferred++;
1181                         swi_sched(vm_ih, 0);
1182                 }
1183         }
1184         mtx_unlock(&bounce_lock);
1185 }
1186
1187 void
1188 busdma_swi(void)
1189 {
1190         bus_dma_tag_t dmat;
1191         struct bus_dmamap *map;
1192
1193         mtx_lock(&bounce_lock);
1194         while ((map = STAILQ_FIRST(&bounce_map_callbacklist)) != NULL) {
1195                 STAILQ_REMOVE_HEAD(&bounce_map_callbacklist, links);
1196                 mtx_unlock(&bounce_lock);
1197                 dmat = map->dmat;
1198                 (dmat->lockfunc)(dmat->lockfuncarg, BUS_DMA_LOCK);
1199                 bus_dmamap_load(map->dmat, map, map->buf, map->buflen,
1200                                 map->callback, map->callback_arg, /*flags*/0);
1201                 (dmat->lockfunc)(dmat->lockfuncarg, BUS_DMA_UNLOCK);
1202                 mtx_lock(&bounce_lock);
1203         }
1204         mtx_unlock(&bounce_lock);
1205 }