]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/releng/8.1.git/blob - sys/i386/i386/busdma_machdep.c
Copy stable/8 to releng/8.1 in preparation for 8.1-RC1.
[FreeBSD/releng/8.1.git] / sys / i386 / i386 / 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/kdb.h>
32 #include <ddb/ddb.h>
33 #include <ddb/db_output.h>
34 #include <sys/systm.h>
35 #include <sys/malloc.h>
36 #include <sys/bus.h>
37 #include <sys/interrupt.h>
38 #include <sys/kernel.h>
39 #include <sys/ktr.h>
40 #include <sys/lock.h>
41 #include <sys/proc.h>
42 #include <sys/mutex.h>
43 #include <sys/mbuf.h>
44 #include <sys/uio.h>
45 #include <sys/sysctl.h>
46
47 #include <vm/vm.h>
48 #include <vm/vm_page.h>
49 #include <vm/vm_map.h>
50
51 #include <machine/atomic.h>
52 #include <machine/bus.h>
53 #include <machine/md_var.h>
54 #include <machine/specialreg.h>
55
56 #define MAX_BPAGES 512
57 #define BUS_DMA_COULD_BOUNCE    BUS_DMA_BUS3
58 #define BUS_DMA_MIN_ALLOC_COMP  BUS_DMA_BUS4
59
60 struct bounce_zone;
61
62 struct bus_dma_tag {
63         bus_dma_tag_t     parent;
64         bus_size_t        alignment;
65         bus_size_t        boundary;
66         bus_addr_t        lowaddr;
67         bus_addr_t        highaddr;
68         bus_dma_filter_t *filter;
69         void             *filterarg;
70         bus_size_t        maxsize;
71         u_int             nsegments;
72         bus_size_t        maxsegsz;
73         int               flags;
74         int               ref_count;
75         int               map_count;
76         bus_dma_lock_t   *lockfunc;
77         void             *lockfuncarg;
78         bus_dma_segment_t *segments;
79         struct bounce_zone *bounce_zone;
80 };
81
82 struct bounce_page {
83         vm_offset_t     vaddr;          /* kva of bounce buffer */
84         bus_addr_t      busaddr;        /* Physical address */
85         vm_offset_t     datavaddr;      /* kva of client data */
86         bus_size_t      datacount;      /* client data count */
87         STAILQ_ENTRY(bounce_page) links;
88 };
89
90 int busdma_swi_pending;
91
92 struct bounce_zone {
93         STAILQ_ENTRY(bounce_zone) links;
94         STAILQ_HEAD(bp_list, bounce_page) bounce_page_list;
95         int             total_bpages;
96         int             free_bpages;
97         int             reserved_bpages;
98         int             active_bpages;
99         int             total_bounced;
100         int             total_deferred;
101         int             map_count;
102         bus_size_t      alignment;
103         bus_addr_t      lowaddr;
104         char            zoneid[8];
105         char            lowaddrid[20];
106         struct sysctl_ctx_list sysctl_tree;
107         struct sysctl_oid *sysctl_tree_top;
108 };
109
110 static struct mtx bounce_lock;
111 static int total_bpages;
112 static int busdma_zonecount;
113 static STAILQ_HEAD(, bounce_zone) bounce_zone_list;
114
115 SYSCTL_NODE(_hw, OID_AUTO, busdma, CTLFLAG_RD, 0, "Busdma parameters");
116 SYSCTL_INT(_hw_busdma, OID_AUTO, total_bpages, CTLFLAG_RD, &total_bpages, 0,
117            "Total bounce pages");
118
119 struct bus_dmamap {
120         struct bp_list         bpages;
121         int                    pagesneeded;
122         int                    pagesreserved;
123         bus_dma_tag_t          dmat;
124         void                  *buf;             /* unmapped buffer pointer */
125         bus_size_t             buflen;          /* unmapped buffer length */
126         bus_dmamap_callback_t *callback;
127         void                  *callback_arg;
128         STAILQ_ENTRY(bus_dmamap) links;
129 };
130
131 static STAILQ_HEAD(, bus_dmamap) bounce_map_waitinglist;
132 static STAILQ_HEAD(, bus_dmamap) bounce_map_callbacklist;
133 static struct bus_dmamap nobounce_dmamap;
134
135 static void init_bounce_pages(void *dummy);
136 static int alloc_bounce_zone(bus_dma_tag_t dmat);
137 static int alloc_bounce_pages(bus_dma_tag_t dmat, u_int numpages);
138 static int reserve_bounce_pages(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map,
139                                 int commit);
140 static bus_addr_t add_bounce_page(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map,
141                                    vm_offset_t vaddr, bus_size_t size);
142 static void free_bounce_page(bus_dma_tag_t dmat, struct bounce_page *bpage);
143 int run_filter(bus_dma_tag_t dmat, bus_addr_t paddr);
144 int _bus_dmamap_count_pages(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map, pmap_t pmap,
145     void *buf, bus_size_t buflen, int flags);
146
147 #ifdef XEN
148 #undef pmap_kextract
149 #define pmap_kextract pmap_kextract_ma
150 #endif
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 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 (((paddr > dmat->lowaddr && paddr <= dmat->highaddr)
169                  || ((paddr & (dmat->alignment - 1)) != 0))
170                  && (dmat->filter == NULL
171                   || (*dmat->filter)(dmat->filterarg, paddr) != 0))
172                         retval = 1;
173
174                 dmat = dmat->parent;            
175         } while (retval == 0 && dmat != NULL);
176         return (retval);
177 }
178
179 /*
180  * Convenience function for manipulating driver locks from busdma (during
181  * busdma_swi, for example).  Drivers that don't provide their own locks
182  * should specify &Giant to dmat->lockfuncarg.  Drivers that use their own
183  * non-mutex locking scheme don't have to use this at all.
184  */
185 void
186 busdma_lock_mutex(void *arg, bus_dma_lock_op_t op)
187 {
188         struct mtx *dmtx;
189
190         dmtx = (struct mtx *)arg;
191         switch (op) {
192         case BUS_DMA_LOCK:
193                 mtx_lock(dmtx);
194                 break;
195         case BUS_DMA_UNLOCK:
196                 mtx_unlock(dmtx);
197                 break;
198         default:
199                 panic("Unknown operation 0x%x for busdma_lock_mutex!", op);
200         }
201 }
202
203 /*
204  * dflt_lock should never get called.  It gets put into the dma tag when
205  * lockfunc == NULL, which is only valid if the maps that are associated
206  * with the tag are meant to never be defered.
207  * XXX Should have a way to identify which driver is responsible here.
208  */
209 static void
210 dflt_lock(void *arg, bus_dma_lock_op_t op)
211 {
212         panic("driver error: busdma dflt_lock called");
213 }
214
215 /*
216  * Allocate a device specific dma_tag.
217  */
218 int
219 bus_dma_tag_create(bus_dma_tag_t parent, bus_size_t alignment,
220                    bus_size_t boundary, bus_addr_t lowaddr,
221                    bus_addr_t highaddr, bus_dma_filter_t *filter,
222                    void *filterarg, bus_size_t maxsize, int nsegments,
223                    bus_size_t maxsegsz, int flags, bus_dma_lock_t *lockfunc,
224                    void *lockfuncarg, bus_dma_tag_t *dmat)
225 {
226         bus_dma_tag_t newtag;
227         int error = 0;
228
229         /* Basic sanity checking */
230         if (boundary != 0 && boundary < maxsegsz)
231                 maxsegsz = boundary;
232
233         if (maxsegsz == 0) {
234                 return (EINVAL);
235         }
236
237         /* Return a NULL tag on failure */
238         *dmat = NULL;
239
240         newtag = (bus_dma_tag_t)malloc(sizeof(*newtag), M_DEVBUF,
241             M_ZERO | M_NOWAIT);
242         if (newtag == NULL) {
243                 CTR4(KTR_BUSDMA, "%s returned tag %p tag flags 0x%x error %d",
244                     __func__, newtag, 0, error);
245                 return (ENOMEM);
246         }
247
248         newtag->parent = parent;
249         newtag->alignment = alignment;
250         newtag->boundary = boundary;
251         newtag->lowaddr = trunc_page((vm_paddr_t)lowaddr) + (PAGE_SIZE - 1);
252         newtag->highaddr = trunc_page((vm_paddr_t)highaddr) +
253             (PAGE_SIZE - 1);
254         newtag->filter = filter;
255         newtag->filterarg = filterarg;
256         newtag->maxsize = maxsize;
257         newtag->nsegments = nsegments;
258         newtag->maxsegsz = maxsegsz;
259         newtag->flags = flags;
260         newtag->ref_count = 1; /* Count ourself */
261         newtag->map_count = 0;
262         if (lockfunc != NULL) {
263                 newtag->lockfunc = lockfunc;
264                 newtag->lockfuncarg = lockfuncarg;
265         } else {
266                 newtag->lockfunc = dflt_lock;
267                 newtag->lockfuncarg = NULL;
268         }
269         newtag->segments = NULL;
270
271         /* Take into account any restrictions imposed by our parent tag */
272         if (parent != NULL) {
273                 newtag->lowaddr = MIN(parent->lowaddr, newtag->lowaddr);
274                 newtag->highaddr = MAX(parent->highaddr, newtag->highaddr);
275                 if (newtag->boundary == 0)
276                         newtag->boundary = parent->boundary;
277                 else if (parent->boundary != 0)
278                         newtag->boundary = MIN(parent->boundary,
279                                                newtag->boundary);
280                 if ((newtag->filter != NULL) ||
281                     ((parent->flags & BUS_DMA_COULD_BOUNCE) != 0))
282                         newtag->flags |= BUS_DMA_COULD_BOUNCE;
283                 if (newtag->filter == NULL) {
284                         /*
285                          * Short circuit looking at our parent directly
286                          * since we have encapsulated all of its information
287                          */
288                         newtag->filter = parent->filter;
289                         newtag->filterarg = parent->filterarg;
290                         newtag->parent = parent->parent;
291                 }
292                 if (newtag->parent != NULL)
293                         atomic_add_int(&parent->ref_count, 1);
294         }
295
296         if (newtag->lowaddr < ptoa((vm_paddr_t)Maxmem)
297          || newtag->alignment > 1)
298                 newtag->flags |= BUS_DMA_COULD_BOUNCE;
299
300         if (((newtag->flags & BUS_DMA_COULD_BOUNCE) != 0) &&
301             (flags & BUS_DMA_ALLOCNOW) != 0) {
302                 struct bounce_zone *bz;
303
304                 /* Must bounce */
305
306                 if ((error = alloc_bounce_zone(newtag)) != 0) {
307                         free(newtag, M_DEVBUF);
308                         return (error);
309                 }
310                 bz = newtag->bounce_zone;
311
312                 if (ptoa(bz->total_bpages) < maxsize) {
313                         int pages;
314
315                         pages = atop(maxsize) - bz->total_bpages;
316
317                         /* Add pages to our bounce pool */
318                         if (alloc_bounce_pages(newtag, pages) < pages)
319                                 error = ENOMEM;
320                 }
321                 /* Performed initial allocation */
322                 newtag->flags |= BUS_DMA_MIN_ALLOC_COMP;
323         }
324         
325         if (error != 0) {
326                 free(newtag, M_DEVBUF);
327         } else {
328                 *dmat = newtag;
329         }
330         CTR4(KTR_BUSDMA, "%s returned tag %p tag flags 0x%x error %d",
331             __func__, newtag, (newtag != NULL ? newtag->flags : 0), error);
332         return (error);
333 }
334
335 int
336 bus_dma_tag_destroy(bus_dma_tag_t dmat)
337 {
338         bus_dma_tag_t dmat_copy;
339         int error;
340
341         error = 0;
342         dmat_copy = dmat;
343
344         if (dmat != NULL) {
345
346                 if (dmat->map_count != 0) {
347                         error = EBUSY;
348                         goto out;
349                 }
350
351                 while (dmat != NULL) {
352                         bus_dma_tag_t parent;
353
354                         parent = dmat->parent;
355                         atomic_subtract_int(&dmat->ref_count, 1);
356                         if (dmat->ref_count == 0) {
357                                 if (dmat->segments != NULL)
358                                         free(dmat->segments, M_DEVBUF);
359                                 free(dmat, M_DEVBUF);
360                                 /*
361                                  * Last reference count, so
362                                  * release our reference
363                                  * count on our parent.
364                                  */
365                                 dmat = parent;
366                         } else
367                                 dmat = NULL;
368                 }
369         }
370 out:
371         CTR3(KTR_BUSDMA, "%s tag %p error %d", __func__, dmat_copy, error);
372         return (error);
373 }
374
375 /*
376  * Allocate a handle for mapping from kva/uva/physical
377  * address space into bus device space.
378  */
379 int
380 bus_dmamap_create(bus_dma_tag_t dmat, int flags, bus_dmamap_t *mapp)
381 {
382         int error;
383
384         error = 0;
385
386         if (dmat->segments == NULL) {
387                 dmat->segments = (bus_dma_segment_t *)malloc(
388                     sizeof(bus_dma_segment_t) * dmat->nsegments, M_DEVBUF,
389                     M_NOWAIT);
390                 if (dmat->segments == NULL) {
391                         CTR3(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p error %d",
392                             __func__, dmat, ENOMEM);
393                         return (ENOMEM);
394                 }
395         }
396
397         /*
398          * Bouncing might be required if the driver asks for an active
399          * exclusion region, a data alignment that is stricter than 1, and/or
400          * an active address boundary.
401          */
402         if (dmat->flags & BUS_DMA_COULD_BOUNCE) {
403
404                 /* Must bounce */
405                 struct bounce_zone *bz;
406                 int maxpages;
407
408                 if (dmat->bounce_zone == NULL) {
409                         if ((error = alloc_bounce_zone(dmat)) != 0)
410                                 return (error);
411                 }
412                 bz = dmat->bounce_zone;
413
414                 *mapp = (bus_dmamap_t)malloc(sizeof(**mapp), M_DEVBUF,
415                                              M_NOWAIT | M_ZERO);
416                 if (*mapp == NULL) {
417                         CTR3(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p error %d",
418                             __func__, dmat, ENOMEM);
419                         return (ENOMEM);
420                 }
421
422                 /* Initialize the new map */
423                 STAILQ_INIT(&((*mapp)->bpages));
424
425                 /*
426                  * Attempt to add pages to our pool on a per-instance
427                  * basis up to a sane limit.
428                  */
429                 if (dmat->alignment > 1)
430                         maxpages = MAX_BPAGES;
431                 else
432                         maxpages = MIN(MAX_BPAGES, Maxmem -atop(dmat->lowaddr));
433                 if ((dmat->flags & BUS_DMA_MIN_ALLOC_COMP) == 0
434                  || (bz->map_count > 0 && bz->total_bpages < maxpages)) {
435                         int pages;
436
437                         pages = MAX(atop(dmat->maxsize), 1);
438                         pages = MIN(maxpages - bz->total_bpages, pages);
439                         pages = MAX(pages, 1);
440                         if (alloc_bounce_pages(dmat, pages) < pages)
441                                 error = ENOMEM;
442
443                         if ((dmat->flags & BUS_DMA_MIN_ALLOC_COMP) == 0) {
444                                 if (error == 0)
445                                         dmat->flags |= BUS_DMA_MIN_ALLOC_COMP;
446                         } else {
447                                 error = 0;
448                         }
449                 }
450                 bz->map_count++;
451         } else {
452                 *mapp = NULL;
453         }
454         if (error == 0)
455                 dmat->map_count++;
456         CTR4(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p tag flags 0x%x error %d",
457             __func__, dmat, dmat->flags, error);
458         return (error);
459 }
460
461 /*
462  * Destroy a handle for mapping from kva/uva/physical
463  * address space into bus device space.
464  */
465 int
466 bus_dmamap_destroy(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map)
467 {
468         if (map != NULL && map != &nobounce_dmamap) {
469                 if (STAILQ_FIRST(&map->bpages) != NULL) {
470                         CTR3(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p error %d",
471                             __func__, dmat, EBUSY);
472                         return (EBUSY);
473                 }
474                 if (dmat->bounce_zone)
475                         dmat->bounce_zone->map_count--;
476                 free(map, M_DEVBUF);
477         }
478         dmat->map_count--;
479         CTR2(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p error 0", __func__, dmat);
480         return (0);
481 }
482
483
484 /*
485  * Allocate a piece of memory that can be efficiently mapped into
486  * bus device space based on the constraints lited in the dma tag.
487  * A dmamap to for use with dmamap_load is also allocated.
488  */
489 int
490 bus_dmamem_alloc(bus_dma_tag_t dmat, void** vaddr, int flags,
491                  bus_dmamap_t *mapp)
492 {
493         int mflags;
494
495         if (flags & BUS_DMA_NOWAIT)
496                 mflags = M_NOWAIT;
497         else
498                 mflags = M_WAITOK;
499
500         /* If we succeed, no mapping/bouncing will be required */
501         *mapp = NULL;
502
503         if (dmat->segments == NULL) {
504                 dmat->segments = (bus_dma_segment_t *)malloc(
505                     sizeof(bus_dma_segment_t) * dmat->nsegments, M_DEVBUF,
506                     mflags);
507                 if (dmat->segments == NULL) {
508                         CTR4(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p tag flags 0x%x error %d",
509                             __func__, dmat, dmat->flags, ENOMEM);
510                         return (ENOMEM);
511                 }
512         }
513         if (flags & BUS_DMA_ZERO)
514                 mflags |= M_ZERO;
515
516         /* 
517          * XXX:
518          * (dmat->alignment < dmat->maxsize) is just a quick hack; the exact
519          * alignment guarantees of malloc need to be nailed down, and the
520          * code below should be rewritten to take that into account.
521          *
522          * In the meantime, we'll warn the user if malloc gets it wrong.
523          */
524         if ((dmat->maxsize <= PAGE_SIZE) &&
525            (dmat->alignment < dmat->maxsize) &&
526             dmat->lowaddr >= ptoa((vm_paddr_t)Maxmem)) {
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 = contigmalloc(dmat->maxsize, M_DEVBUF, mflags,
536                     0ul, dmat->lowaddr, dmat->alignment? dmat->alignment : 1ul,
537                     dmat->boundary);
538         }
539         if (*vaddr == NULL) {
540                 CTR4(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p tag flags 0x%x error %d",
541                     __func__, dmat, dmat->flags, ENOMEM);
542                 return (ENOMEM);
543         } else if ((uintptr_t)*vaddr & (dmat->alignment - 1)) {
544                 printf("bus_dmamem_alloc failed to align memory properly.\n");
545         }
546         if (flags & BUS_DMA_NOCACHE)
547                 pmap_change_attr((vm_offset_t)*vaddr, dmat->maxsize,
548                     PAT_UNCACHEABLE);
549         CTR4(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p tag flags 0x%x error %d",
550             __func__, dmat, dmat->flags, 0);
551         return (0);
552 }
553
554 /*
555  * Free a piece of memory and it's allociated dmamap, that was allocated
556  * via bus_dmamem_alloc.  Make the same choice for free/contigfree.
557  */
558 void
559 bus_dmamem_free(bus_dma_tag_t dmat, void *vaddr, bus_dmamap_t map)
560 {
561         /*
562          * dmamem does not need to be bounced, so the map should be
563          * NULL
564          */
565         if (map != NULL)
566                 panic("bus_dmamem_free: Invalid map freed\n");
567         pmap_change_attr((vm_offset_t)vaddr, dmat->maxsize, PAT_WRITE_BACK);
568         if ((dmat->maxsize <= PAGE_SIZE) &&
569            (dmat->alignment < dmat->maxsize) &&
570             dmat->lowaddr >= ptoa((vm_paddr_t)Maxmem))
571                 free(vaddr, M_DEVBUF);
572         else {
573                 contigfree(vaddr, dmat->maxsize, M_DEVBUF);
574         }
575         CTR3(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p flags 0x%x", __func__, dmat, dmat->flags);
576 }
577
578 int
579 _bus_dmamap_count_pages(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map, pmap_t pmap,
580     void *buf, bus_size_t buflen, int flags)
581 {
582         vm_offset_t vaddr;
583         vm_offset_t vendaddr;
584         bus_addr_t paddr;
585
586         if ((map != &nobounce_dmamap && map->pagesneeded == 0)) {
587                 CTR4(KTR_BUSDMA, "lowaddr= %d Maxmem= %d, boundary= %d, "
588                     "alignment= %d", dmat->lowaddr, ptoa((vm_paddr_t)Maxmem),
589                     dmat->boundary, dmat->alignment);
590                 CTR3(KTR_BUSDMA, "map= %p, nobouncemap= %p, pagesneeded= %d",
591                     map, &nobounce_dmamap, map->pagesneeded);
592                 /*
593                  * Count the number of bounce pages
594                  * needed in order to complete this transfer
595                  */
596                 vaddr = (vm_offset_t)buf;
597                 vendaddr = (vm_offset_t)buf + buflen;
598
599                 while (vaddr < vendaddr) {
600                         if (pmap)
601                                 paddr = pmap_extract(pmap, vaddr);
602                         else
603                                 paddr = pmap_kextract(vaddr);
604                         if (((dmat->flags & BUS_DMA_COULD_BOUNCE) != 0) &&
605                             run_filter(dmat, paddr) != 0) {
606                                 map->pagesneeded++;
607                         }
608                         vaddr += (PAGE_SIZE - ((vm_offset_t)vaddr & PAGE_MASK));
609                 }
610                 CTR1(KTR_BUSDMA, "pagesneeded= %d\n", map->pagesneeded);
611         }
612
613         /* Reserve Necessary Bounce Pages */
614         if (map->pagesneeded != 0) {
615                 mtx_lock(&bounce_lock);
616                 if (flags & BUS_DMA_NOWAIT) {
617                         if (reserve_bounce_pages(dmat, map, 0) != 0) {
618                                 mtx_unlock(&bounce_lock);
619                                 return (ENOMEM);
620                         }
621                 } else {
622                         if (reserve_bounce_pages(dmat, map, 1) != 0) {
623                                 /* Queue us for resources */
624                                 map->dmat = dmat;
625                                 map->buf = buf;
626                                 map->buflen = buflen;
627                                 STAILQ_INSERT_TAIL(&bounce_map_waitinglist,
628                                     map, links);
629                                 mtx_unlock(&bounce_lock);
630                                 return (EINPROGRESS);
631                         }
632                 }
633                 mtx_unlock(&bounce_lock);
634         }
635
636         return (0);
637 }
638
639 /*
640  * Utility function to load a linear buffer.  lastaddrp holds state
641  * between invocations (for multiple-buffer loads).  segp contains
642  * the starting segment on entrace, and the ending segment on exit.
643  * first indicates if this is the first invocation of this function.
644  */
645 static __inline int
646 _bus_dmamap_load_buffer(bus_dma_tag_t dmat,
647                         bus_dmamap_t map,
648                         void *buf, bus_size_t buflen,
649                         pmap_t pmap,
650                         int flags,
651                         bus_addr_t *lastaddrp,
652                         bus_dma_segment_t *segs,
653                         int *segp,
654                         int first)
655 {
656         bus_size_t sgsize;
657         bus_addr_t curaddr, lastaddr, baddr, bmask;
658         vm_offset_t vaddr;
659         int seg, error;
660
661         if (map == NULL)
662                 map = &nobounce_dmamap;
663
664         if ((dmat->flags & BUS_DMA_COULD_BOUNCE) != 0) {
665                 error = _bus_dmamap_count_pages(dmat, map, pmap, buf, buflen, flags);
666                 if (error)
667                         return (error);
668         }
669
670         vaddr = (vm_offset_t)buf;
671         lastaddr = *lastaddrp;
672         bmask = ~(dmat->boundary - 1);
673
674         for (seg = *segp; buflen > 0 ; ) {
675                 /*
676                  * Get the physical address for this segment.
677                  */
678                 if (pmap)
679                         curaddr = pmap_extract(pmap, vaddr);
680                 else
681                         curaddr = pmap_kextract(vaddr);
682
683                 /*
684                  * Compute the segment size, and adjust counts.
685                  */
686                 sgsize = PAGE_SIZE - ((u_long)curaddr & PAGE_MASK);
687                 if (sgsize > dmat->maxsegsz)
688                         sgsize = dmat->maxsegsz;
689                 if (buflen < sgsize)
690                         sgsize = buflen;
691
692                 /*
693                  * Make sure we don't cross any boundaries.
694                  */
695                 if (dmat->boundary > 0) {
696                         baddr = (curaddr + dmat->boundary) & bmask;
697                         if (sgsize > (baddr - curaddr))
698                                 sgsize = (baddr - curaddr);
699                 }
700
701                 if (((dmat->flags & BUS_DMA_COULD_BOUNCE) != 0) &&
702                     map->pagesneeded != 0 && run_filter(dmat, curaddr))
703                         curaddr = add_bounce_page(dmat, map, vaddr, sgsize);
704
705                 /*
706                  * Insert chunk into a segment, coalescing with
707                  * previous segment if possible.
708                  */
709                 if (first) {
710                         segs[seg].ds_addr = curaddr;
711                         segs[seg].ds_len = sgsize;
712                         first = 0;
713                 } else {
714                         if (curaddr == lastaddr &&
715                             (segs[seg].ds_len + sgsize) <= dmat->maxsegsz &&
716                             (dmat->boundary == 0 ||
717                              (segs[seg].ds_addr & bmask) == (curaddr & bmask)))
718                                 segs[seg].ds_len += sgsize;
719                         else {
720                                 if (++seg >= dmat->nsegments)
721                                         break;
722                                 segs[seg].ds_addr = curaddr;
723                                 segs[seg].ds_len = sgsize;
724                         }
725                 }
726
727                 lastaddr = curaddr + sgsize;
728                 vaddr += sgsize;
729                 buflen -= sgsize;
730         }
731
732         *segp = seg;
733         *lastaddrp = lastaddr;
734
735         /*
736          * Did we fit?
737          */
738         return (buflen != 0 ? EFBIG : 0); /* XXX better return value here? */
739 }
740
741 /*
742  * Map the buffer buf into bus space using the dmamap map.
743  */
744 int
745 bus_dmamap_load(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map, void *buf,
746                 bus_size_t buflen, bus_dmamap_callback_t *callback,
747                 void *callback_arg, int flags)
748 {
749         bus_addr_t              lastaddr = 0;
750         int                     error, nsegs = 0;
751
752         if (map != NULL) {
753                 flags |= BUS_DMA_WAITOK;
754                 map->callback = callback;
755                 map->callback_arg = callback_arg;
756         }
757
758         error = _bus_dmamap_load_buffer(dmat, map, buf, buflen, NULL, flags,
759              &lastaddr, dmat->segments, &nsegs, 1);
760
761         CTR5(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p tag flags 0x%x error %d nsegs %d",
762             __func__, dmat, dmat->flags, error, nsegs + 1);
763
764         if (error == EINPROGRESS) {
765                 return (error);
766         }
767
768         if (error)
769                 (*callback)(callback_arg, dmat->segments, 0, error);
770         else
771                 (*callback)(callback_arg, dmat->segments, nsegs + 1, 0);
772
773         /*
774          * Return ENOMEM to the caller so that it can pass it up the stack.
775          * This error only happens when NOWAIT is set, so deferal is disabled.
776          */
777         if (error == ENOMEM)
778                 return (error);
779
780         return (0);
781 }
782
783
784 /*
785  * Like _bus_dmamap_load(), but for mbufs.
786  */
787 static __inline int
788 _bus_dmamap_load_mbuf_sg(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map,
789                         struct mbuf *m0, bus_dma_segment_t *segs, int *nsegs,
790                         int flags)
791 {
792         int error;
793
794         M_ASSERTPKTHDR(m0);
795
796         flags |= BUS_DMA_NOWAIT;
797         *nsegs = 0;
798         error = 0;
799         if (m0->m_pkthdr.len <= dmat->maxsize) {
800                 int first = 1;
801                 bus_addr_t lastaddr = 0;
802                 struct mbuf *m;
803
804                 for (m = m0; m != NULL && error == 0; m = m->m_next) {
805                         if (m->m_len > 0) {
806                                 error = _bus_dmamap_load_buffer(dmat, map,
807                                                 m->m_data, m->m_len,
808                                                 NULL, flags, &lastaddr,
809                                                 segs, nsegs, first);
810                                 first = 0;
811                         }
812                 }
813         } else {
814                 error = EINVAL;
815         }
816
817         /* XXX FIXME: Having to increment nsegs is really annoying */
818         ++*nsegs;
819         CTR5(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p tag flags 0x%x error %d nsegs %d",
820             __func__, dmat, dmat->flags, error, *nsegs);
821         return (error);
822 }
823
824 int
825 bus_dmamap_load_mbuf(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map,
826                      struct mbuf *m0,
827                      bus_dmamap_callback2_t *callback, void *callback_arg,
828                      int flags)
829 {
830         int nsegs, error;
831
832         error = _bus_dmamap_load_mbuf_sg(dmat, map, m0, dmat->segments, &nsegs,
833             flags);
834
835         if (error) {
836                 /* force "no valid mappings" in callback */
837                 (*callback)(callback_arg, dmat->segments, 0, 0, error);
838         } else {
839                 (*callback)(callback_arg, dmat->segments,
840                             nsegs, m0->m_pkthdr.len, error);
841         }
842         CTR5(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p tag flags 0x%x error %d nsegs %d",
843             __func__, dmat, dmat->flags, error, nsegs);
844         return (error);
845 }
846
847 int
848 bus_dmamap_load_mbuf_sg(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map,
849                         struct mbuf *m0, bus_dma_segment_t *segs, int *nsegs,
850                         int flags)
851 {
852         return (_bus_dmamap_load_mbuf_sg(dmat, map, m0, segs, nsegs, flags));
853 }
854
855 /*
856  * Like _bus_dmamap_load(), but for uios.
857  */
858 int
859 bus_dmamap_load_uio(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map,
860                     struct uio *uio,
861                     bus_dmamap_callback2_t *callback, void *callback_arg,
862                     int flags)
863 {
864         bus_addr_t lastaddr;
865         int nsegs, error, first, i;
866         bus_size_t resid;
867         struct iovec *iov;
868         pmap_t pmap;
869
870         flags |= BUS_DMA_NOWAIT;
871         resid = uio->uio_resid;
872         iov = uio->uio_iov;
873
874         if (uio->uio_segflg == UIO_USERSPACE) {
875                 KASSERT(uio->uio_td != NULL,
876                         ("bus_dmamap_load_uio: USERSPACE but no proc"));
877                 pmap = vmspace_pmap(uio->uio_td->td_proc->p_vmspace);
878         } else
879                 pmap = NULL;
880
881         nsegs = 0;
882         error = 0;
883         first = 1;
884         lastaddr = (bus_addr_t) 0;
885         for (i = 0; i < uio->uio_iovcnt && resid != 0 && !error; i++) {
886                 /*
887                  * Now at the first iovec to load.  Load each iovec
888                  * until we have exhausted the residual count.
889                  */
890                 bus_size_t minlen =
891                         resid < iov[i].iov_len ? resid : iov[i].iov_len;
892                 caddr_t addr = (caddr_t) iov[i].iov_base;
893
894                 if (minlen > 0) {
895                         error = _bus_dmamap_load_buffer(dmat, map,
896                                         addr, minlen, pmap, flags, &lastaddr,
897                                         dmat->segments, &nsegs, first);
898                         first = 0;
899
900                         resid -= minlen;
901                 }
902         }
903
904         if (error) {
905                 /* force "no valid mappings" in callback */
906                 (*callback)(callback_arg, dmat->segments, 0, 0, error);
907         } else {
908                 (*callback)(callback_arg, dmat->segments,
909                             nsegs+1, uio->uio_resid, error);
910         }
911         CTR5(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p tag flags 0x%x error %d nsegs %d",
912             __func__, dmat, dmat->flags, error, nsegs + 1);
913         return (error);
914 }
915
916 /*
917  * Release the mapping held by map.
918  */
919 void
920 _bus_dmamap_unload(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map)
921 {
922         struct bounce_page *bpage;
923
924         while ((bpage = STAILQ_FIRST(&map->bpages)) != NULL) {
925                 STAILQ_REMOVE_HEAD(&map->bpages, links);
926                 free_bounce_page(dmat, bpage);
927         }
928 }
929
930 void
931 _bus_dmamap_sync(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map, bus_dmasync_op_t op)
932 {
933         struct bounce_page *bpage;
934
935         if ((bpage = STAILQ_FIRST(&map->bpages)) != NULL) {
936                 /*
937                  * Handle data bouncing.  We might also
938                  * want to add support for invalidating
939                  * the caches on broken hardware
940                  */
941                 CTR4(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p tag flags 0x%x op 0x%x "
942                     "performing bounce", __func__, op, dmat, dmat->flags);
943
944                 if (op & BUS_DMASYNC_PREWRITE) {
945                         while (bpage != NULL) {
946                                 bcopy((void *)bpage->datavaddr,
947                                       (void *)bpage->vaddr,
948                                       bpage->datacount);
949                                 bpage = STAILQ_NEXT(bpage, links);
950                         }
951                         dmat->bounce_zone->total_bounced++;
952                 }
953
954                 if (op & BUS_DMASYNC_POSTREAD) {
955                         while (bpage != NULL) {
956                                 bcopy((void *)bpage->vaddr,
957                                       (void *)bpage->datavaddr,
958                                       bpage->datacount);
959                                 bpage = STAILQ_NEXT(bpage, links);
960                         }
961                         dmat->bounce_zone->total_bounced++;
962                 }
963         }
964 }
965
966 static void
967 init_bounce_pages(void *dummy __unused)
968 {
969
970         total_bpages = 0;
971         STAILQ_INIT(&bounce_zone_list);
972         STAILQ_INIT(&bounce_map_waitinglist);
973         STAILQ_INIT(&bounce_map_callbacklist);
974         mtx_init(&bounce_lock, "bounce pages lock", NULL, MTX_DEF);
975 }
976 SYSINIT(bpages, SI_SUB_LOCK, SI_ORDER_ANY, init_bounce_pages, NULL);
977
978 static struct sysctl_ctx_list *
979 busdma_sysctl_tree(struct bounce_zone *bz)
980 {
981         return (&bz->sysctl_tree);
982 }
983
984 static struct sysctl_oid *
985 busdma_sysctl_tree_top(struct bounce_zone *bz)
986 {
987         return (bz->sysctl_tree_top);
988 }
989
990 static int
991 alloc_bounce_zone(bus_dma_tag_t dmat)
992 {
993         struct bounce_zone *bz;
994
995         /* Check to see if we already have a suitable zone */
996         STAILQ_FOREACH(bz, &bounce_zone_list, links) {
997                 if ((dmat->alignment <= bz->alignment)
998                  && (dmat->lowaddr >= bz->lowaddr)) {
999                         dmat->bounce_zone = bz;
1000                         return (0);
1001                 }
1002         }
1003
1004         if ((bz = (struct bounce_zone *)malloc(sizeof(*bz), M_DEVBUF,
1005             M_NOWAIT | M_ZERO)) == NULL)
1006                 return (ENOMEM);
1007
1008         STAILQ_INIT(&bz->bounce_page_list);
1009         bz->free_bpages = 0;
1010         bz->reserved_bpages = 0;
1011         bz->active_bpages = 0;
1012         bz->lowaddr = dmat->lowaddr;
1013         bz->alignment = MAX(dmat->alignment, PAGE_SIZE);
1014         bz->map_count = 0;
1015         snprintf(bz->zoneid, 8, "zone%d", busdma_zonecount);
1016         busdma_zonecount++;
1017         snprintf(bz->lowaddrid, 18, "%#jx", (uintmax_t)bz->lowaddr);
1018         STAILQ_INSERT_TAIL(&bounce_zone_list, bz, links);
1019         dmat->bounce_zone = bz;
1020
1021         sysctl_ctx_init(&bz->sysctl_tree);
1022         bz->sysctl_tree_top = SYSCTL_ADD_NODE(&bz->sysctl_tree,
1023             SYSCTL_STATIC_CHILDREN(_hw_busdma), OID_AUTO, bz->zoneid,
1024             CTLFLAG_RD, 0, "");
1025         if (bz->sysctl_tree_top == NULL) {
1026                 sysctl_ctx_free(&bz->sysctl_tree);
1027                 return (0);     /* XXX error code? */
1028         }
1029
1030         SYSCTL_ADD_INT(busdma_sysctl_tree(bz),
1031             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
1032             "total_bpages", CTLFLAG_RD, &bz->total_bpages, 0,
1033             "Total bounce pages");
1034         SYSCTL_ADD_INT(busdma_sysctl_tree(bz),
1035             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
1036             "free_bpages", CTLFLAG_RD, &bz->free_bpages, 0,
1037             "Free bounce pages");
1038         SYSCTL_ADD_INT(busdma_sysctl_tree(bz),
1039             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
1040             "reserved_bpages", CTLFLAG_RD, &bz->reserved_bpages, 0,
1041             "Reserved bounce pages");
1042         SYSCTL_ADD_INT(busdma_sysctl_tree(bz),
1043             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
1044             "active_bpages", CTLFLAG_RD, &bz->active_bpages, 0,
1045             "Active bounce pages");
1046         SYSCTL_ADD_INT(busdma_sysctl_tree(bz),
1047             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
1048             "total_bounced", CTLFLAG_RD, &bz->total_bounced, 0,
1049             "Total bounce requests");
1050         SYSCTL_ADD_INT(busdma_sysctl_tree(bz),
1051             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
1052             "total_deferred", CTLFLAG_RD, &bz->total_deferred, 0,
1053             "Total bounce requests that were deferred");
1054         SYSCTL_ADD_STRING(busdma_sysctl_tree(bz),
1055             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
1056             "lowaddr", CTLFLAG_RD, bz->lowaddrid, 0, "");
1057         SYSCTL_ADD_INT(busdma_sysctl_tree(bz),
1058             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
1059             "alignment", CTLFLAG_RD, &bz->alignment, 0, "");
1060
1061         return (0);
1062 }
1063
1064 static int
1065 alloc_bounce_pages(bus_dma_tag_t dmat, u_int numpages)
1066 {
1067         struct bounce_zone *bz;
1068         int count;
1069
1070         bz = dmat->bounce_zone;
1071         count = 0;
1072         while (numpages > 0) {
1073                 struct bounce_page *bpage;
1074
1075                 bpage = (struct bounce_page *)malloc(sizeof(*bpage), M_DEVBUF,
1076                                                      M_NOWAIT | M_ZERO);
1077
1078                 if (bpage == NULL)
1079                         break;
1080                 bpage->vaddr = (vm_offset_t)contigmalloc(PAGE_SIZE, M_DEVBUF,
1081                                                          M_NOWAIT, 0ul,
1082                                                          bz->lowaddr,
1083                                                          PAGE_SIZE,
1084                                                          0);
1085                 if (bpage->vaddr == 0) {
1086                         free(bpage, M_DEVBUF);
1087                         break;
1088                 }
1089                 bpage->busaddr = pmap_kextract(bpage->vaddr);
1090                 mtx_lock(&bounce_lock);
1091                 STAILQ_INSERT_TAIL(&bz->bounce_page_list, bpage, links);
1092                 total_bpages++;
1093                 bz->total_bpages++;
1094                 bz->free_bpages++;
1095                 mtx_unlock(&bounce_lock);
1096                 count++;
1097                 numpages--;
1098         }
1099         return (count);
1100 }
1101
1102 static int
1103 reserve_bounce_pages(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map, int commit)
1104 {
1105         struct bounce_zone *bz;
1106         int pages;
1107
1108         mtx_assert(&bounce_lock, MA_OWNED);
1109         bz = dmat->bounce_zone;
1110         pages = MIN(bz->free_bpages, map->pagesneeded - map->pagesreserved);
1111         if (commit == 0 && map->pagesneeded > (map->pagesreserved + pages))
1112                 return (map->pagesneeded - (map->pagesreserved + pages));
1113         bz->free_bpages -= pages;
1114         bz->reserved_bpages += pages;
1115         map->pagesreserved += pages;
1116         pages = map->pagesneeded - map->pagesreserved;
1117
1118         return (pages);
1119 }
1120
1121 static bus_addr_t
1122 add_bounce_page(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map, vm_offset_t vaddr,
1123                 bus_size_t size)
1124 {
1125         struct bounce_zone *bz;
1126         struct bounce_page *bpage;
1127
1128         KASSERT(dmat->bounce_zone != NULL, ("no bounce zone in dma tag"));
1129         KASSERT(map != NULL && map != &nobounce_dmamap,
1130             ("add_bounce_page: bad map %p", map));
1131
1132         bz = dmat->bounce_zone;
1133         if (map->pagesneeded == 0)
1134                 panic("add_bounce_page: map doesn't need any pages");
1135         map->pagesneeded--;
1136
1137         if (map->pagesreserved == 0)
1138                 panic("add_bounce_page: map doesn't need any pages");
1139         map->pagesreserved--;
1140
1141         mtx_lock(&bounce_lock);
1142         bpage = STAILQ_FIRST(&bz->bounce_page_list);
1143         if (bpage == NULL)
1144                 panic("add_bounce_page: free page list is empty");
1145
1146         STAILQ_REMOVE_HEAD(&bz->bounce_page_list, links);
1147         bz->reserved_bpages--;
1148         bz->active_bpages++;
1149         mtx_unlock(&bounce_lock);
1150
1151         if (dmat->flags & BUS_DMA_KEEP_PG_OFFSET) {
1152                 /* Page offset needs to be preserved. */
1153                 bpage->vaddr |= vaddr & PAGE_MASK;
1154                 bpage->busaddr |= vaddr & PAGE_MASK;
1155         }
1156         bpage->datavaddr = vaddr;
1157         bpage->datacount = size;
1158         STAILQ_INSERT_TAIL(&(map->bpages), bpage, links);
1159         return (bpage->busaddr);
1160 }
1161
1162 static void
1163 free_bounce_page(bus_dma_tag_t dmat, struct bounce_page *bpage)
1164 {
1165         struct bus_dmamap *map;
1166         struct bounce_zone *bz;
1167
1168         bz = dmat->bounce_zone;
1169         bpage->datavaddr = 0;
1170         bpage->datacount = 0;
1171         if (dmat->flags & BUS_DMA_KEEP_PG_OFFSET) {
1172                 /*
1173                  * Reset the bounce page to start at offset 0.  Other uses
1174                  * of this bounce page may need to store a full page of
1175                  * data and/or assume it starts on a page boundary.
1176                  */
1177                 bpage->vaddr &= ~PAGE_MASK;
1178                 bpage->busaddr &= ~PAGE_MASK;
1179         }
1180
1181         mtx_lock(&bounce_lock);
1182         STAILQ_INSERT_HEAD(&bz->bounce_page_list, bpage, links);
1183         bz->free_bpages++;
1184         bz->active_bpages--;
1185         if ((map = STAILQ_FIRST(&bounce_map_waitinglist)) != NULL) {
1186                 if (reserve_bounce_pages(map->dmat, map, 1) == 0) {
1187                         STAILQ_REMOVE_HEAD(&bounce_map_waitinglist, links);
1188                         STAILQ_INSERT_TAIL(&bounce_map_callbacklist,
1189                                            map, links);
1190                         busdma_swi_pending = 1;
1191                         bz->total_deferred++;
1192                         swi_sched(vm_ih, 0);
1193                 }
1194         }
1195         mtx_unlock(&bounce_lock);
1196 }
1197
1198 void
1199 busdma_swi(void)
1200 {
1201         bus_dma_tag_t dmat;
1202         struct bus_dmamap *map;
1203
1204         mtx_lock(&bounce_lock);
1205         while ((map = STAILQ_FIRST(&bounce_map_callbacklist)) != NULL) {
1206                 STAILQ_REMOVE_HEAD(&bounce_map_callbacklist, links);
1207                 mtx_unlock(&bounce_lock);
1208                 dmat = map->dmat;
1209                 (dmat->lockfunc)(dmat->lockfuncarg, BUS_DMA_LOCK);
1210                 bus_dmamap_load(map->dmat, map, map->buf, map->buflen,
1211                                 map->callback, map->callback_arg, /*flags*/0);
1212                 (dmat->lockfunc)(dmat->lockfuncarg, BUS_DMA_UNLOCK);
1213                 mtx_lock(&bounce_lock);
1214         }
1215         mtx_unlock(&bounce_lock);
1216 }