sys/powerpc/powerpc/busdma_machdep.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1997, 1998 Justin T. Gibbs.
   3  * All rights reserved.
   4  *
   5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   6  * modification, are permitted provided that the following conditions
   7  * are met:
   8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
   9  *    notice, this list of conditions, and the following disclaimer,
  10  *    without modification, immediately at the beginning of the file.
  11  * 2. The name of the author may not be used to endorse or promote products
  12  *    derived from this software without specific prior written permission.
  13  *
  14  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  15  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  16  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  17  * ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR
  18  * ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  19  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  20  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  21  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  22  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  23  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  24  * SUCH DAMAGE.
  25  */
  26
  27 /*
  28  * From amd64/busdma_machdep.c, r204214
  29  */
  30
  31 #include <sys/cdefs.h>
  32 __FBSDID("$FreeBSD$");
  33
  34 #include <sys/param.h>
  35 #include <sys/systm.h>
  36 #include <sys/malloc.h>
  37 #include <sys/bus.h>
  38 #include <sys/interrupt.h>
  39 #include <sys/kernel.h>
  40 #include <sys/ktr.h>
  41 #include <sys/lock.h>
  42 #include <sys/proc.h>
  43 #include <sys/memdesc.h>
  44 #include <sys/mutex.h>
  45 #include <sys/sysctl.h>
  46 #include <sys/uio.h>
  47
  48 #include <vm/vm.h>
  49 #include <vm/vm_extern.h>
  50 #include <vm/vm_kern.h>
  51 #include <vm/vm_page.h>
  52 #include <vm/vm_map.h>
  53
  54 #include <machine/atomic.h>
  55 #include <machine/bus.h>
  56 #include <machine/md_var.h>
  57
  58 #include "iommu_if.h"
  59
  60 #define MAX_BPAGES MIN(8192, physmem/40)
  61
  62 struct bounce_zone;
  63
  64 struct bus_dma_tag {
  65         bus_dma_tag_t     parent;
  66         bus_size_t        alignment;
  67         bus_size_t        boundary;
  68         bus_addr_t        lowaddr;
  69         bus_addr_t        highaddr;
  70         bus_dma_filter_t *filter;
  71         void             *filterarg;
  72         bus_size_t        maxsize;
  73         u_int             nsegments;
  74         bus_size_t        maxsegsz;
  75         int               flags;
  76         int               ref_count;
  77         int               map_count;
  78         bus_dma_lock_t   *lockfunc;
  79         void             *lockfuncarg;
  80         struct bounce_zone *bounce_zone;
  81         device_t          iommu;
  82         void             *iommu_cookie;
  83 };
  84
  85 struct bounce_page {
  86         vm_offset_t     vaddr;          /* kva of bounce buffer */
  87         bus_addr_t      busaddr;        /* Physical address */
  88         vm_offset_t     datavaddr;      /* kva of client data */
  89         bus_addr_t      dataaddr;       /* client physical address */
  90         bus_size_t      datacount;      /* client data count */
  91         STAILQ_ENTRY(bounce_page) links;
  92 };
  93
  94 int busdma_swi_pending;
  95
  96 struct bounce_zone {
  97         STAILQ_ENTRY(bounce_zone) links;
  98         STAILQ_HEAD(bp_list, bounce_page) bounce_page_list;
  99         int             total_bpages;
 100         int             free_bpages;
 101         int             reserved_bpages;
 102         int             active_bpages;
 103         int             total_bounced;
 104         int             total_deferred;
 105         int             map_count;
 106         bus_size_t      alignment;
 107         bus_addr_t      lowaddr;
 108         char            zoneid[8];
 109         char            lowaddrid[20];
 110         struct sysctl_ctx_list sysctl_tree;
 111         struct sysctl_oid *sysctl_tree_top;
 112 };
 113
 114 static struct mtx bounce_lock;
 115 static int total_bpages;
 116 static int busdma_zonecount;
 117 static STAILQ_HEAD(, bounce_zone) bounce_zone_list;
 118
 119 static SYSCTL_NODE(_hw, OID_AUTO, busdma, CTLFLAG_RD, 0, "Busdma parameters");
 120 SYSCTL_INT(_hw_busdma, OID_AUTO, total_bpages, CTLFLAG_RD, &total_bpages, 0,
 121            "Total bounce pages");
 122
 123 struct bus_dmamap {
 124         struct bp_list         bpages;
 125         int                    pagesneeded;
 126         int                    pagesreserved;
 127         bus_dma_tag_t          dmat;
 128         struct memdesc         mem;
 129         bus_dma_segment_t     *segments;
 130         int                    nsegs;
 131         bus_dmamap_callback_t *callback;
 132         void                  *callback_arg;
 133         STAILQ_ENTRY(bus_dmamap) links;
 134         int                    contigalloc;
 135 };
 136
 137 static STAILQ_HEAD(, bus_dmamap) bounce_map_waitinglist;
 138 static STAILQ_HEAD(, bus_dmamap) bounce_map_callbacklist;
 139
 140 static void init_bounce_pages(void *dummy);
 141 static int alloc_bounce_zone(bus_dma_tag_t dmat);
 142 static int alloc_bounce_pages(bus_dma_tag_t dmat, u_int numpages);
 143 static int reserve_bounce_pages(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map,
 144                                 int commit);
 145 static bus_addr_t add_bounce_page(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map,
 146                                   vm_offset_t vaddr, bus_addr_t addr,
 147                                   bus_size_t size);
 148 static void free_bounce_page(bus_dma_tag_t dmat, struct bounce_page *bpage);
 149 static __inline int run_filter(bus_dma_tag_t dmat, bus_addr_t paddr);
 150
 151 /*
 152  * Return true if a match is made.
 153  *
 154  * To find a match walk the chain of bus_dma_tag_t's looking for 'paddr'.
 155  *
 156  * If paddr is within the bounds of the dma tag then call the filter callback
 157  * to check for a match, if there is no filter callback then assume a match.
 158  */
 159 static __inline int
 160 run_filter(bus_dma_tag_t dmat, bus_addr_t paddr)
 161 {
 162         int retval;
 163
 164         retval = 0;
 165
 166         do {
 167                 if (dmat->filter == NULL && dmat->iommu == NULL &&
 168                     paddr > dmat->lowaddr && paddr <= dmat->highaddr)
 169                         retval = 1;
 170                 if (dmat->filter == NULL &&
 171                     (paddr & (dmat->alignment - 1)) != 0)
 172                         retval = 1;
 173                 if (dmat->filter != NULL &&
 174                     (*dmat->filter)(dmat->filterarg, paddr) != 0)
 175                         retval = 1;
 176
 177                 dmat = dmat->parent;
 178         } while (retval == 0 && dmat != NULL);
 179         return (retval);
 180 }
 181
 182 /*
 183  * Convenience function for manipulating driver locks from busdma (during
 184  * busdma_swi, for example).  Drivers that don't provide their own locks
 185  * should specify &Giant to dmat->lockfuncarg.  Drivers that use their own
 186  * non-mutex locking scheme don't have to use this at all.
 187  */
 188 void
 189 busdma_lock_mutex(void *arg, bus_dma_lock_op_t op)
 190 {
 191         struct mtx *dmtx;
 192
 193         dmtx = (struct mtx *)arg;
 194         switch (op) {
 195         case BUS_DMA_LOCK:
 196                 mtx_lock(dmtx);
 197                 break;
 198         case BUS_DMA_UNLOCK:
 199                 mtx_unlock(dmtx);
 200                 break;
 201         default:
 202                 panic("Unknown operation 0x%x for busdma_lock_mutex!", op);
 203         }
 204 }
 205
 206 /*
 207  * dflt_lock should never get called.  It gets put into the dma tag when
 208  * lockfunc == NULL, which is only valid if the maps that are associated
 209  * with the tag are meant to never be defered.
 210  * XXX Should have a way to identify which driver is responsible here.
 211  */
 212 static void
 213 dflt_lock(void *arg, bus_dma_lock_op_t op)
 214 {
 215         panic("driver error: busdma dflt_lock called");
 216 }
 217
 218 #define BUS_DMA_COULD_BOUNCE    BUS_DMA_BUS3
 219 #define BUS_DMA_MIN_ALLOC_COMP  BUS_DMA_BUS4
 220 /*
 221  * Allocate a device specific dma_tag.
 222  */
 223 int
 224 bus_dma_tag_create(bus_dma_tag_t parent, bus_size_t alignment,
 225                    bus_size_t boundary, bus_addr_t lowaddr,
 226                    bus_addr_t highaddr, bus_dma_filter_t *filter,
 227                    void *filterarg, bus_size_t maxsize, int nsegments,
 228                    bus_size_t maxsegsz, int flags, bus_dma_lock_t *lockfunc,
 229                    void *lockfuncarg, bus_dma_tag_t *dmat)
 230 {
 231         bus_dma_tag_t newtag;
 232         int error = 0;
 233
 234         /* Basic sanity checking */
 235         if (boundary != 0 && boundary < maxsegsz)
 236                 maxsegsz = boundary;
 237
 238         if (maxsegsz == 0) {
 239                 return (EINVAL);
 240         }
 241
 242         /* Return a NULL tag on failure */
 243         *dmat = NULL;
 244
 245         newtag = (bus_dma_tag_t)malloc(sizeof(*newtag), M_DEVBUF,
 246             M_ZERO | M_NOWAIT);
 247         if (newtag == NULL) {
 248                 CTR4(KTR_BUSDMA, "%s returned tag %p tag flags 0x%x error %d",
 249                     __func__, newtag, 0, error);
 250                 return (ENOMEM);
 251         }
 252
 253         newtag->parent = parent;
 254         newtag->alignment = alignment;
 255         newtag->boundary = boundary;
 256         newtag->lowaddr = trunc_page((vm_paddr_t)lowaddr) + (PAGE_SIZE - 1);
 257         newtag->highaddr = trunc_page((vm_paddr_t)highaddr) + (PAGE_SIZE - 1);
 258         newtag->filter = filter;
 259         newtag->filterarg = filterarg;
 260         newtag->maxsize = maxsize;
 261         newtag->nsegments = nsegments;
 262         newtag->maxsegsz = maxsegsz;
 263         newtag->flags = flags;
 264         newtag->ref_count = 1; /* Count ourself */
 265         newtag->map_count = 0;
 266         if (lockfunc != NULL) {
 267                 newtag->lockfunc = lockfunc;
 268                 newtag->lockfuncarg = lockfuncarg;
 269         } else {
 270                 newtag->lockfunc = dflt_lock;
 271                 newtag->lockfuncarg = NULL;
 272         }
 273
 274         /* Take into account any restrictions imposed by our parent tag */
 275         if (parent != NULL) {
 276                 newtag->lowaddr = MIN(parent->lowaddr, newtag->lowaddr);
 277                 newtag->highaddr = MAX(parent->highaddr, newtag->highaddr);
 278                 if (newtag->boundary == 0)
 279                         newtag->boundary = parent->boundary;
 280                 else if (parent->boundary != 0)
 281                         newtag->boundary = MIN(parent->boundary,
 282                                                newtag->boundary);
 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                 newtag->iommu = parent->iommu;
 295                 newtag->iommu_cookie = parent->iommu_cookie;
 296         }
 297
 298         if (newtag->lowaddr < ptoa((vm_paddr_t)Maxmem) && newtag->iommu == NULL)
 299                 newtag->flags |= BUS_DMA_COULD_BOUNCE;
 300
 301         if (newtag->alignment > 1)
 302                 newtag->flags |= BUS_DMA_COULD_BOUNCE;
 303
 304         if (((newtag->flags & BUS_DMA_COULD_BOUNCE) != 0) &&
 305             (flags & BUS_DMA_ALLOCNOW) != 0) {
 306                 struct bounce_zone *bz;
 307
 308                 /* Must bounce */
 309
 310                 if ((error = alloc_bounce_zone(newtag)) != 0) {
 311                         free(newtag, M_DEVBUF);
 312                         return (error);
 313                 }
 314                 bz = newtag->bounce_zone;
 315
 316                 if (ptoa(bz->total_bpages) < maxsize) {
 317                         int pages;
 318
 319                         pages = atop(maxsize) - bz->total_bpages;
 320
 321                         /* Add pages to our bounce pool */
 322                         if (alloc_bounce_pages(newtag, pages) < pages)
 323                                 error = ENOMEM;
 324                 }
 325                 /* Performed initial allocation */
 326                 newtag->flags |= BUS_DMA_MIN_ALLOC_COMP;
 327         }
 328
 329         if (error != 0) {
 330                 free(newtag, M_DEVBUF);
 331         } else {
 332                 *dmat = newtag;
 333         }
 334         CTR4(KTR_BUSDMA, "%s returned tag %p tag flags 0x%x error %d",
 335             __func__, newtag, (newtag != NULL ? newtag->flags : 0), error);
 336         return (error);
 337 }
 338
 339 int
 340 bus_dma_tag_destroy(bus_dma_tag_t dmat)
 341 {
 342         bus_dma_tag_t dmat_copy;
 343         int error;
 344
 345         error = 0;
 346         dmat_copy = dmat;
 347
 348         if (dmat != NULL) {
 349
 350                 if (dmat->map_count != 0) {
 351                         error = EBUSY;
 352                         goto out;
 353                 }
 354
 355                 while (dmat != NULL) {
 356                         bus_dma_tag_t parent;
 357
 358                         parent = dmat->parent;
 359                         atomic_subtract_int(&dmat->ref_count, 1);
 360                         if (dmat->ref_count == 0) {
 361                                 free(dmat, M_DEVBUF);
 362                                 /*
 363                                  * Last reference count, so
 364                                  * release our reference
 365                                  * count on our parent.
 366                                  */
 367                                 dmat = parent;
 368                         } else
 369                                 dmat = NULL;
 370                 }
 371         }
 372 out:
 373         CTR3(KTR_BUSDMA, "%s tag %p error %d", __func__, dmat_copy, error);
 374         return (error);
 375 }
 376
 377 /*
 378  * Allocate a handle for mapping from kva/uva/physical
 379  * address space into bus device space.
 380  */
 381 int
 382 bus_dmamap_create(bus_dma_tag_t dmat, int flags, bus_dmamap_t *mapp)
 383 {
 384         int error;
 385
 386         error = 0;
 387
 388         *mapp = (bus_dmamap_t)malloc(sizeof(**mapp), M_DEVBUF,
 389                                      M_NOWAIT | M_ZERO);
 390         if (*mapp == 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                 /* Initialize the new map */
 415                 STAILQ_INIT(&((*mapp)->bpages));
 416
 417                 /*
 418                  * Attempt to add pages to our pool on a per-instance
 419                  * basis up to a sane limit.
 420                  */
 421                 if (dmat->alignment > 1)
 422                         maxpages = MAX_BPAGES;
 423                 else
 424                         maxpages = MIN(MAX_BPAGES, Maxmem -atop(dmat->lowaddr));
 425                 if ((dmat->flags & BUS_DMA_MIN_ALLOC_COMP) == 0
 426                  || (bz->map_count > 0 && bz->total_bpages < maxpages)) {
 427                         int pages;
 428
 429                         pages = MAX(atop(dmat->maxsize), 1);
 430                         pages = MIN(maxpages - bz->total_bpages, pages);
 431                         pages = MAX(pages, 1);
 432                         if (alloc_bounce_pages(dmat, pages) < pages)
 433                                 error = ENOMEM;
 434
 435                         if ((dmat->flags & BUS_DMA_MIN_ALLOC_COMP) == 0) {
 436                                 if (error == 0)
 437                                         dmat->flags |= BUS_DMA_MIN_ALLOC_COMP;
 438                         } else {
 439                                 error = 0;
 440                         }
 441                 }
 442                 bz->map_count++;
 443         }
 444
 445         (*mapp)->nsegs = 0;
 446         (*mapp)->segments = (bus_dma_segment_t *)malloc(
 447             sizeof(bus_dma_segment_t) * dmat->nsegments, M_DEVBUF,
 448             M_NOWAIT);
 449         if ((*mapp)->segments == NULL) {
 450                 CTR3(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p error %d",
 451                     __func__, dmat, ENOMEM);
 452                 return (ENOMEM);
 453         }
 454
 455         if (error == 0)
 456                 dmat->map_count++;
 457         CTR4(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p tag flags 0x%x error %d",
 458             __func__, dmat, dmat->flags, error);
 459         return (error);
 460 }
 461
 462 /*
 463  * Destroy a handle for mapping from kva/uva/physical
 464  * address space into bus device space.
 465  */
 466 int
 467 bus_dmamap_destroy(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map)
 468 {
 469         if (dmat->flags & BUS_DMA_COULD_BOUNCE) {
 470                 if (STAILQ_FIRST(&map->bpages) != NULL) {
 471                         CTR3(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p error %d",
 472                             __func__, dmat, EBUSY);
 473                         return (EBUSY);
 474                 }
 475                 if (dmat->bounce_zone)
 476                         dmat->bounce_zone->map_count--;
 477         }
 478         free(map->segments, M_DEVBUF);
 479         free(map, M_DEVBUF);
 480         dmat->map_count--;
 481         CTR2(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p error 0", __func__, dmat);
 482         return (0);
 483 }
 484
 485
 486 /*
 487  * Allocate a piece of memory that can be efficiently mapped into
 488  * bus device space based on the constraints lited in the dma tag.
 489  * A dmamap to for use with dmamap_load is also allocated.
 490  */
 491 int
 492 bus_dmamem_alloc(bus_dma_tag_t dmat, void** vaddr, int flags,
 493                  bus_dmamap_t *mapp)
 494 {
 495         vm_memattr_t attr;
 496         int mflags;
 497
 498         if (flags & BUS_DMA_NOWAIT)
 499                 mflags = M_NOWAIT;
 500         else
 501                 mflags = M_WAITOK;
 502
 503         bus_dmamap_create(dmat, flags, mapp);
 504
 505         if (flags & BUS_DMA_ZERO)
 506                 mflags |= M_ZERO;
 507 #ifdef NOTYET
 508         if (flags & BUS_DMA_NOCACHE)
 509                 attr = VM_MEMATTR_UNCACHEABLE;
 510         else
 511 #endif
 512                 attr = VM_MEMATTR_DEFAULT;
 513
 514         /*
 515          * XXX:
 516          * (dmat->alignment < dmat->maxsize) is just a quick hack; the exact
 517          * alignment guarantees of malloc need to be nailed down, and the
 518          * code below should be rewritten to take that into account.
 519          *
 520          * In the meantime, we'll warn the user if malloc gets it wrong.
 521          */
 522         if ((dmat->maxsize <= PAGE_SIZE) &&
 523            (dmat->alignment < dmat->maxsize) &&
 524             dmat->lowaddr >= ptoa((vm_paddr_t)Maxmem) &&
 525             attr == VM_MEMATTR_DEFAULT) {
 526                 *vaddr = malloc(dmat->maxsize, M_DEVBUF, mflags);
 527         } else {
 528                 /*
 529                  * XXX Use Contigmalloc until it is merged into this facility
 530                  *     and handles multi-seg allocations.  Nobody is doing
 531                  *     multi-seg allocations yet though.
 532                  * XXX Certain AGP hardware does.
 533                  */
 534                 *vaddr = (void *)kmem_alloc_contig(kernel_map, dmat->maxsize,
 535                     mflags, 0ul, dmat->lowaddr, dmat->alignment ?
 536                     dmat->alignment : 1ul, dmat->boundary, attr);
 537                 (*mapp)->contigalloc = 1;
 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 (vtophys(*vaddr) & (dmat->alignment - 1)) {
 544                 printf("bus_dmamem_alloc failed to align memory properly.\n");
 545         }
 546         CTR4(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p tag flags 0x%x error %d",
 547             __func__, dmat, dmat->flags, 0);
 548         return (0);
 549 }
 550
 551 /*
 552  * Free a piece of memory and it's allociated dmamap, that was allocated
 553  * via bus_dmamem_alloc.  Make the same choice for free/contigfree.
 554  */
 555 void
 556 bus_dmamem_free(bus_dma_tag_t dmat, void *vaddr, bus_dmamap_t map)
 557 {
 558
 559         if (!map->contigalloc)
 560                 free(vaddr, M_DEVBUF);
 561         else
 562                 kmem_free(kernel_map, (vm_offset_t)vaddr, dmat->maxsize);
 563         bus_dmamap_destroy(dmat, map);
 564         CTR3(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p flags 0x%x", __func__, dmat, dmat->flags);
 565 }
 566
 567 static void
 568 _bus_dmamap_count_phys(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map, vm_paddr_t buf,
 569     bus_size_t buflen, int flags)
 570 {
 571         bus_addr_t curaddr;
 572         bus_size_t sgsize;
 573
 574         if (map->pagesneeded == 0) {
 575                 CTR4(KTR_BUSDMA, "lowaddr= %d Maxmem= %d, boundary= %d, "
 576                     "alignment= %d", dmat->lowaddr, ptoa((vm_paddr_t)Maxmem),
 577                     dmat->boundary, dmat->alignment);
 578                 CTR2(KTR_BUSDMA, "map= %p, pagesneeded= %d", map, map->pagesneeded);
 579                 /*
 580                  * Count the number of bounce pages
 581                  * needed in order to complete this transfer
 582                  */
 583                 curaddr = buf;
 584                 while (buflen != 0) {
 585                         sgsize = MIN(buflen, dmat->maxsegsz);
 586                         if (run_filter(dmat, curaddr) != 0) {
 587                                 sgsize = MIN(sgsize, PAGE_SIZE);
 588                                 map->pagesneeded++;
 589                         }
 590                         curaddr += sgsize;
 591                         buflen -= sgsize;
 592                 }
 593                 CTR1(KTR_BUSDMA, "pagesneeded= %d\n", map->pagesneeded);
 594         }
 595 }
 596
 597 static void
 598 _bus_dmamap_count_pages(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map, pmap_t pmap,
 599     void *buf, bus_size_t buflen, int flags)
 600 {
 601         vm_offset_t vaddr;
 602         vm_offset_t vendaddr;
 603         bus_addr_t paddr;
 604
 605         if (map->pagesneeded == 0) {
 606                 CTR4(KTR_BUSDMA, "lowaddr= %d Maxmem= %d, boundary= %d, "
 607                     "alignment= %d", dmat->lowaddr, ptoa((vm_paddr_t)Maxmem),
 608                     dmat->boundary, dmat->alignment);
 609                 CTR2(KTR_BUSDMA, "map= %p, pagesneeded= %d", map, map->pagesneeded);
 610                 /*
 611                  * Count the number of bounce pages
 612                  * needed in order to complete this transfer
 613                  */
 614                 vaddr = (vm_offset_t)buf;
 615                 vendaddr = (vm_offset_t)buf + buflen;
 616
 617                 while (vaddr < vendaddr) {
 618                         bus_size_t sg_len;
 619
 620                         sg_len = PAGE_SIZE - ((vm_offset_t)vaddr & PAGE_MASK);
 621                         if (pmap == kernel_pmap)
 622                                 paddr = pmap_kextract(vaddr);
 623                         else
 624                                 paddr = pmap_extract(pmap, vaddr);
 625                         if (run_filter(dmat, paddr) != 0) {
 626                                 sg_len = roundup2(sg_len, dmat->alignment);
 627                                 map->pagesneeded++;
 628                         }
 629                         vaddr += sg_len;
 630                 }
 631                 CTR1(KTR_BUSDMA, "pagesneeded= %d\n", map->pagesneeded);
 632         }
 633 }
 634
 635 static int
 636 _bus_dmamap_reserve_pages(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map, int flags)
 637 {
 638
 639         /* Reserve Necessary Bounce Pages */
 640         mtx_lock(&bounce_lock);
 641         if (flags & BUS_DMA_NOWAIT) {
 642                 if (reserve_bounce_pages(dmat, map, 0) != 0) {
 643                         mtx_unlock(&bounce_lock);
 644                         return (ENOMEM);
 645                 }
 646         } else {
 647                 if (reserve_bounce_pages(dmat, map, 1) != 0) {
 648                         /* Queue us for resources */
 649                         STAILQ_INSERT_TAIL(&bounce_map_waitinglist,
 650                             map, links);
 651                         mtx_unlock(&bounce_lock);
 652                         return (EINPROGRESS);
 653                 }
 654         }
 655         mtx_unlock(&bounce_lock);
 656
 657         return (0);
 658 }
 659
 660 /*
 661  * Add a single contiguous physical range to the segment list.
 662  */
 663 static int
 664 _bus_dmamap_addseg(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map, bus_addr_t curaddr,
 665                    bus_size_t sgsize, bus_dma_segment_t *segs, int *segp)
 666 {
 667         bus_addr_t baddr, bmask;
 668         int seg;
 669
 670         /*
 671          * Make sure we don't cross any boundaries.
 672          */
 673         bmask = ~(dmat->boundary - 1);
 674         if (dmat->boundary > 0) {
 675                 baddr = (curaddr + dmat->boundary) & bmask;
 676                 if (sgsize > (baddr - curaddr))
 677                         sgsize = (baddr - curaddr);
 678         }
 679
 680         /*
 681          * Insert chunk into a segment, coalescing with
 682          * previous segment if possible.
 683          */
 684         seg = *segp;
 685         if (seg == -1) {
 686                 seg = 0;
 687                 segs[seg].ds_addr = curaddr;
 688                 segs[seg].ds_len = sgsize;
 689         } else {
 690                 if (curaddr == segs[seg].ds_addr + segs[seg].ds_len &&
 691                     (segs[seg].ds_len + sgsize) <= dmat->maxsegsz &&
 692                     (dmat->boundary == 0 ||
 693                      (segs[seg].ds_addr & bmask) == (curaddr & bmask)))
 694                         segs[seg].ds_len += sgsize;
 695                 else {
 696                         if (++seg >= dmat->nsegments)
 697                                 return (0);
 698                         segs[seg].ds_addr = curaddr;
 699                         segs[seg].ds_len = sgsize;
 700                 }
 701         }
 702         *segp = seg;
 703         return (sgsize);
 704 }
 705
 706 /*
 707  * Utility function to load a physical buffer.  segp contains
 708  * the starting segment on entrace, and the ending segment on exit.
 709  */
 710 int
 711 _bus_dmamap_load_phys(bus_dma_tag_t dmat,
 712                       bus_dmamap_t map,
 713                       vm_paddr_t buf, bus_size_t buflen,
 714                       int flags,
 715                       bus_dma_segment_t *segs,
 716                       int *segp)
 717 {
 718         bus_addr_t curaddr;
 719         bus_size_t sgsize;
 720         int error;
 721
 722         if (segs == NULL)
 723                 segs = map->segments;
 724
 725         if ((dmat->flags & BUS_DMA_COULD_BOUNCE) != 0) {
 726                 _bus_dmamap_count_phys(dmat, map, buf, buflen, flags);
 727                 if (map->pagesneeded != 0) {
 728                         error = _bus_dmamap_reserve_pages(dmat, map, flags);
 729                         if (error)
 730                                 return (error);
 731                 }
 732         }
 733
 734         while (buflen > 0) {
 735                 curaddr = buf;
 736                 sgsize = MIN(buflen, dmat->maxsegsz);
 737                 if (map->pagesneeded != 0 && run_filter(dmat, curaddr)) {
 738                         sgsize = MIN(sgsize, PAGE_SIZE);
 739                         curaddr = add_bounce_page(dmat, map, 0, curaddr,
 740                             sgsize);
 741                 }
 742                 sgsize = _bus_dmamap_addseg(dmat, map, curaddr, sgsize, segs,
 743                     segp);
 744                 if (sgsize == 0)
 745                         break;
 746                 buf += sgsize;
 747                 buflen -= sgsize;
 748         }
 749
 750         /*
 751          * Did we fit?
 752          */
 753         return (buflen != 0 ? EFBIG : 0); /* XXX better return value here? */
 754 }
 755
 756 /*
 757  * Utility function to load a linear buffer.  segp contains
 758  * the starting segment on entrance, and the ending segment on exit.
 759  */
 760 int
 761 _bus_dmamap_load_buffer(bus_dma_tag_t dmat,
 762                         bus_dmamap_t map,
 763                         void *buf, bus_size_t buflen,
 764                         pmap_t pmap,
 765                         int flags,
 766                         bus_dma_segment_t *segs,
 767                         int *segp)
 768 {
 769         bus_size_t sgsize;
 770         bus_addr_t curaddr;
 771         vm_offset_t vaddr;
 772         int error;
 773
 774         if (segs == NULL)
 775                 segs = map->segments;
 776
 777         if ((dmat->flags & BUS_DMA_COULD_BOUNCE) != 0) {
 778                 _bus_dmamap_count_pages(dmat, map, pmap, buf, buflen, flags);
 779                 if (map->pagesneeded != 0) {
 780                         error = _bus_dmamap_reserve_pages(dmat, map, flags);
 781                         if (error)
 782                                 return (error);
 783                 }
 784         }
 785
 786         vaddr = (vm_offset_t)buf;
 787
 788         while (buflen > 0) {
 789                 bus_size_t max_sgsize;
 790
 791                 /*
 792                  * Get the physical address for this segment.
 793                  */
 794                 if (pmap == kernel_pmap)
 795                         curaddr = pmap_kextract(vaddr);
 796                 else
 797                         curaddr = pmap_extract(pmap, vaddr);
 798
 799                 /*
 800                  * Compute the segment size, and adjust counts.
 801                  */
 802                 max_sgsize = MIN(buflen, dmat->maxsegsz);
 803                 sgsize = PAGE_SIZE - ((vm_offset_t)curaddr & PAGE_MASK);
 804                 if (map->pagesneeded != 0 && run_filter(dmat, curaddr)) {
 805                         sgsize = roundup2(sgsize, dmat->alignment);
 806                         sgsize = MIN(sgsize, max_sgsize);
 807                         curaddr = add_bounce_page(dmat, map, vaddr, curaddr,
 808                             sgsize);
 809                 } else {
 810                         sgsize = MIN(sgsize, max_sgsize);
 811                 }
 812
 813                 sgsize = _bus_dmamap_addseg(dmat, map, curaddr, sgsize, segs,
 814                     segp);
 815                 if (sgsize == 0)
 816                         break;
 817                 vaddr += sgsize;
 818                 buflen -= sgsize;
 819         }
 820
 821         /*
 822          * Did we fit?
 823          */
 824         return (buflen != 0 ? EFBIG : 0); /* XXX better return value here? */
 825 }
 826
 827 void
 828 __bus_dmamap_waitok(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map,
 829                     struct memdesc *mem, bus_dmamap_callback_t *callback,
 830                     void *callback_arg)
 831 {
 832
 833         if (dmat->flags & BUS_DMA_COULD_BOUNCE) {
 834                 map->dmat = dmat;
 835                 map->mem = *mem;
 836                 map->callback = callback;
 837                 map->callback_arg = callback_arg;
 838         }
 839 }
 840
 841 bus_dma_segment_t *
 842 _bus_dmamap_complete(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map,
 843                      bus_dma_segment_t *segs, int nsegs, int error)
 844 {
 845
 846         if (segs != NULL)
 847                 memcpy(map->segments, segs, map->nsegs*sizeof(segs[0]));
 848         else
 849                 segs = map->segments;
 850         map->nsegs = nsegs;
 851         if (dmat->iommu != NULL)
 852                 IOMMU_MAP(dmat->iommu, map->segments, &map->nsegs,
 853                     dmat->lowaddr, dmat->highaddr, dmat->alignment,
 854                     dmat->boundary, dmat->iommu_cookie);
 855
 856         return (segs);
 857 }
 858
 859 /*
 860  * Release the mapping held by map.
 861  */
 862 void
 863 _bus_dmamap_unload(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map)
 864 {
 865         struct bounce_page *bpage;
 866
 867         if (dmat->iommu) {
 868                 IOMMU_UNMAP(dmat->iommu, map->segments, map->nsegs, dmat->iommu_cookie);
 869                 map->nsegs = 0;
 870         }
 871
 872         while ((bpage = STAILQ_FIRST(&map->bpages)) != NULL) {
 873                 STAILQ_REMOVE_HEAD(&map->bpages, links);
 874                 free_bounce_page(dmat, bpage);
 875         }
 876 }
 877
 878 void
 879 _bus_dmamap_sync(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map, bus_dmasync_op_t op)
 880 {
 881         struct bounce_page *bpage;
 882
 883         if ((bpage = STAILQ_FIRST(&map->bpages)) != NULL) {
 884                 /*
 885                  * Handle data bouncing.  We might also
 886                  * want to add support for invalidating
 887                  * the caches on broken hardware
 888                  */
 889                 CTR4(KTR_BUSDMA, "%s: tag %p tag flags 0x%x op 0x%x "
 890                     "performing bounce", __func__, op, dmat, dmat->flags);
 891
 892                 if (op & BUS_DMASYNC_PREWRITE) {
 893                         while (bpage != NULL) {
 894                                 if (bpage->datavaddr != 0)
 895                                         bcopy((void *)bpage->datavaddr,
 896                                               (void *)bpage->vaddr,
 897                                               bpage->datacount);
 898                                 else
 899                                         physcopyout(bpage->dataaddr,
 900                                             (void *)bpage->vaddr,
 901                                             bpage->datacount);
 902                                 bpage = STAILQ_NEXT(bpage, links);
 903                         }
 904                         dmat->bounce_zone->total_bounced++;
 905                 }
 906
 907                 if (op & BUS_DMASYNC_POSTREAD) {
 908                         while (bpage != NULL) {
 909                                 if (bpage->datavaddr != 0)
 910                                         bcopy((void *)bpage->vaddr,
 911                                               (void *)bpage->datavaddr,
 912                                               bpage->datacount);
 913                                 else
 914                                         physcopyin((void *)bpage->vaddr,
 915                                             bpage->dataaddr, bpage->datacount);
 916                                 bpage = STAILQ_NEXT(bpage, links);
 917                         }
 918                         dmat->bounce_zone->total_bounced++;
 919                 }
 920         }
 921 }
 922
 923 static void
 924 init_bounce_pages(void *dummy __unused)
 925 {
 926
 927         total_bpages = 0;
 928         STAILQ_INIT(&bounce_zone_list);
 929         STAILQ_INIT(&bounce_map_waitinglist);
 930         STAILQ_INIT(&bounce_map_callbacklist);
 931         mtx_init(&bounce_lock, "bounce pages lock", NULL, MTX_DEF);
 932 }
 933 SYSINIT(bpages, SI_SUB_LOCK, SI_ORDER_ANY, init_bounce_pages, NULL);
 934
 935 static struct sysctl_ctx_list *
 936 busdma_sysctl_tree(struct bounce_zone *bz)
 937 {
 938         return (&bz->sysctl_tree);
 939 }
 940
 941 static struct sysctl_oid *
 942 busdma_sysctl_tree_top(struct bounce_zone *bz)
 943 {
 944         return (bz->sysctl_tree_top);
 945 }
 946
 947 static int
 948 alloc_bounce_zone(bus_dma_tag_t dmat)
 949 {
 950         struct bounce_zone *bz;
 951
 952         /* Check to see if we already have a suitable zone */
 953         STAILQ_FOREACH(bz, &bounce_zone_list, links) {
 954                 if ((dmat->alignment <= bz->alignment)
 955                  && (dmat->lowaddr >= bz->lowaddr)) {
 956                         dmat->bounce_zone = bz;
 957                         return (0);
 958                 }
 959         }
 960
 961         if ((bz = (struct bounce_zone *)malloc(sizeof(*bz), M_DEVBUF,
 962             M_NOWAIT | M_ZERO)) == NULL)
 963                 return (ENOMEM);
 964
 965         STAILQ_INIT(&bz->bounce_page_list);
 966         bz->free_bpages = 0;
 967         bz->reserved_bpages = 0;
 968         bz->active_bpages = 0;
 969         bz->lowaddr = dmat->lowaddr;
 970         bz->alignment = MAX(dmat->alignment, PAGE_SIZE);
 971         bz->map_count = 0;
 972         snprintf(bz->zoneid, 8, "zone%d", busdma_zonecount);
 973         busdma_zonecount++;
 974         snprintf(bz->lowaddrid, 18, "%#jx", (uintmax_t)bz->lowaddr);
 975         STAILQ_INSERT_TAIL(&bounce_zone_list, bz, links);
 976         dmat->bounce_zone = bz;
 977
 978         sysctl_ctx_init(&bz->sysctl_tree);
 979         bz->sysctl_tree_top = SYSCTL_ADD_NODE(&bz->sysctl_tree,
 980             SYSCTL_STATIC_CHILDREN(_hw_busdma), OID_AUTO, bz->zoneid,
 981             CTLFLAG_RD, 0, "");
 982         if (bz->sysctl_tree_top == NULL) {
 983                 sysctl_ctx_free(&bz->sysctl_tree);
 984                 return (0);     /* XXX error code? */
 985         }
 986
 987         SYSCTL_ADD_INT(busdma_sysctl_tree(bz),
 988             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
 989             "total_bpages", CTLFLAG_RD, &bz->total_bpages, 0,
 990             "Total bounce pages");
 991         SYSCTL_ADD_INT(busdma_sysctl_tree(bz),
 992             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
 993             "free_bpages", CTLFLAG_RD, &bz->free_bpages, 0,
 994             "Free bounce pages");
 995         SYSCTL_ADD_INT(busdma_sysctl_tree(bz),
 996             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
 997             "reserved_bpages", CTLFLAG_RD, &bz->reserved_bpages, 0,
 998             "Reserved bounce pages");
 999         SYSCTL_ADD_INT(busdma_sysctl_tree(bz),
1000             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
1001             "active_bpages", CTLFLAG_RD, &bz->active_bpages, 0,
1002             "Active bounce pages");
1003         SYSCTL_ADD_INT(busdma_sysctl_tree(bz),
1004             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
1005             "total_bounced", CTLFLAG_RD, &bz->total_bounced, 0,
1006             "Total bounce requests");
1007         SYSCTL_ADD_INT(busdma_sysctl_tree(bz),
1008             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
1009             "total_deferred", CTLFLAG_RD, &bz->total_deferred, 0,
1010             "Total bounce requests that were deferred");
1011         SYSCTL_ADD_STRING(busdma_sysctl_tree(bz),
1012             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
1013             "lowaddr", CTLFLAG_RD, bz->lowaddrid, 0, "");
1014         SYSCTL_ADD_INT(busdma_sysctl_tree(bz),
1015             SYSCTL_CHILDREN(busdma_sysctl_tree_top(bz)), OID_AUTO,
1016             "alignment", CTLFLAG_RD, &bz->alignment, 0, "");
1017
1018         return (0);
1019 }
1020
1021 static int
1022 alloc_bounce_pages(bus_dma_tag_t dmat, u_int numpages)
1023 {
1024         struct bounce_zone *bz;
1025         int count;
1026
1027         bz = dmat->bounce_zone;
1028         count = 0;
1029         while (numpages > 0) {
1030                 struct bounce_page *bpage;
1031
1032                 bpage = (struct bounce_page *)malloc(sizeof(*bpage), M_DEVBUF,
1033                                                      M_NOWAIT | M_ZERO);
1034
1035                 if (bpage == NULL)
1036                         break;
1037                 bpage->vaddr = (vm_offset_t)contigmalloc(PAGE_SIZE, M_DEVBUF,
1038                                                          M_NOWAIT, 0ul,
1039                                                          bz->lowaddr,
1040                                                          PAGE_SIZE,
1041                                                          0);
1042                 if (bpage->vaddr == 0) {
1043                         free(bpage, M_DEVBUF);
1044                         break;
1045                 }
1046                 bpage->busaddr = pmap_kextract(bpage->vaddr);
1047                 mtx_lock(&bounce_lock);
1048                 STAILQ_INSERT_TAIL(&bz->bounce_page_list, bpage, links);
1049                 total_bpages++;
1050                 bz->total_bpages++;
1051                 bz->free_bpages++;
1052                 mtx_unlock(&bounce_lock);
1053                 count++;
1054                 numpages--;
1055         }
1056         return (count);
1057 }
1058
1059 static int
1060 reserve_bounce_pages(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map, int commit)
1061 {
1062         struct bounce_zone *bz;
1063         int pages;
1064
1065         mtx_assert(&bounce_lock, MA_OWNED);
1066         bz = dmat->bounce_zone;
1067         pages = MIN(bz->free_bpages, map->pagesneeded - map->pagesreserved);
1068         if (commit == 0 && map->pagesneeded > (map->pagesreserved + pages))
1069                 return (map->pagesneeded - (map->pagesreserved + pages));
1070         bz->free_bpages -= pages;
1071         bz->reserved_bpages += pages;
1072         map->pagesreserved += pages;
1073         pages = map->pagesneeded - map->pagesreserved;
1074
1075         return (pages);
1076 }
1077
1078 static bus_addr_t
1079 add_bounce_page(bus_dma_tag_t dmat, bus_dmamap_t map, vm_offset_t vaddr,
1080                 bus_addr_t addr, bus_size_t size)
1081 {
1082         struct bounce_zone *bz;
1083         struct bounce_page *bpage;
1084
1085         KASSERT(dmat->bounce_zone != NULL, ("no bounce zone in dma tag"));
1086
1087         bz = dmat->bounce_zone;
1088         if (map->pagesneeded == 0)
1089                 panic("add_bounce_page: map doesn't need any pages");
1090         map->pagesneeded--;
1091
1092         if (map->pagesreserved == 0)
1093                 panic("add_bounce_page: map doesn't need any pages");
1094         map->pagesreserved--;
1095
1096         mtx_lock(&bounce_lock);
1097         bpage = STAILQ_FIRST(&bz->bounce_page_list);
1098         if (bpage == NULL)
1099                 panic("add_bounce_page: free page list is empty");
1100
1101         STAILQ_REMOVE_HEAD(&bz->bounce_page_list, links);
1102         bz->reserved_bpages--;
1103         bz->active_bpages++;
1104         mtx_unlock(&bounce_lock);
1105
1106         if (dmat->flags & BUS_DMA_KEEP_PG_OFFSET) {
1107                 /* Page offset needs to be preserved. */
1108                 bpage->vaddr |= vaddr & PAGE_MASK;
1109                 bpage->busaddr |= vaddr & PAGE_MASK;
1110         }
1111         bpage->datavaddr = vaddr;
1112         bpage->dataaddr = addr;
1113         bpage->datacount = size;
1114         STAILQ_INSERT_TAIL(&(map->bpages), bpage, links);
1115         return (bpage->busaddr);
1116 }
1117
1118 static void
1119 free_bounce_page(bus_dma_tag_t dmat, struct bounce_page *bpage)
1120 {
1121         struct bus_dmamap *map;
1122         struct bounce_zone *bz;
1123
1124         bz = dmat->bounce_zone;
1125         bpage->datavaddr = 0;
1126         bpage->datacount = 0;
1127         if (dmat->flags & BUS_DMA_KEEP_PG_OFFSET) {
1128                 /*
1129                  * Reset the bounce page to start at offset 0.  Other uses
1130                  * of this bounce page may need to store a full page of
1131                  * data and/or assume it starts on a page boundary.
1132                  */
1133                 bpage->vaddr &= ~PAGE_MASK;
1134                 bpage->busaddr &= ~PAGE_MASK;
1135         }
1136
1137         mtx_lock(&bounce_lock);
1138         STAILQ_INSERT_HEAD(&bz->bounce_page_list, bpage, links);
1139         bz->free_bpages++;
1140         bz->active_bpages--;
1141         if ((map = STAILQ_FIRST(&bounce_map_waitinglist)) != NULL) {
1142                 if (reserve_bounce_pages(map->dmat, map, 1) == 0) {
1143                         STAILQ_REMOVE_HEAD(&bounce_map_waitinglist, links);
1144                         STAILQ_INSERT_TAIL(&bounce_map_callbacklist,
1145                                            map, links);
1146                         busdma_swi_pending = 1;
1147                         bz->total_deferred++;
1148                         swi_sched(vm_ih, 0);
1149                 }
1150         }
1151         mtx_unlock(&bounce_lock);
1152 }
1153
1154 void
1155 busdma_swi(void)
1156 {
1157         bus_dma_tag_t dmat;
1158         struct bus_dmamap *map;
1159
1160         mtx_lock(&bounce_lock);
1161         while ((map = STAILQ_FIRST(&bounce_map_callbacklist)) != NULL) {
1162                 STAILQ_REMOVE_HEAD(&bounce_map_callbacklist, links);
1163                 mtx_unlock(&bounce_lock);
1164                 dmat = map->dmat;
1165                 (dmat->lockfunc)(dmat->lockfuncarg, BUS_DMA_LOCK);
1166                 bus_dmamap_load_mem(map->dmat, map, &map->mem,
1167                                     map->callback, map->callback_arg,
1168                                     BUS_DMA_WAITOK);
1169                 (dmat->lockfunc)(dmat->lockfuncarg, BUS_DMA_UNLOCK);
1170                 mtx_lock(&bounce_lock);
1171         }
1172         mtx_unlock(&bounce_lock);
1173 }
1174
1175 int
1176 bus_dma_tag_set_iommu(bus_dma_tag_t tag, struct device *iommu, void *cookie)
1177 {
1178         tag->iommu = iommu;
1179         tag->iommu_cookie = cookie;
1180
1181         return (0);
1182 }
1183