drivers/iommu/amd_iommu.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2007-2010 Advanced Micro Devices, Inc.
   3  * Author: Joerg Roedel <jroedel@suse.de>
   4  *         Leo Duran <leo.duran@amd.com>
   5  *
   6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
   7  * under the terms of the GNU General Public License version 2 as published
   8  * by the Free Software Foundation.
   9  *
  10  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  11  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  13  * GNU General Public License for more details.
  14  *
  15  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  16  * along with this program; if not, write to the Free Software
  17  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307 USA
  18  */
  19
  20 #define pr_fmt(fmt)     "AMD-Vi: " fmt
  21 #define dev_fmt(fmt)    pr_fmt(fmt)
  22
  23 #include <linux/ratelimit.h>
  24 #include <linux/pci.h>
  25 #include <linux/acpi.h>
  26 #include <linux/amba/bus.h>
  27 #include <linux/platform_device.h>
  28 #include <linux/pci-ats.h>
  29 #include <linux/bitmap.h>
  30 #include <linux/slab.h>
  31 #include <linux/debugfs.h>
  32 #include <linux/scatterlist.h>
  33 #include <linux/dma-mapping.h>
  34 #include <linux/dma-direct.h>
  35 #include <linux/iommu-helper.h>
  36 #include <linux/iommu.h>
  37 #include <linux/delay.h>
  38 #include <linux/amd-iommu.h>
  39 #include <linux/notifier.h>
  40 #include <linux/export.h>
  41 #include <linux/irq.h>
  42 #include <linux/msi.h>
  43 #include <linux/dma-contiguous.h>
  44 #include <linux/irqdomain.h>
  45 #include <linux/percpu.h>
  46 #include <linux/iova.h>
  47 #include <asm/irq_remapping.h>
  48 #include <asm/io_apic.h>
  49 #include <asm/apic.h>
  50 #include <asm/hw_irq.h>
  51 #include <asm/msidef.h>
  52 #include <asm/proto.h>
  53 #include <asm/iommu.h>
  54 #include <asm/gart.h>
  55 #include <asm/dma.h>
  56
  57 #include "amd_iommu_proto.h"
  58 #include "amd_iommu_types.h"
  59 #include "irq_remapping.h"
  60
  61 #define CMD_SET_TYPE(cmd, t) ((cmd)->data[1] |= ((t) << 28))
  62
  63 #define LOOP_TIMEOUT    100000
  64
  65 /* IO virtual address start page frame number */
  66 #define IOVA_START_PFN          (1)
  67 #define IOVA_PFN(addr)          ((addr) >> PAGE_SHIFT)
  68
  69 /* Reserved IOVA ranges */
  70 #define MSI_RANGE_START         (0xfee00000)
  71 #define MSI_RANGE_END           (0xfeefffff)
  72 #define HT_RANGE_START          (0xfd00000000ULL)
  73 #define HT_RANGE_END            (0xffffffffffULL)
  74
  75 /*
  76  * This bitmap is used to advertise the page sizes our hardware support
  77  * to the IOMMU core, which will then use this information to split
  78  * physically contiguous memory regions it is mapping into page sizes
  79  * that we support.
  80  *
  81  * 512GB Pages are not supported due to a hardware bug
  82  */
  83 #define AMD_IOMMU_PGSIZES       ((~0xFFFUL) & ~(2ULL << 38))
  84
  85 static DEFINE_SPINLOCK(amd_iommu_devtable_lock);
  86 static DEFINE_SPINLOCK(pd_bitmap_lock);
  87
  88 /* List of all available dev_data structures */
  89 static LLIST_HEAD(dev_data_list);
  90
  91 LIST_HEAD(ioapic_map);
  92 LIST_HEAD(hpet_map);
  93 LIST_HEAD(acpihid_map);
  94
  95 /*
  96  * Domain for untranslated devices - only allocated
  97  * if iommu=pt passed on kernel cmd line.
  98  */
  99 const struct iommu_ops amd_iommu_ops;
 100
 101 static ATOMIC_NOTIFIER_HEAD(ppr_notifier);
 102 int amd_iommu_max_glx_val = -1;
 103
 104 static const struct dma_map_ops amd_iommu_dma_ops;
 105
 106 /*
 107  * general struct to manage commands send to an IOMMU
 108  */
 109 struct iommu_cmd {
 110         u32 data[4];
 111 };
 112
 113 struct kmem_cache *amd_iommu_irq_cache;
 114
 115 static void update_domain(struct protection_domain *domain);
 116 static int protection_domain_init(struct protection_domain *domain);
 117 static void detach_device(struct device *dev);
 118 static void iova_domain_flush_tlb(struct iova_domain *iovad);
 119
 120 /*
 121  * Data container for a dma_ops specific protection domain
 122  */
 123 struct dma_ops_domain {
 124         /* generic protection domain information */
 125         struct protection_domain domain;
 126
 127         /* IOVA RB-Tree */
 128         struct iova_domain iovad;
 129 };
 130
 131 static struct iova_domain reserved_iova_ranges;
 132 static struct lock_class_key reserved_rbtree_key;
 133
 134 /****************************************************************************
 135  *
 136  * Helper functions
 137  *
 138  ****************************************************************************/
 139
 140 static inline int match_hid_uid(struct device *dev,
 141                                 struct acpihid_map_entry *entry)
 142 {
 143         struct acpi_device *adev = ACPI_COMPANION(dev);
 144         const char *hid, *uid;
 145
 146         if (!adev)
 147                 return -ENODEV;
 148
 149         hid = acpi_device_hid(adev);
 150         uid = acpi_device_uid(adev);
 151
 152         if (!hid || !(*hid))
 153                 return -ENODEV;
 154
 155         if (!uid || !(*uid))
 156                 return strcmp(hid, entry->hid);
 157
 158         if (!(*entry->uid))
 159                 return strcmp(hid, entry->hid);
 160
 161         return (strcmp(hid, entry->hid) || strcmp(uid, entry->uid));
 162 }
 163
 164 static inline u16 get_pci_device_id(struct device *dev)
 165 {
 166         struct pci_dev *pdev = to_pci_dev(dev);
 167
 168         return pci_dev_id(pdev);
 169 }
 170
 171 static inline int get_acpihid_device_id(struct device *dev,
 172                                         struct acpihid_map_entry **entry)
 173 {
 174         struct acpihid_map_entry *p;
 175
 176         list_for_each_entry(p, &acpihid_map, list) {
 177                 if (!match_hid_uid(dev, p)) {
 178                         if (entry)
 179                                 *entry = p;
 180                         return p->devid;
 181                 }
 182         }
 183         return -EINVAL;
 184 }
 185
 186 static inline int get_device_id(struct device *dev)
 187 {
 188         int devid;
 189
 190         if (dev_is_pci(dev))
 191                 devid = get_pci_device_id(dev);
 192         else
 193                 devid = get_acpihid_device_id(dev, NULL);
 194
 195         return devid;
 196 }
 197
 198 static struct protection_domain *to_pdomain(struct iommu_domain *dom)
 199 {
 200         return container_of(dom, struct protection_domain, domain);
 201 }
 202
 203 static struct dma_ops_domain* to_dma_ops_domain(struct protection_domain *domain)
 204 {
 205         BUG_ON(domain->flags != PD_DMA_OPS_MASK);
 206         return container_of(domain, struct dma_ops_domain, domain);
 207 }
 208
 209 static struct iommu_dev_data *alloc_dev_data(u16 devid)
 210 {
 211         struct iommu_dev_data *dev_data;
 212
 213         dev_data = kzalloc(sizeof(*dev_data), GFP_KERNEL);
 214         if (!dev_data)
 215                 return NULL;
 216
 217         dev_data->devid = devid;
 218         ratelimit_default_init(&dev_data->rs);
 219
 220         llist_add(&dev_data->dev_data_list, &dev_data_list);
 221         return dev_data;
 222 }
 223
 224 static struct iommu_dev_data *search_dev_data(u16 devid)
 225 {
 226         struct iommu_dev_data *dev_data;
 227         struct llist_node *node;
 228
 229         if (llist_empty(&dev_data_list))
 230                 return NULL;
 231
 232         node = dev_data_list.first;
 233         llist_for_each_entry(dev_data, node, dev_data_list) {
 234                 if (dev_data->devid == devid)
 235                         return dev_data;
 236         }
 237
 238         return NULL;
 239 }
 240
 241 static int __last_alias(struct pci_dev *pdev, u16 alias, void *data)
 242 {
 243         *(u16 *)data = alias;
 244         return 0;
 245 }
 246
 247 static u16 get_alias(struct device *dev)
 248 {
 249         struct pci_dev *pdev = to_pci_dev(dev);
 250         u16 devid, ivrs_alias, pci_alias;
 251
 252         /* The callers make sure that get_device_id() does not fail here */
 253         devid = get_device_id(dev);
 254
 255         /* For ACPI HID devices, we simply return the devid as such */
 256         if (!dev_is_pci(dev))
 257                 return devid;
 258
 259         ivrs_alias = amd_iommu_alias_table[devid];
 260
 261         pci_for_each_dma_alias(pdev, __last_alias, &pci_alias);
 262
 263         if (ivrs_alias == pci_alias)
 264                 return ivrs_alias;
 265
 266         /*
 267          * DMA alias showdown
 268          *
 269          * The IVRS is fairly reliable in telling us about aliases, but it
 270          * can't know about every screwy device.  If we don't have an IVRS
 271          * reported alias, use the PCI reported alias.  In that case we may
 272          * still need to initialize the rlookup and dev_table entries if the
 273          * alias is to a non-existent device.
 274          */
 275         if (ivrs_alias == devid) {
 276                 if (!amd_iommu_rlookup_table[pci_alias]) {
 277                         amd_iommu_rlookup_table[pci_alias] =
 278                                 amd_iommu_rlookup_table[devid];
 279                         memcpy(amd_iommu_dev_table[pci_alias].data,
 280                                amd_iommu_dev_table[devid].data,
 281                                sizeof(amd_iommu_dev_table[pci_alias].data));
 282                 }
 283
 284                 return pci_alias;
 285         }
 286
 287         pci_info(pdev, "Using IVRS reported alias %02x:%02x.%d "
 288                 "for device [%04x:%04x], kernel reported alias "
 289                 "%02x:%02x.%d\n", PCI_BUS_NUM(ivrs_alias), PCI_SLOT(ivrs_alias),
 290                 PCI_FUNC(ivrs_alias), pdev->vendor, pdev->device,
 291                 PCI_BUS_NUM(pci_alias), PCI_SLOT(pci_alias),
 292                 PCI_FUNC(pci_alias));
 293
 294         /*
 295          * If we don't have a PCI DMA alias and the IVRS alias is on the same
 296          * bus, then the IVRS table may know about a quirk that we don't.
 297          */
 298         if (pci_alias == devid &&
 299             PCI_BUS_NUM(ivrs_alias) == pdev->bus->number) {
 300                 pci_add_dma_alias(pdev, ivrs_alias & 0xff);
 301                 pci_info(pdev, "Added PCI DMA alias %02x.%d\n",
 302                         PCI_SLOT(ivrs_alias), PCI_FUNC(ivrs_alias));
 303         }
 304
 305         return ivrs_alias;
 306 }
 307
 308 static struct iommu_dev_data *find_dev_data(u16 devid)
 309 {
 310         struct iommu_dev_data *dev_data;
 311         struct amd_iommu *iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
 312
 313         dev_data = search_dev_data(devid);
 314
 315         if (dev_data == NULL) {
 316                 dev_data = alloc_dev_data(devid);
 317                 if (!dev_data)
 318                         return NULL;
 319
 320                 if (translation_pre_enabled(iommu))
 321                         dev_data->defer_attach = true;
 322         }
 323
 324         return dev_data;
 325 }
 326
 327 struct iommu_dev_data *get_dev_data(struct device *dev)
 328 {
 329         return dev->archdata.iommu;
 330 }
 331 EXPORT_SYMBOL(get_dev_data);
 332
 333 /*
 334 * Find or create an IOMMU group for a acpihid device.
 335 */
 336 static struct iommu_group *acpihid_device_group(struct device *dev)
 337 {
 338         struct acpihid_map_entry *p, *entry = NULL;
 339         int devid;
 340
 341         devid = get_acpihid_device_id(dev, &entry);
 342         if (devid < 0)
 343                 return ERR_PTR(devid);
 344
 345         list_for_each_entry(p, &acpihid_map, list) {
 346                 if ((devid == p->devid) && p->group)
 347                         entry->group = p->group;
 348         }
 349
 350         if (!entry->group)
 351                 entry->group = generic_device_group(dev);
 352         else
 353                 iommu_group_ref_get(entry->group);
 354
 355         return entry->group;
 356 }
 357
 358 static bool pci_iommuv2_capable(struct pci_dev *pdev)
 359 {
 360         static const int caps[] = {
 361                 PCI_EXT_CAP_ID_ATS,
 362                 PCI_EXT_CAP_ID_PRI,
 363                 PCI_EXT_CAP_ID_PASID,
 364         };
 365         int i, pos;
 366
 367         if (pci_ats_disabled())
 368                 return false;
 369
 370         for (i = 0; i < 3; ++i) {
 371                 pos = pci_find_ext_capability(pdev, caps[i]);
 372                 if (pos == 0)
 373                         return false;
 374         }
 375
 376         return true;
 377 }
 378
 379 static bool pdev_pri_erratum(struct pci_dev *pdev, u32 erratum)
 380 {
 381         struct iommu_dev_data *dev_data;
 382
 383         dev_data = get_dev_data(&pdev->dev);
 384
 385         return dev_data->errata & (1 << erratum) ? true : false;
 386 }
 387
 388 /*
 389  * This function checks if the driver got a valid device from the caller to
 390  * avoid dereferencing invalid pointers.
 391  */
 392 static bool check_device(struct device *dev)
 393 {
 394         int devid;
 395
 396         if (!dev || !dev->dma_mask)
 397                 return false;
 398
 399         devid = get_device_id(dev);
 400         if (devid < 0)
 401                 return false;
 402
 403         /* Out of our scope? */
 404         if (devid > amd_iommu_last_bdf)
 405                 return false;
 406
 407         if (amd_iommu_rlookup_table[devid] == NULL)
 408                 return false;
 409
 410         return true;
 411 }
 412
 413 static void init_iommu_group(struct device *dev)
 414 {
 415         struct iommu_group *group;
 416
 417         group = iommu_group_get_for_dev(dev);
 418         if (IS_ERR(group))
 419                 return;
 420
 421         iommu_group_put(group);
 422 }
 423
 424 static int iommu_init_device(struct device *dev)
 425 {
 426         struct iommu_dev_data *dev_data;
 427         struct amd_iommu *iommu;
 428         int devid;
 429
 430         if (dev->archdata.iommu)
 431                 return 0;
 432
 433         devid = get_device_id(dev);
 434         if (devid < 0)
 435                 return devid;
 436
 437         iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
 438
 439         dev_data = find_dev_data(devid);
 440         if (!dev_data)
 441                 return -ENOMEM;
 442
 443         dev_data->alias = get_alias(dev);
 444
 445         /*
 446          * By default we use passthrough mode for IOMMUv2 capable device.
 447          * But if amd_iommu=force_isolation is set (e.g. to debug DMA to
 448          * invalid address), we ignore the capability for the device so
 449          * it'll be forced to go into translation mode.
 450          */
 451         if ((iommu_pass_through || !amd_iommu_force_isolation) &&
 452             dev_is_pci(dev) && pci_iommuv2_capable(to_pci_dev(dev))) {
 453                 struct amd_iommu *iommu;
 454
 455                 iommu = amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid];
 456                 dev_data->iommu_v2 = iommu->is_iommu_v2;
 457         }
 458
 459         dev->archdata.iommu = dev_data;
 460
 461         iommu_device_link(&iommu->iommu, dev);
 462
 463         return 0;
 464 }
 465
 466 static void iommu_ignore_device(struct device *dev)
 467 {
 468         u16 alias;
 469         int devid;
 470
 471         devid = get_device_id(dev);
 472         if (devid < 0)
 473                 return;
 474
 475         alias = get_alias(dev);
 476
 477         memset(&amd_iommu_dev_table[devid], 0, sizeof(struct dev_table_entry));
 478         memset(&amd_iommu_dev_table[alias], 0, sizeof(struct dev_table_entry));
 479
 480         amd_iommu_rlookup_table[devid] = NULL;
 481         amd_iommu_rlookup_table[alias] = NULL;
 482 }
 483
 484 static void iommu_uninit_device(struct device *dev)
 485 {
 486         struct iommu_dev_data *dev_data;
 487         struct amd_iommu *iommu;
 488         int devid;
 489
 490         devid = get_device_id(dev);
 491         if (devid < 0)
 492                 return;
 493
 494         iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
 495
 496         dev_data = search_dev_data(devid);
 497         if (!dev_data)
 498                 return;
 499
 500         if (dev_data->domain)
 501                 detach_device(dev);
 502
 503         iommu_device_unlink(&iommu->iommu, dev);
 504
 505         iommu_group_remove_device(dev);
 506
 507         /* Remove dma-ops */
 508         dev->dma_ops = NULL;
 509
 510         /*
 511          * We keep dev_data around for unplugged devices and reuse it when the
 512          * device is re-plugged - not doing so would introduce a ton of races.
 513          */
 514 }
 515
 516 /****************************************************************************
 517  *
 518  * Interrupt handling functions
 519  *
 520  ****************************************************************************/
 521
 522 static void dump_dte_entry(u16 devid)
 523 {
 524         int i;
 525
 526         for (i = 0; i < 4; ++i)
 527                 pr_err("DTE[%d]: %016llx\n", i,
 528                         amd_iommu_dev_table[devid].data[i]);
 529 }
 530
 531 static void dump_command(unsigned long phys_addr)
 532 {
 533         struct iommu_cmd *cmd = iommu_phys_to_virt(phys_addr);
 534         int i;
 535
 536         for (i = 0; i < 4; ++i)
 537                 pr_err("CMD[%d]: %08x\n", i, cmd->data[i]);
 538 }
 539
 540 static void amd_iommu_report_page_fault(u16 devid, u16 domain_id,
 541                                         u64 address, int flags)
 542 {
 543         struct iommu_dev_data *dev_data = NULL;
 544         struct pci_dev *pdev;
 545
 546         pdev = pci_get_domain_bus_and_slot(0, PCI_BUS_NUM(devid),
 547                                            devid & 0xff);
 548         if (pdev)
 549                 dev_data = get_dev_data(&pdev->dev);
 550
 551         if (dev_data && __ratelimit(&dev_data->rs)) {
 552                 pci_err(pdev, "Event logged [IO_PAGE_FAULT domain=0x%04x address=0x%llx flags=0x%04x]\n",
 553                         domain_id, address, flags);
 554         } else if (printk_ratelimit()) {
 555                 pr_err("Event logged [IO_PAGE_FAULT device=%02x:%02x.%x domain=0x%04x address=0x%llx flags=0x%04x]\n",
 556                         PCI_BUS_NUM(devid), PCI_SLOT(devid), PCI_FUNC(devid),
 557                         domain_id, address, flags);
 558         }
 559
 560         if (pdev)
 561                 pci_dev_put(pdev);
 562 }
 563
 564 static void iommu_print_event(struct amd_iommu *iommu, void *__evt)
 565 {
 566         struct device *dev = iommu->iommu.dev;
 567         int type, devid, pasid, flags, tag;
 568         volatile u32 *event = __evt;
 569         int count = 0;
 570         u64 address;
 571
 572 retry:
 573         type    = (event[1] >> EVENT_TYPE_SHIFT)  & EVENT_TYPE_MASK;
 574         devid   = (event[0] >> EVENT_DEVID_SHIFT) & EVENT_DEVID_MASK;
 575         pasid   = PPR_PASID(*(u64 *)&event[0]);
 576         flags   = (event[1] >> EVENT_FLAGS_SHIFT) & EVENT_FLAGS_MASK;
 577         address = (u64)(((u64)event[3]) << 32) | event[2];
 578
 579         if (type == 0) {
 580                 /* Did we hit the erratum? */
 581                 if (++count == LOOP_TIMEOUT) {
 582                         pr_err("No event written to event log\n");
 583                         return;
 584                 }
 585                 udelay(1);
 586                 goto retry;
 587         }
 588
 589         if (type == EVENT_TYPE_IO_FAULT) {
 590                 amd_iommu_report_page_fault(devid, pasid, address, flags);
 591                 return;
 592         }
 593
 594         switch (type) {
 595         case EVENT_TYPE_ILL_DEV:
 596                 dev_err(dev, "Event logged [ILLEGAL_DEV_TABLE_ENTRY device=%02x:%02x.%x pasid=0x%05x address=0x%llx flags=0x%04x]\n",
 597                         PCI_BUS_NUM(devid), PCI_SLOT(devid), PCI_FUNC(devid),
 598                         pasid, address, flags);
 599                 dump_dte_entry(devid);
 600                 break;
 601         case EVENT_TYPE_DEV_TAB_ERR:
 602                 dev_err(dev, "Event logged [DEV_TAB_HARDWARE_ERROR device=%02x:%02x.%x "
 603                         "address=0x%llx flags=0x%04x]\n",
 604                         PCI_BUS_NUM(devid), PCI_SLOT(devid), PCI_FUNC(devid),
 605                         address, flags);
 606                 break;
 607         case EVENT_TYPE_PAGE_TAB_ERR:
 608                 dev_err(dev, "Event logged [PAGE_TAB_HARDWARE_ERROR device=%02x:%02x.%x domain=0x%04x address=0x%llx flags=0x%04x]\n",
 609                         PCI_BUS_NUM(devid), PCI_SLOT(devid), PCI_FUNC(devid),
 610                         pasid, address, flags);
 611                 break;
 612         case EVENT_TYPE_ILL_CMD:
 613                 dev_err(dev, "Event logged [ILLEGAL_COMMAND_ERROR address=0x%llx]\n", address);
 614                 dump_command(address);
 615                 break;
 616         case EVENT_TYPE_CMD_HARD_ERR:
 617                 dev_err(dev, "Event logged [COMMAND_HARDWARE_ERROR address=0x%llx flags=0x%04x]\n",
 618                         address, flags);
 619                 break;
 620         case EVENT_TYPE_IOTLB_INV_TO:
 621                 dev_err(dev, "Event logged [IOTLB_INV_TIMEOUT device=%02x:%02x.%x address=0x%llx]\n",
 622                         PCI_BUS_NUM(devid), PCI_SLOT(devid), PCI_FUNC(devid),
 623                         address);
 624                 break;
 625         case EVENT_TYPE_INV_DEV_REQ:
 626                 dev_err(dev, "Event logged [INVALID_DEVICE_REQUEST device=%02x:%02x.%x pasid=0x%05x address=0x%llx flags=0x%04x]\n",
 627                         PCI_BUS_NUM(devid), PCI_SLOT(devid), PCI_FUNC(devid),
 628                         pasid, address, flags);
 629                 break;
 630         case EVENT_TYPE_INV_PPR_REQ:
 631                 pasid = ((event[0] >> 16) & 0xFFFF)
 632                         | ((event[1] << 6) & 0xF0000);
 633                 tag = event[1] & 0x03FF;
 634                 dev_err(dev, "Event logged [INVALID_PPR_REQUEST device=%02x:%02x.%x pasid=0x%05x address=0x%llx flags=0x%04x]\n",
 635                         PCI_BUS_NUM(devid), PCI_SLOT(devid), PCI_FUNC(devid),
 636                         pasid, address, flags);
 637                 break;
 638         default:
 639                 dev_err(dev, "Event logged [UNKNOWN event[0]=0x%08x event[1]=0x%08x event[2]=0x%08x event[3]=0x%08x\n",
 640                         event[0], event[1], event[2], event[3]);
 641         }
 642
 643         memset(__evt, 0, 4 * sizeof(u32));
 644 }
 645
 646 static void iommu_poll_events(struct amd_iommu *iommu)
 647 {
 648         u32 head, tail;
 649
 650         head = readl(iommu->mmio_base + MMIO_EVT_HEAD_OFFSET);
 651         tail = readl(iommu->mmio_base + MMIO_EVT_TAIL_OFFSET);
 652
 653         while (head != tail) {
 654                 iommu_print_event(iommu, iommu->evt_buf + head);
 655                 head = (head + EVENT_ENTRY_SIZE) % EVT_BUFFER_SIZE;
 656         }
 657
 658         writel(head, iommu->mmio_base + MMIO_EVT_HEAD_OFFSET);
 659 }
 660
 661 static void iommu_handle_ppr_entry(struct amd_iommu *iommu, u64 *raw)
 662 {
 663         struct amd_iommu_fault fault;
 664
 665         if (PPR_REQ_TYPE(raw[0]) != PPR_REQ_FAULT) {
 666                 pr_err_ratelimited("Unknown PPR request received\n");
 667                 return;
 668         }
 669
 670         fault.address   = raw[1];
 671         fault.pasid     = PPR_PASID(raw[0]);
 672         fault.device_id = PPR_DEVID(raw[0]);
 673         fault.tag       = PPR_TAG(raw[0]);
 674         fault.flags     = PPR_FLAGS(raw[0]);
 675
 676         atomic_notifier_call_chain(&ppr_notifier, 0, &fault);
 677 }
 678
 679 static void iommu_poll_ppr_log(struct amd_iommu *iommu)
 680 {
 681         u32 head, tail;
 682
 683         if (iommu->ppr_log == NULL)
 684                 return;
 685
 686         head = readl(iommu->mmio_base + MMIO_PPR_HEAD_OFFSET);
 687         tail = readl(iommu->mmio_base + MMIO_PPR_TAIL_OFFSET);
 688
 689         while (head != tail) {
 690                 volatile u64 *raw;
 691                 u64 entry[2];
 692                 int i;
 693
 694                 raw = (u64 *)(iommu->ppr_log + head);
 695
 696                 /*
 697                  * Hardware bug: Interrupt may arrive before the entry is
 698                  * written to memory. If this happens we need to wait for the
 699                  * entry to arrive.
 700                  */
 701                 for (i = 0; i < LOOP_TIMEOUT; ++i) {
 702                         if (PPR_REQ_TYPE(raw[0]) != 0)
 703                                 break;
 704                         udelay(1);
 705                 }
 706
 707                 /* Avoid memcpy function-call overhead */
 708                 entry[0] = raw[0];
 709                 entry[1] = raw[1];
 710
 711                 /*
 712                  * To detect the hardware bug we need to clear the entry
 713                  * back to zero.
 714                  */
 715                 raw[0] = raw[1] = 0UL;
 716
 717                 /* Update head pointer of hardware ring-buffer */
 718                 head = (head + PPR_ENTRY_SIZE) % PPR_LOG_SIZE;
 719                 writel(head, iommu->mmio_base + MMIO_PPR_HEAD_OFFSET);
 720
 721                 /* Handle PPR entry */
 722                 iommu_handle_ppr_entry(iommu, entry);
 723
 724                 /* Refresh ring-buffer information */
 725                 head = readl(iommu->mmio_base + MMIO_PPR_HEAD_OFFSET);
 726                 tail = readl(iommu->mmio_base + MMIO_PPR_TAIL_OFFSET);
 727         }
 728 }
 729
 730 #ifdef CONFIG_IRQ_REMAP
 731 static int (*iommu_ga_log_notifier)(u32);
 732
 733 int amd_iommu_register_ga_log_notifier(int (*notifier)(u32))
 734 {
 735         iommu_ga_log_notifier = notifier;
 736
 737         return 0;
 738 }
 739 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_register_ga_log_notifier);
 740
 741 static void iommu_poll_ga_log(struct amd_iommu *iommu)
 742 {
 743         u32 head, tail, cnt = 0;
 744
 745         if (iommu->ga_log == NULL)
 746                 return;
 747
 748         head = readl(iommu->mmio_base + MMIO_GA_HEAD_OFFSET);
 749         tail = readl(iommu->mmio_base + MMIO_GA_TAIL_OFFSET);
 750
 751         while (head != tail) {
 752                 volatile u64 *raw;
 753                 u64 log_entry;
 754
 755                 raw = (u64 *)(iommu->ga_log + head);
 756                 cnt++;
 757
 758                 /* Avoid memcpy function-call overhead */
 759                 log_entry = *raw;
 760
 761                 /* Update head pointer of hardware ring-buffer */
 762                 head = (head + GA_ENTRY_SIZE) % GA_LOG_SIZE;
 763                 writel(head, iommu->mmio_base + MMIO_GA_HEAD_OFFSET);
 764
 765                 /* Handle GA entry */
 766                 switch (GA_REQ_TYPE(log_entry)) {
 767                 case GA_GUEST_NR:
 768                         if (!iommu_ga_log_notifier)
 769                                 break;
 770
 771                         pr_debug("%s: devid=%#x, ga_tag=%#x\n",
 772                                  __func__, GA_DEVID(log_entry),
 773                                  GA_TAG(log_entry));
 774
 775                         if (iommu_ga_log_notifier(GA_TAG(log_entry)) != 0)
 776                                 pr_err("GA log notifier failed.\n");
 777                         break;
 778                 default:
 779                         break;
 780                 }
 781         }
 782 }
 783 #endif /* CONFIG_IRQ_REMAP */
 784
 785 #define AMD_IOMMU_INT_MASK      \
 786         (MMIO_STATUS_EVT_INT_MASK | \
 787          MMIO_STATUS_PPR_INT_MASK | \
 788          MMIO_STATUS_GALOG_INT_MASK)
 789
 790 irqreturn_t amd_iommu_int_thread(int irq, void *data)
 791 {
 792         struct amd_iommu *iommu = (struct amd_iommu *) data;
 793         u32 status = readl(iommu->mmio_base + MMIO_STATUS_OFFSET);
 794
 795         while (status & AMD_IOMMU_INT_MASK) {
 796                 /* Enable EVT and PPR and GA interrupts again */
 797                 writel(AMD_IOMMU_INT_MASK,
 798                         iommu->mmio_base + MMIO_STATUS_OFFSET);
 799
 800                 if (status & MMIO_STATUS_EVT_INT_MASK) {
 801                         pr_devel("Processing IOMMU Event Log\n");
 802                         iommu_poll_events(iommu);
 803                 }
 804
 805                 if (status & MMIO_STATUS_PPR_INT_MASK) {
 806                         pr_devel("Processing IOMMU PPR Log\n");
 807                         iommu_poll_ppr_log(iommu);
 808                 }
 809
 810 #ifdef CONFIG_IRQ_REMAP
 811                 if (status & MMIO_STATUS_GALOG_INT_MASK) {
 812                         pr_devel("Processing IOMMU GA Log\n");
 813                         iommu_poll_ga_log(iommu);
 814                 }
 815 #endif
 816
 817                 /*
 818                  * Hardware bug: ERBT1312
 819                  * When re-enabling interrupt (by writing 1
 820                  * to clear the bit), the hardware might also try to set
 821                  * the interrupt bit in the event status register.
 822                  * In this scenario, the bit will be set, and disable
 823                  * subsequent interrupts.
 824                  *
 825                  * Workaround: The IOMMU driver should read back the
 826                  * status register and check if the interrupt bits are cleared.
 827                  * If not, driver will need to go through the interrupt handler
 828                  * again and re-clear the bits
 829                  */
 830                 status = readl(iommu->mmio_base + MMIO_STATUS_OFFSET);
 831         }
 832         return IRQ_HANDLED;
 833 }
 834
 835 irqreturn_t amd_iommu_int_handler(int irq, void *data)
 836 {
 837         return IRQ_WAKE_THREAD;
 838 }
 839
 840 /****************************************************************************
 841  *
 842  * IOMMU command queuing functions
 843  *
 844  ****************************************************************************/
 845
 846 static int wait_on_sem(volatile u64 *sem)
 847 {
 848         int i = 0;
 849
 850         while (*sem == 0 && i < LOOP_TIMEOUT) {
 851                 udelay(1);
 852                 i += 1;
 853         }
 854
 855         if (i == LOOP_TIMEOUT) {
 856                 pr_alert("Completion-Wait loop timed out\n");
 857                 return -EIO;
 858         }
 859
 860         return 0;
 861 }
 862
 863 static void copy_cmd_to_buffer(struct amd_iommu *iommu,
 864                                struct iommu_cmd *cmd)
 865 {
 866         u8 *target;
 867
 868         target = iommu->cmd_buf + iommu->cmd_buf_tail;
 869
 870         iommu->cmd_buf_tail += sizeof(*cmd);
 871         iommu->cmd_buf_tail %= CMD_BUFFER_SIZE;
 872
 873         /* Copy command to buffer */
 874         memcpy(target, cmd, sizeof(*cmd));
 875
 876         /* Tell the IOMMU about it */
 877         writel(iommu->cmd_buf_tail, iommu->mmio_base + MMIO_CMD_TAIL_OFFSET);
 878 }
 879
 880 static void build_completion_wait(struct iommu_cmd *cmd, u64 address)
 881 {
 882         u64 paddr = iommu_virt_to_phys((void *)address);
 883
 884         WARN_ON(address & 0x7ULL);
 885
 886         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
 887         cmd->data[0] = lower_32_bits(paddr) | CMD_COMPL_WAIT_STORE_MASK;
 888         cmd->data[1] = upper_32_bits(paddr);
 889         cmd->data[2] = 1;
 890         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_COMPL_WAIT);
 891 }
 892
 893 static void build_inv_dte(struct iommu_cmd *cmd, u16 devid)
 894 {
 895         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
 896         cmd->data[0] = devid;
 897         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_INV_DEV_ENTRY);
 898 }
 899
 900 static void build_inv_iommu_pages(struct iommu_cmd *cmd, u64 address,
 901                                   size_t size, u16 domid, int pde)
 902 {
 903         u64 pages;
 904         bool s;
 905
 906         pages = iommu_num_pages(address, size, PAGE_SIZE);
 907         s     = false;
 908
 909         if (pages > 1) {
 910                 /*
 911                  * If we have to flush more than one page, flush all
 912                  * TLB entries for this domain
 913                  */
 914                 address = CMD_INV_IOMMU_ALL_PAGES_ADDRESS;
 915                 s = true;
 916         }
 917
 918         address &= PAGE_MASK;
 919
 920         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
 921         cmd->data[1] |= domid;
 922         cmd->data[2]  = lower_32_bits(address);
 923         cmd->data[3]  = upper_32_bits(address);
 924         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_INV_IOMMU_PAGES);
 925         if (s) /* size bit - we flush more than one 4kb page */
 926                 cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_SIZE_MASK;
 927         if (pde) /* PDE bit - we want to flush everything, not only the PTEs */
 928                 cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_PDE_MASK;
 929 }
 930
 931 static void build_inv_iotlb_pages(struct iommu_cmd *cmd, u16 devid, int qdep,
 932                                   u64 address, size_t size)
 933 {
 934         u64 pages;
 935         bool s;
 936
 937         pages = iommu_num_pages(address, size, PAGE_SIZE);
 938         s     = false;
 939
 940         if (pages > 1) {
 941                 /*
 942                  * If we have to flush more than one page, flush all
 943                  * TLB entries for this domain
 944                  */
 945                 address = CMD_INV_IOMMU_ALL_PAGES_ADDRESS;
 946                 s = true;
 947         }
 948
 949         address &= PAGE_MASK;
 950
 951         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
 952         cmd->data[0]  = devid;
 953         cmd->data[0] |= (qdep & 0xff) << 24;
 954         cmd->data[1]  = devid;
 955         cmd->data[2]  = lower_32_bits(address);
 956         cmd->data[3]  = upper_32_bits(address);
 957         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_INV_IOTLB_PAGES);
 958         if (s)
 959                 cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_SIZE_MASK;
 960 }
 961
 962 static void build_inv_iommu_pasid(struct iommu_cmd *cmd, u16 domid, int pasid,
 963                                   u64 address, bool size)
 964 {
 965         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
 966
 967         address &= ~(0xfffULL);
 968
 969         cmd->data[0]  = pasid;
 970         cmd->data[1]  = domid;
 971         cmd->data[2]  = lower_32_bits(address);
 972         cmd->data[3]  = upper_32_bits(address);
 973         cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_PDE_MASK;
 974         cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_GN_MASK;
 975         if (size)
 976                 cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_SIZE_MASK;
 977         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_INV_IOMMU_PAGES);
 978 }
 979
 980 static void build_inv_iotlb_pasid(struct iommu_cmd *cmd, u16 devid, int pasid,
 981                                   int qdep, u64 address, bool size)
 982 {
 983         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
 984
 985         address &= ~(0xfffULL);
 986
 987         cmd->data[0]  = devid;
 988         cmd->data[0] |= ((pasid >> 8) & 0xff) << 16;
 989         cmd->data[0] |= (qdep  & 0xff) << 24;
 990         cmd->data[1]  = devid;
 991         cmd->data[1] |= (pasid & 0xff) << 16;
 992         cmd->data[2]  = lower_32_bits(address);
 993         cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_GN_MASK;
 994         cmd->data[3]  = upper_32_bits(address);
 995         if (size)
 996                 cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_SIZE_MASK;
 997         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_INV_IOTLB_PAGES);
 998 }
 999
1000 static void build_complete_ppr(struct iommu_cmd *cmd, u16 devid, int pasid,
1001                                int status, int tag, bool gn)
1002 {
1003         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
1004
1005         cmd->data[0]  = devid;
1006         if (gn) {
1007                 cmd->data[1]  = pasid;
1008                 cmd->data[2]  = CMD_INV_IOMMU_PAGES_GN_MASK;
1009         }
1010         cmd->data[3]  = tag & 0x1ff;
1011         cmd->data[3] |= (status & PPR_STATUS_MASK) << PPR_STATUS_SHIFT;
1012
1013         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_COMPLETE_PPR);
1014 }
1015
1016 static void build_inv_all(struct iommu_cmd *cmd)
1017 {
1018         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
1019         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_INV_ALL);
1020 }
1021
1022 static void build_inv_irt(struct iommu_cmd *cmd, u16 devid)
1023 {
1024         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
1025         cmd->data[0] = devid;
1026         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_INV_IRT);
1027 }
1028
1029 /*
1030  * Writes the command to the IOMMUs command buffer and informs the
1031  * hardware about the new command.
1032  */
1033 static int __iommu_queue_command_sync(struct amd_iommu *iommu,
1034                                       struct iommu_cmd *cmd,
1035                                       bool sync)
1036 {
1037         unsigned int count = 0;
1038         u32 left, next_tail;
1039
1040         next_tail = (iommu->cmd_buf_tail + sizeof(*cmd)) % CMD_BUFFER_SIZE;
1041 again:
1042         left      = (iommu->cmd_buf_head - next_tail) % CMD_BUFFER_SIZE;
1043
1044         if (left <= 0x20) {
1045                 /* Skip udelay() the first time around */
1046                 if (count++) {
1047                         if (count == LOOP_TIMEOUT) {
1048                                 pr_err("Command buffer timeout\n");
1049                                 return -EIO;
1050                         }
1051
1052                         udelay(1);
1053                 }
1054
1055                 /* Update head and recheck remaining space */
1056                 iommu->cmd_buf_head = readl(iommu->mmio_base +
1057                                             MMIO_CMD_HEAD_OFFSET);
1058
1059                 goto again;
1060         }
1061
1062         copy_cmd_to_buffer(iommu, cmd);
1063
1064         /* Do we need to make sure all commands are processed? */
1065         iommu->need_sync = sync;
1066
1067         return 0;
1068 }
1069
1070 static int iommu_queue_command_sync(struct amd_iommu *iommu,
1071                                     struct iommu_cmd *cmd,
1072                                     bool sync)
1073 {
1074         unsigned long flags;
1075         int ret;
1076
1077         raw_spin_lock_irqsave(&iommu->lock, flags);
1078         ret = __iommu_queue_command_sync(iommu, cmd, sync);
1079         raw_spin_unlock_irqrestore(&iommu->lock, flags);
1080
1081         return ret;
1082 }
1083
1084 static int iommu_queue_command(struct amd_iommu *iommu, struct iommu_cmd *cmd)
1085 {
1086         return iommu_queue_command_sync(iommu, cmd, true);
1087 }
1088
1089 /*
1090  * This function queues a completion wait command into the command
1091  * buffer of an IOMMU
1092  */
1093 static int iommu_completion_wait(struct amd_iommu *iommu)
1094 {
1095         struct iommu_cmd cmd;
1096         unsigned long flags;
1097         int ret;
1098
1099         if (!iommu->need_sync)
1100                 return 0;
1101
1102
1103         build_completion_wait(&cmd, (u64)&iommu->cmd_sem);
1104
1105         raw_spin_lock_irqsave(&iommu->lock, flags);
1106
1107         iommu->cmd_sem = 0;
1108
1109         ret = __iommu_queue_command_sync(iommu, &cmd, false);
1110         if (ret)
1111                 goto out_unlock;
1112
1113         ret = wait_on_sem(&iommu->cmd_sem);
1114
1115 out_unlock:
1116         raw_spin_unlock_irqrestore(&iommu->lock, flags);
1117
1118         return ret;
1119 }
1120
1121 static int iommu_flush_dte(struct amd_iommu *iommu, u16 devid)
1122 {
1123         struct iommu_cmd cmd;
1124
1125         build_inv_dte(&cmd, devid);
1126
1127         return iommu_queue_command(iommu, &cmd);
1128 }
1129
1130 static void amd_iommu_flush_dte_all(struct amd_iommu *iommu)
1131 {
1132         u32 devid;
1133
1134         for (devid = 0; devid <= 0xffff; ++devid)
1135                 iommu_flush_dte(iommu, devid);
1136
1137         iommu_completion_wait(iommu);
1138 }
1139
1140 /*
1141  * This function uses heavy locking and may disable irqs for some time. But
1142  * this is no issue because it is only called during resume.
1143  */
1144 static void amd_iommu_flush_tlb_all(struct amd_iommu *iommu)
1145 {
1146         u32 dom_id;
1147
1148         for (dom_id = 0; dom_id <= 0xffff; ++dom_id) {
1149                 struct iommu_cmd cmd;
1150                 build_inv_iommu_pages(&cmd, 0, CMD_INV_IOMMU_ALL_PAGES_ADDRESS,
1151                                       dom_id, 1);
1152                 iommu_queue_command(iommu, &cmd);
1153         }
1154
1155         iommu_completion_wait(iommu);
1156 }
1157
1158 static void amd_iommu_flush_all(struct amd_iommu *iommu)
1159 {
1160         struct iommu_cmd cmd;
1161
1162         build_inv_all(&cmd);
1163
1164         iommu_queue_command(iommu, &cmd);
1165         iommu_completion_wait(iommu);
1166 }
1167
1168 static void iommu_flush_irt(struct amd_iommu *iommu, u16 devid)
1169 {
1170         struct iommu_cmd cmd;
1171
1172         build_inv_irt(&cmd, devid);
1173
1174         iommu_queue_command(iommu, &cmd);
1175 }
1176
1177 static void amd_iommu_flush_irt_all(struct amd_iommu *iommu)
1178 {
1179         u32 devid;
1180
1181         for (devid = 0; devid <= MAX_DEV_TABLE_ENTRIES; devid++)
1182                 iommu_flush_irt(iommu, devid);
1183
1184         iommu_completion_wait(iommu);
1185 }
1186
1187 void iommu_flush_all_caches(struct amd_iommu *iommu)
1188 {
1189         if (iommu_feature(iommu, FEATURE_IA)) {
1190                 amd_iommu_flush_all(iommu);
1191         } else {
1192                 amd_iommu_flush_dte_all(iommu);
1193                 amd_iommu_flush_irt_all(iommu);
1194                 amd_iommu_flush_tlb_all(iommu);
1195         }
1196 }
1197
1198 /*
1199  * Command send function for flushing on-device TLB
1200  */
1201 static int device_flush_iotlb(struct iommu_dev_data *dev_data,
1202                               u64 address, size_t size)
1203 {
1204         struct amd_iommu *iommu;
1205         struct iommu_cmd cmd;
1206         int qdep;
1207
1208         qdep     = dev_data->ats.qdep;
1209         iommu    = amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid];
1210
1211         build_inv_iotlb_pages(&cmd, dev_data->devid, qdep, address, size);
1212
1213         return iommu_queue_command(iommu, &cmd);
1214 }
1215
1216 /*
1217  * Command send function for invalidating a device table entry
1218  */
1219 static int device_flush_dte(struct iommu_dev_data *dev_data)
1220 {
1221         struct amd_iommu *iommu;
1222         u16 alias;
1223         int ret;
1224
1225         iommu = amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid];
1226         alias = dev_data->alias;
1227
1228         ret = iommu_flush_dte(iommu, dev_data->devid);
1229         if (!ret && alias != dev_data->devid)
1230                 ret = iommu_flush_dte(iommu, alias);
1231         if (ret)
1232                 return ret;
1233
1234         if (dev_data->ats.enabled)
1235                 ret = device_flush_iotlb(dev_data, 0, ~0UL);
1236
1237         return ret;
1238 }
1239
1240 /*
1241  * TLB invalidation function which is called from the mapping functions.
1242  * It invalidates a single PTE if the range to flush is within a single
1243  * page. Otherwise it flushes the whole TLB of the IOMMU.
1244  */
1245 static void __domain_flush_pages(struct protection_domain *domain,
1246                                  u64 address, size_t size, int pde)
1247 {
1248         struct iommu_dev_data *dev_data;
1249         struct iommu_cmd cmd;
1250         int ret = 0, i;
1251
1252         build_inv_iommu_pages(&cmd, address, size, domain->id, pde);
1253
1254         for (i = 0; i < amd_iommu_get_num_iommus(); ++i) {
1255                 if (!domain->dev_iommu[i])
1256                         continue;
1257
1258                 /*
1259                  * Devices of this domain are behind this IOMMU
1260                  * We need a TLB flush
1261                  */
1262                 ret |= iommu_queue_command(amd_iommus[i], &cmd);
1263         }
1264
1265         list_for_each_entry(dev_data, &domain->dev_list, list) {
1266
1267                 if (!dev_data->ats.enabled)
1268                         continue;
1269
1270                 ret |= device_flush_iotlb(dev_data, address, size);
1271         }
1272
1273         WARN_ON(ret);
1274 }
1275
1276 static void domain_flush_pages(struct protection_domain *domain,
1277                                u64 address, size_t size)
1278 {
1279         __domain_flush_pages(domain, address, size, 0);
1280 }
1281
1282 /* Flush the whole IO/TLB for a given protection domain */
1283 static void domain_flush_tlb(struct protection_domain *domain)
1284 {
1285         __domain_flush_pages(domain, 0, CMD_INV_IOMMU_ALL_PAGES_ADDRESS, 0);
1286 }
1287
1288 /* Flush the whole IO/TLB for a given protection domain - including PDE */
1289 static void domain_flush_tlb_pde(struct protection_domain *domain)
1290 {
1291         __domain_flush_pages(domain, 0, CMD_INV_IOMMU_ALL_PAGES_ADDRESS, 1);
1292 }
1293
1294 static void domain_flush_complete(struct protection_domain *domain)
1295 {
1296         int i;
1297
1298         for (i = 0; i < amd_iommu_get_num_iommus(); ++i) {
1299                 if (domain && !domain->dev_iommu[i])
1300                         continue;
1301
1302                 /*
1303                  * Devices of this domain are behind this IOMMU
1304                  * We need to wait for completion of all commands.
1305                  */
1306                 iommu_completion_wait(amd_iommus[i]);
1307         }
1308 }
1309
1310
1311 /*
1312  * This function flushes the DTEs for all devices in domain
1313  */
1314 static void domain_flush_devices(struct protection_domain *domain)
1315 {
1316         struct iommu_dev_data *dev_data;
1317
1318         list_for_each_entry(dev_data, &domain->dev_list, list)
1319                 device_flush_dte(dev_data);
1320 }
1321
1322 /****************************************************************************
1323  *
1324  * The functions below are used the create the page table mappings for
1325  * unity mapped regions.
1326  *
1327  ****************************************************************************/
1328
1329 static void free_page_list(struct page *freelist)
1330 {
1331         while (freelist != NULL) {
1332                 unsigned long p = (unsigned long)page_address(freelist);
1333                 freelist = freelist->freelist;
1334                 free_page(p);
1335         }
1336 }
1337
1338 static struct page *free_pt_page(unsigned long pt, struct page *freelist)
1339 {
1340         struct page *p = virt_to_page((void *)pt);
1341
1342         p->freelist = freelist;
1343
1344         return p;
1345 }
1346
1347 #define DEFINE_FREE_PT_FN(LVL, FN)                                              \
1348 static struct page *free_pt_##LVL (unsigned long __pt, struct page *freelist)   \
1349 {                                                                               \
1350         unsigned long p;                                                        \
1351         u64 *pt;                                                                \
1352         int i;                                                                  \
1353                                                                                 \
1354         pt = (u64 *)__pt;                                                       \
1355                                                                                 \
1356         for (i = 0; i < 512; ++i) {                                             \
1357                 /* PTE present? */                                              \
1358                 if (!IOMMU_PTE_PRESENT(pt[i]))                                  \
1359                         continue;                                               \
1360                                                                                 \
1361                 /* Large PTE? */                                                \
1362                 if (PM_PTE_LEVEL(pt[i]) == 0 ||                                 \
1363                     PM_PTE_LEVEL(pt[i]) == 7)                                   \
1364                         continue;                                               \
1365                                                                                 \
1366                 p = (unsigned long)IOMMU_PTE_PAGE(pt[i]);                       \
1367                 freelist = FN(p, freelist);                                     \
1368         }                                                                       \
1369                                                                                 \
1370         return free_pt_page((unsigned long)pt, freelist);                       \
1371 }
1372
1373 DEFINE_FREE_PT_FN(l2, free_pt_page)
1374 DEFINE_FREE_PT_FN(l3, free_pt_l2)
1375 DEFINE_FREE_PT_FN(l4, free_pt_l3)
1376 DEFINE_FREE_PT_FN(l5, free_pt_l4)
1377 DEFINE_FREE_PT_FN(l6, free_pt_l5)
1378
1379 static struct page *free_sub_pt(unsigned long root, int mode,
1380                                 struct page *freelist)
1381 {
1382         switch (mode) {
1383         case PAGE_MODE_NONE:
1384         case PAGE_MODE_7_LEVEL:
1385                 break;
1386         case PAGE_MODE_1_LEVEL:
1387                 freelist = free_pt_page(root, freelist);
1388                 break;
1389         case PAGE_MODE_2_LEVEL:
1390                 freelist = free_pt_l2(root, freelist);
1391                 break;
1392         case PAGE_MODE_3_LEVEL:
1393                 freelist = free_pt_l3(root, freelist);
1394                 break;
1395         case PAGE_MODE_4_LEVEL:
1396                 freelist = free_pt_l4(root, freelist);
1397                 break;
1398         case PAGE_MODE_5_LEVEL:
1399                 freelist = free_pt_l5(root, freelist);
1400                 break;
1401         case PAGE_MODE_6_LEVEL:
1402                 freelist = free_pt_l6(root, freelist);
1403                 break;
1404         default:
1405                 BUG();
1406         }
1407
1408         return freelist;
1409 }
1410
1411 static void free_pagetable(struct protection_domain *domain)
1412 {
1413         unsigned long root = (unsigned long)domain->pt_root;
1414         struct page *freelist = NULL;
1415
1416         BUG_ON(domain->mode < PAGE_MODE_NONE ||
1417                domain->mode > PAGE_MODE_6_LEVEL);
1418
1419         free_sub_pt(root, domain->mode, freelist);
1420
1421         free_page_list(freelist);
1422 }
1423
1424 /*
1425  * This function is used to add another level to an IO page table. Adding
1426  * another level increases the size of the address space by 9 bits to a size up
1427  * to 64 bits.
1428  */
1429 static bool increase_address_space(struct protection_domain *domain,
1430                                    gfp_t gfp)
1431 {
1432         u64 *pte;
1433
1434         if (domain->mode == PAGE_MODE_6_LEVEL)
1435                 /* address space already 64 bit large */
1436                 return false;
1437
1438         pte = (void *)get_zeroed_page(gfp);
1439         if (!pte)
1440                 return false;
1441
1442         *pte             = PM_LEVEL_PDE(domain->mode,
1443                                         iommu_virt_to_phys(domain->pt_root));
1444         domain->pt_root  = pte;
1445         domain->mode    += 1;
1446         domain->updated  = true;
1447
1448         return true;
1449 }
1450
1451 static u64 *alloc_pte(struct protection_domain *domain,
1452                       unsigned long address,
1453                       unsigned long page_size,
1454                       u64 **pte_page,
1455                       gfp_t gfp)
1456 {
1457         int level, end_lvl;
1458         u64 *pte, *page;
1459
1460         BUG_ON(!is_power_of_2(page_size));
1461
1462         while (address > PM_LEVEL_SIZE(domain->mode))
1463                 increase_address_space(domain, gfp);
1464
1465         level   = domain->mode - 1;
1466         pte     = &domain->pt_root[PM_LEVEL_INDEX(level, address)];
1467         address = PAGE_SIZE_ALIGN(address, page_size);
1468         end_lvl = PAGE_SIZE_LEVEL(page_size);
1469
1470         while (level > end_lvl) {
1471                 u64 __pte, __npte;
1472                 int pte_level;
1473
1474                 __pte     = *pte;
1475                 pte_level = PM_PTE_LEVEL(__pte);
1476
1477                 if (!IOMMU_PTE_PRESENT(__pte) ||
1478                     pte_level == PAGE_MODE_7_LEVEL) {
1479                         page = (u64 *)get_zeroed_page(gfp);
1480                         if (!page)
1481                                 return NULL;
1482
1483                         __npte = PM_LEVEL_PDE(level, iommu_virt_to_phys(page));
1484
1485                         /* pte could have been changed somewhere. */
1486                         if (cmpxchg64(pte, __pte, __npte) != __pte)
1487                                 free_page((unsigned long)page);
1488                         else if (pte_level == PAGE_MODE_7_LEVEL)
1489                                 domain->updated = true;
1490
1491                         continue;
1492                 }
1493
1494                 /* No level skipping support yet */
1495                 if (pte_level != level)
1496                         return NULL;
1497
1498                 level -= 1;
1499
1500                 pte = IOMMU_PTE_PAGE(__pte);
1501
1502                 if (pte_page && level == end_lvl)
1503                         *pte_page = pte;
1504
1505                 pte = &pte[PM_LEVEL_INDEX(level, address)];
1506         }
1507
1508         return pte;
1509 }
1510
1511 /*
1512  * This function checks if there is a PTE for a given dma address. If
1513  * there is one, it returns the pointer to it.
1514  */
1515 static u64 *fetch_pte(struct protection_domain *domain,
1516                       unsigned long address,
1517                       unsigned long *page_size)
1518 {
1519         int level;
1520         u64 *pte;
1521
1522         *page_size = 0;
1523
1524         if (address > PM_LEVEL_SIZE(domain->mode))
1525                 return NULL;
1526
1527         level      =  domain->mode - 1;
1528         pte        = &domain->pt_root[PM_LEVEL_INDEX(level, address)];
1529         *page_size =  PTE_LEVEL_PAGE_SIZE(level);
1530
1531         while (level > 0) {
1532
1533                 /* Not Present */
1534                 if (!IOMMU_PTE_PRESENT(*pte))
1535                         return NULL;
1536
1537                 /* Large PTE */
1538                 if (PM_PTE_LEVEL(*pte) == 7 ||
1539                     PM_PTE_LEVEL(*pte) == 0)
1540                         break;
1541
1542                 /* No level skipping support yet */
1543                 if (PM_PTE_LEVEL(*pte) != level)
1544                         return NULL;
1545
1546                 level -= 1;
1547
1548                 /* Walk to the next level */
1549                 pte        = IOMMU_PTE_PAGE(*pte);
1550                 pte        = &pte[PM_LEVEL_INDEX(level, address)];
1551                 *page_size = PTE_LEVEL_PAGE_SIZE(level);
1552         }
1553
1554         if (PM_PTE_LEVEL(*pte) == 0x07) {
1555                 unsigned long pte_mask;
1556
1557                 /*
1558                  * If we have a series of large PTEs, make
1559                  * sure to return a pointer to the first one.
1560                  */
1561                 *page_size = pte_mask = PTE_PAGE_SIZE(*pte);
1562                 pte_mask   = ~((PAGE_SIZE_PTE_COUNT(pte_mask) << 3) - 1);
1563                 pte        = (u64 *)(((unsigned long)pte) & pte_mask);
1564         }
1565
1566         return pte;
1567 }
1568
1569 static struct page *free_clear_pte(u64 *pte, u64 pteval, struct page *freelist)
1570 {
1571         unsigned long pt;
1572         int mode;
1573
1574         while (cmpxchg64(pte, pteval, 0) != pteval) {
1575                 pr_warn("AMD-Vi: IOMMU pte changed since we read it\n");
1576                 pteval = *pte;
1577         }
1578
1579         if (!IOMMU_PTE_PRESENT(pteval))
1580                 return freelist;
1581
1582         pt   = (unsigned long)IOMMU_PTE_PAGE(pteval);
1583         mode = IOMMU_PTE_MODE(pteval);
1584
1585         return free_sub_pt(pt, mode, freelist);
1586 }
1587
1588 /*
1589  * Generic mapping functions. It maps a physical address into a DMA
1590  * address space. It allocates the page table pages if necessary.
1591  * In the future it can be extended to a generic mapping function
1592  * supporting all features of AMD IOMMU page tables like level skipping
1593  * and full 64 bit address spaces.
1594  */
1595 static int iommu_map_page(struct protection_domain *dom,
1596                           unsigned long bus_addr,
1597                           unsigned long phys_addr,
1598                           unsigned long page_size,
1599                           int prot,
1600                           gfp_t gfp)
1601 {
1602         struct page *freelist = NULL;
1603         u64 __pte, *pte;
1604         int i, count;
1605
1606         BUG_ON(!IS_ALIGNED(bus_addr, page_size));
1607         BUG_ON(!IS_ALIGNED(phys_addr, page_size));
1608
1609         if (!(prot & IOMMU_PROT_MASK))
1610                 return -EINVAL;
1611
1612         count = PAGE_SIZE_PTE_COUNT(page_size);
1613         pte   = alloc_pte(dom, bus_addr, page_size, NULL, gfp);
1614
1615         if (!pte)
1616                 return -ENOMEM;
1617
1618         for (i = 0; i < count; ++i)
1619                 freelist = free_clear_pte(&pte[i], pte[i], freelist);
1620
1621         if (freelist != NULL)
1622                 dom->updated = true;
1623
1624         if (count > 1) {
1625                 __pte = PAGE_SIZE_PTE(__sme_set(phys_addr), page_size);
1626                 __pte |= PM_LEVEL_ENC(7) | IOMMU_PTE_PR | IOMMU_PTE_FC;
1627         } else
1628                 __pte = __sme_set(phys_addr) | IOMMU_PTE_PR | IOMMU_PTE_FC;
1629
1630         if (prot & IOMMU_PROT_IR)
1631                 __pte |= IOMMU_PTE_IR;
1632         if (prot & IOMMU_PROT_IW)
1633                 __pte |= IOMMU_PTE_IW;
1634
1635         for (i = 0; i < count; ++i)
1636                 pte[i] = __pte;
1637
1638         update_domain(dom);
1639
1640         /* Everything flushed out, free pages now */
1641         free_page_list(freelist);
1642
1643         return 0;
1644 }
1645
1646 static unsigned long iommu_unmap_page(struct protection_domain *dom,
1647                                       unsigned long bus_addr,
1648                                       unsigned long page_size)
1649 {
1650         unsigned long long unmapped;
1651         unsigned long unmap_size;
1652         u64 *pte;
1653
1654         BUG_ON(!is_power_of_2(page_size));
1655
1656         unmapped = 0;
1657
1658         while (unmapped < page_size) {
1659
1660                 pte = fetch_pte(dom, bus_addr, &unmap_size);
1661
1662                 if (pte) {
1663                         int i, count;
1664
1665                         count = PAGE_SIZE_PTE_COUNT(unmap_size);
1666                         for (i = 0; i < count; i++)
1667                                 pte[i] = 0ULL;
1668                 }
1669
1670                 bus_addr  = (bus_addr & ~(unmap_size - 1)) + unmap_size;
1671                 unmapped += unmap_size;
1672         }
1673
1674         BUG_ON(unmapped && !is_power_of_2(unmapped));
1675
1676         return unmapped;
1677 }
1678
1679 /****************************************************************************
1680  *
1681  * The next functions belong to the address allocator for the dma_ops
1682  * interface functions.
1683  *
1684  ****************************************************************************/
1685
1686
1687 static unsigned long dma_ops_alloc_iova(struct device *dev,
1688                                         struct dma_ops_domain *dma_dom,
1689                                         unsigned int pages, u64 dma_mask)
1690 {
1691         unsigned long pfn = 0;
1692
1693         pages = __roundup_pow_of_two(pages);
1694
1695         if (dma_mask > DMA_BIT_MASK(32))
1696                 pfn = alloc_iova_fast(&dma_dom->iovad, pages,
1697                                       IOVA_PFN(DMA_BIT_MASK(32)), false);
1698
1699         if (!pfn)
1700                 pfn = alloc_iova_fast(&dma_dom->iovad, pages,
1701                                       IOVA_PFN(dma_mask), true);
1702
1703         return (pfn << PAGE_SHIFT);
1704 }
1705
1706 static void dma_ops_free_iova(struct dma_ops_domain *dma_dom,
1707                               unsigned long address,
1708                               unsigned int pages)
1709 {
1710         pages = __roundup_pow_of_two(pages);
1711         address >>= PAGE_SHIFT;
1712
1713         free_iova_fast(&dma_dom->iovad, address, pages);
1714 }
1715
1716 /****************************************************************************
1717  *
1718  * The next functions belong to the domain allocation. A domain is
1719  * allocated for every IOMMU as the default domain. If device isolation
1720  * is enabled, every device get its own domain. The most important thing
1721  * about domains is the page table mapping the DMA address space they
1722  * contain.
1723  *
1724  ****************************************************************************/
1725
1726 static u16 domain_id_alloc(void)
1727 {
1728         int id;
1729
1730         spin_lock(&pd_bitmap_lock);
1731         id = find_first_zero_bit(amd_iommu_pd_alloc_bitmap, MAX_DOMAIN_ID);
1732         BUG_ON(id == 0);
1733         if (id > 0 && id < MAX_DOMAIN_ID)
1734                 __set_bit(id, amd_iommu_pd_alloc_bitmap);
1735         else
1736                 id = 0;
1737         spin_unlock(&pd_bitmap_lock);
1738
1739         return id;
1740 }
1741
1742 static void domain_id_free(int id)
1743 {
1744         spin_lock(&pd_bitmap_lock);
1745         if (id > 0 && id < MAX_DOMAIN_ID)
1746                 __clear_bit(id, amd_iommu_pd_alloc_bitmap);
1747         spin_unlock(&pd_bitmap_lock);
1748 }
1749
1750 static void free_gcr3_tbl_level1(u64 *tbl)
1751 {
1752         u64 *ptr;
1753         int i;
1754
1755         for (i = 0; i < 512; ++i) {
1756                 if (!(tbl[i] & GCR3_VALID))
1757                         continue;
1758
1759                 ptr = iommu_phys_to_virt(tbl[i] & PAGE_MASK);
1760
1761                 free_page((unsigned long)ptr);
1762         }
1763 }
1764
1765 static void free_gcr3_tbl_level2(u64 *tbl)
1766 {
1767         u64 *ptr;
1768         int i;
1769
1770         for (i = 0; i < 512; ++i) {
1771                 if (!(tbl[i] & GCR3_VALID))
1772                         continue;
1773
1774                 ptr = iommu_phys_to_virt(tbl[i] & PAGE_MASK);
1775
1776                 free_gcr3_tbl_level1(ptr);
1777         }
1778 }
1779
1780 static void free_gcr3_table(struct protection_domain *domain)
1781 {
1782         if (domain->glx == 2)
1783                 free_gcr3_tbl_level2(domain->gcr3_tbl);
1784         else if (domain->glx == 1)
1785                 free_gcr3_tbl_level1(domain->gcr3_tbl);
1786         else
1787                 BUG_ON(domain->glx != 0);
1788
1789         free_page((unsigned long)domain->gcr3_tbl);
1790 }
1791
1792 static void dma_ops_domain_flush_tlb(struct dma_ops_domain *dom)
1793 {
1794         domain_flush_tlb(&dom->domain);
1795         domain_flush_complete(&dom->domain);
1796 }
1797
1798 static void iova_domain_flush_tlb(struct iova_domain *iovad)
1799 {
1800         struct dma_ops_domain *dom;
1801
1802         dom = container_of(iovad, struct dma_ops_domain, iovad);
1803
1804         dma_ops_domain_flush_tlb(dom);
1805 }
1806
1807 /*
1808  * Free a domain, only used if something went wrong in the
1809  * allocation path and we need to free an already allocated page table
1810  */
1811 static void dma_ops_domain_free(struct dma_ops_domain *dom)
1812 {
1813         if (!dom)
1814                 return;
1815
1816         put_iova_domain(&dom->iovad);
1817
1818         free_pagetable(&dom->domain);
1819
1820         if (dom->domain.id)
1821                 domain_id_free(dom->domain.id);
1822
1823         kfree(dom);
1824 }
1825
1826 /*
1827  * Allocates a new protection domain usable for the dma_ops functions.
1828  * It also initializes the page table and the address allocator data
1829  * structures required for the dma_ops interface
1830  */
1831 static struct dma_ops_domain *dma_ops_domain_alloc(void)
1832 {
1833         struct dma_ops_domain *dma_dom;
1834
1835         dma_dom = kzalloc(sizeof(struct dma_ops_domain), GFP_KERNEL);
1836         if (!dma_dom)
1837                 return NULL;
1838
1839         if (protection_domain_init(&dma_dom->domain))
1840                 goto free_dma_dom;
1841
1842         dma_dom->domain.mode = PAGE_MODE_3_LEVEL;
1843         dma_dom->domain.pt_root = (void *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
1844         dma_dom->domain.flags = PD_DMA_OPS_MASK;
1845         if (!dma_dom->domain.pt_root)
1846                 goto free_dma_dom;
1847
1848         init_iova_domain(&dma_dom->iovad, PAGE_SIZE, IOVA_START_PFN);
1849
1850         if (init_iova_flush_queue(&dma_dom->iovad, iova_domain_flush_tlb, NULL))
1851                 goto free_dma_dom;
1852
1853         /* Initialize reserved ranges */
1854         copy_reserved_iova(&reserved_iova_ranges, &dma_dom->iovad);
1855
1856         return dma_dom;
1857
1858 free_dma_dom:
1859         dma_ops_domain_free(dma_dom);
1860
1861         return NULL;
1862 }
1863
1864 /*
1865  * little helper function to check whether a given protection domain is a
1866  * dma_ops domain
1867  */
1868 static bool dma_ops_domain(struct protection_domain *domain)
1869 {
1870         return domain->flags & PD_DMA_OPS_MASK;
1871 }
1872
1873 static void set_dte_entry(u16 devid, struct protection_domain *domain,
1874                           bool ats, bool ppr)
1875 {
1876         u64 pte_root = 0;
1877         u64 flags = 0;
1878
1879         if (domain->mode != PAGE_MODE_NONE)
1880                 pte_root = iommu_virt_to_phys(domain->pt_root);
1881
1882         pte_root |= (domain->mode & DEV_ENTRY_MODE_MASK)
1883                     << DEV_ENTRY_MODE_SHIFT;
1884         pte_root |= DTE_FLAG_IR | DTE_FLAG_IW | DTE_FLAG_V | DTE_FLAG_TV;
1885
1886         flags = amd_iommu_dev_table[devid].data[1];
1887
1888         if (ats)
1889                 flags |= DTE_FLAG_IOTLB;
1890
1891         if (ppr) {
1892                 struct amd_iommu *iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
1893
1894                 if (iommu_feature(iommu, FEATURE_EPHSUP))
1895                         pte_root |= 1ULL << DEV_ENTRY_PPR;
1896         }
1897
1898         if (domain->flags & PD_IOMMUV2_MASK) {
1899                 u64 gcr3 = iommu_virt_to_phys(domain->gcr3_tbl);
1900                 u64 glx  = domain->glx;
1901                 u64 tmp;
1902
1903                 pte_root |= DTE_FLAG_GV;
1904                 pte_root |= (glx & DTE_GLX_MASK) << DTE_GLX_SHIFT;
1905
1906                 /* First mask out possible old values for GCR3 table */
1907                 tmp = DTE_GCR3_VAL_B(~0ULL) << DTE_GCR3_SHIFT_B;
1908                 flags    &= ~tmp;
1909
1910                 tmp = DTE_GCR3_VAL_C(~0ULL) << DTE_GCR3_SHIFT_C;
1911                 flags    &= ~tmp;
1912
1913                 /* Encode GCR3 table into DTE */
1914                 tmp = DTE_GCR3_VAL_A(gcr3) << DTE_GCR3_SHIFT_A;
1915                 pte_root |= tmp;
1916
1917                 tmp = DTE_GCR3_VAL_B(gcr3) << DTE_GCR3_SHIFT_B;
1918                 flags    |= tmp;
1919
1920                 tmp = DTE_GCR3_VAL_C(gcr3) << DTE_GCR3_SHIFT_C;
1921                 flags    |= tmp;
1922         }
1923
1924         flags &= ~DEV_DOMID_MASK;
1925         flags |= domain->id;
1926
1927         amd_iommu_dev_table[devid].data[1]  = flags;
1928         amd_iommu_dev_table[devid].data[0]  = pte_root;
1929 }
1930
1931 static void clear_dte_entry(u16 devid)
1932 {
1933         /* remove entry from the device table seen by the hardware */
1934         amd_iommu_dev_table[devid].data[0]  = DTE_FLAG_V | DTE_FLAG_TV;
1935         amd_iommu_dev_table[devid].data[1] &= DTE_FLAG_MASK;
1936
1937         amd_iommu_apply_erratum_63(devid);
1938 }
1939
1940 static void do_attach(struct iommu_dev_data *dev_data,
1941                       struct protection_domain *domain)
1942 {
1943         struct amd_iommu *iommu;
1944         u16 alias;
1945         bool ats;
1946
1947         iommu = amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid];
1948         alias = dev_data->alias;
1949         ats   = dev_data->ats.enabled;
1950
1951         /* Update data structures */
1952         dev_data->domain = domain;
1953         list_add(&dev_data->list, &domain->dev_list);
1954
1955         /* Do reference counting */
1956         domain->dev_iommu[iommu->index] += 1;
1957         domain->dev_cnt                 += 1;
1958
1959         /* Update device table */
1960         set_dte_entry(dev_data->devid, domain, ats, dev_data->iommu_v2);
1961         if (alias != dev_data->devid)
1962                 set_dte_entry(alias, domain, ats, dev_data->iommu_v2);
1963
1964         device_flush_dte(dev_data);
1965 }
1966
1967 static void do_detach(struct iommu_dev_data *dev_data)
1968 {
1969         struct protection_domain *domain = dev_data->domain;
1970         struct amd_iommu *iommu;
1971         u16 alias;
1972
1973         iommu = amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid];
1974         alias = dev_data->alias;
1975
1976         /* Update data structures */
1977         dev_data->domain = NULL;
1978         list_del(&dev_data->list);
1979         clear_dte_entry(dev_data->devid);
1980         if (alias != dev_data->devid)
1981                 clear_dte_entry(alias);
1982
1983         /* Flush the DTE entry */
1984         device_flush_dte(dev_data);
1985
1986         /* Flush IOTLB */
1987         domain_flush_tlb_pde(domain);
1988
1989         /* Wait for the flushes to finish */
1990         domain_flush_complete(domain);
1991
1992         /* decrease reference counters - needs to happen after the flushes */
1993         domain->dev_iommu[iommu->index] -= 1;
1994         domain->dev_cnt                 -= 1;
1995 }
1996
1997 /*
1998  * If a device is not yet associated with a domain, this function makes the
1999  * device visible in the domain
2000  */
2001 static int __attach_device(struct iommu_dev_data *dev_data,
2002                            struct protection_domain *domain)
2003 {
2004         int ret;
2005
2006         /* lock domain */
2007         spin_lock(&domain->lock);
2008
2009         ret = -EBUSY;
2010         if (dev_data->domain != NULL)
2011                 goto out_unlock;
2012
2013         /* Attach alias group root */
2014         do_attach(dev_data, domain);
2015
2016         ret = 0;
2017
2018 out_unlock:
2019
2020         /* ready */
2021         spin_unlock(&domain->lock);
2022
2023         return ret;
2024 }
2025
2026
2027 static void pdev_iommuv2_disable(struct pci_dev *pdev)
2028 {
2029         pci_disable_ats(pdev);
2030         pci_disable_pri(pdev);
2031         pci_disable_pasid(pdev);
2032 }
2033
2034 /* FIXME: Change generic reset-function to do the same */
2035 static int pri_reset_while_enabled(struct pci_dev *pdev)
2036 {
2037         u16 control;
2038         int pos;
2039
2040         pos = pci_find_ext_capability(pdev, PCI_EXT_CAP_ID_PRI);
2041         if (!pos)
2042                 return -EINVAL;
2043
2044         pci_read_config_word(pdev, pos + PCI_PRI_CTRL, &control);
2045         control |= PCI_PRI_CTRL_RESET;
2046         pci_write_config_word(pdev, pos + PCI_PRI_CTRL, control);
2047
2048         return 0;
2049 }
2050
2051 static int pdev_iommuv2_enable(struct pci_dev *pdev)
2052 {
2053         bool reset_enable;
2054         int reqs, ret;
2055
2056         /* FIXME: Hardcode number of outstanding requests for now */
2057         reqs = 32;
2058         if (pdev_pri_erratum(pdev, AMD_PRI_DEV_ERRATUM_LIMIT_REQ_ONE))
2059                 reqs = 1;
2060         reset_enable = pdev_pri_erratum(pdev, AMD_PRI_DEV_ERRATUM_ENABLE_RESET);
2061
2062         /* Only allow access to user-accessible pages */
2063         ret = pci_enable_pasid(pdev, 0);
2064         if (ret)
2065                 goto out_err;
2066
2067         /* First reset the PRI state of the device */
2068         ret = pci_reset_pri(pdev);
2069         if (ret)
2070                 goto out_err;
2071
2072         /* Enable PRI */
2073         ret = pci_enable_pri(pdev, reqs);
2074         if (ret)
2075                 goto out_err;
2076
2077         if (reset_enable) {
2078                 ret = pri_reset_while_enabled(pdev);
2079                 if (ret)
2080                         goto out_err;
2081         }
2082
2083         ret = pci_enable_ats(pdev, PAGE_SHIFT);
2084         if (ret)
2085                 goto out_err;
2086
2087         return 0;
2088
2089 out_err:
2090         pci_disable_pri(pdev);
2091         pci_disable_pasid(pdev);
2092
2093         return ret;
2094 }
2095
2096 /*
2097  * If a device is not yet associated with a domain, this function makes the
2098  * device visible in the domain
2099  */
2100 static int attach_device(struct device *dev,
2101                          struct protection_domain *domain)
2102 {
2103         struct pci_dev *pdev;
2104         struct iommu_dev_data *dev_data;
2105         unsigned long flags;
2106         int ret;
2107
2108         dev_data = get_dev_data(dev);
2109
2110         if (!dev_is_pci(dev))
2111                 goto skip_ats_check;
2112
2113         pdev = to_pci_dev(dev);
2114         if (domain->flags & PD_IOMMUV2_MASK) {
2115                 if (!dev_data->passthrough)
2116                         return -EINVAL;
2117
2118                 if (dev_data->iommu_v2) {
2119                         if (pdev_iommuv2_enable(pdev) != 0)
2120                                 return -EINVAL;
2121
2122                         dev_data->ats.enabled = true;
2123                         dev_data->ats.qdep    = pci_ats_queue_depth(pdev);
2124                         dev_data->pri_tlp     = pci_prg_resp_pasid_required(pdev);
2125                 }
2126         } else if (amd_iommu_iotlb_sup &&
2127                    pci_enable_ats(pdev, PAGE_SHIFT) == 0) {
2128                 dev_data->ats.enabled = true;
2129                 dev_data->ats.qdep    = pci_ats_queue_depth(pdev);
2130         }
2131
2132 skip_ats_check:
2133         spin_lock_irqsave(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
2134         ret = __attach_device(dev_data, domain);
2135         spin_unlock_irqrestore(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
2136
2137         /*
2138          * We might boot into a crash-kernel here. The crashed kernel
2139          * left the caches in the IOMMU dirty. So we have to flush
2140          * here to evict all dirty stuff.
2141          */
2142         domain_flush_tlb_pde(domain);
2143
2144         return ret;
2145 }
2146
2147 /*
2148  * Removes a device from a protection domain (unlocked)
2149  */
2150 static void __detach_device(struct iommu_dev_data *dev_data)
2151 {
2152         struct protection_domain *domain;
2153
2154         domain = dev_data->domain;
2155
2156         spin_lock(&domain->lock);
2157
2158         do_detach(dev_data);
2159
2160         spin_unlock(&domain->lock);
2161 }
2162
2163 /*
2164  * Removes a device from a protection domain (with devtable_lock held)
2165  */
2166 static void detach_device(struct device *dev)
2167 {
2168         struct protection_domain *domain;
2169         struct iommu_dev_data *dev_data;
2170         unsigned long flags;
2171
2172         dev_data = get_dev_data(dev);
2173         domain   = dev_data->domain;
2174
2175         /*
2176          * First check if the device is still attached. It might already
2177          * be detached from its domain because the generic
2178          * iommu_detach_group code detached it and we try again here in
2179          * our alias handling.
2180          */
2181         if (WARN_ON(!dev_data->domain))
2182                 return;
2183
2184         /* lock device table */
2185         spin_lock_irqsave(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
2186         __detach_device(dev_data);
2187         spin_unlock_irqrestore(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
2188
2189         if (!dev_is_pci(dev))
2190                 return;
2191
2192         if (domain->flags & PD_IOMMUV2_MASK && dev_data->iommu_v2)
2193                 pdev_iommuv2_disable(to_pci_dev(dev));
2194         else if (dev_data->ats.enabled)
2195                 pci_disable_ats(to_pci_dev(dev));
2196
2197         dev_data->ats.enabled = false;
2198 }
2199
2200 static int amd_iommu_add_device(struct device *dev)
2201 {
2202         struct iommu_dev_data *dev_data;
2203         struct iommu_domain *domain;
2204         struct amd_iommu *iommu;
2205         int ret, devid;
2206
2207         if (!check_device(dev) || get_dev_data(dev))
2208                 return 0;
2209
2210         devid = get_device_id(dev);
2211         if (devid < 0)
2212                 return devid;
2213
2214         iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
2215
2216         ret = iommu_init_device(dev);
2217         if (ret) {
2218                 if (ret != -ENOTSUPP)
2219                         dev_err(dev, "Failed to initialize - trying to proceed anyway\n");
2220
2221                 iommu_ignore_device(dev);
2222                 dev->dma_ops = NULL;
2223                 goto out;
2224         }
2225         init_iommu_group(dev);
2226
2227         dev_data = get_dev_data(dev);
2228
2229         BUG_ON(!dev_data);
2230
2231         if (iommu_pass_through || dev_data->iommu_v2)
2232                 iommu_request_dm_for_dev(dev);
2233
2234         /* Domains are initialized for this device - have a look what we ended up with */
2235         domain = iommu_get_domain_for_dev(dev);
2236         if (domain->type == IOMMU_DOMAIN_IDENTITY)
2237                 dev_data->passthrough = true;
2238         else
2239                 dev->dma_ops = &amd_iommu_dma_ops;
2240
2241 out:
2242         iommu_completion_wait(iommu);
2243
2244         return 0;
2245 }
2246
2247 static void amd_iommu_remove_device(struct device *dev)
2248 {
2249         struct amd_iommu *iommu;
2250         int devid;
2251
2252         if (!check_device(dev))
2253                 return;
2254
2255         devid = get_device_id(dev);
2256         if (devid < 0)
2257                 return;
2258
2259         iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
2260
2261         iommu_uninit_device(dev);
2262         iommu_completion_wait(iommu);
2263 }
2264
2265 static struct iommu_group *amd_iommu_device_group(struct device *dev)
2266 {
2267         if (dev_is_pci(dev))
2268                 return pci_device_group(dev);
2269
2270         return acpihid_device_group(dev);
2271 }
2272
2273 /*****************************************************************************
2274  *
2275  * The next functions belong to the dma_ops mapping/unmapping code.
2276  *
2277  *****************************************************************************/
2278
2279 /*
2280  * In the dma_ops path we only have the struct device. This function
2281  * finds the corresponding IOMMU, the protection domain and the
2282  * requestor id for a given device.
2283  * If the device is not yet associated with a domain this is also done
2284  * in this function.
2285  */
2286 static struct protection_domain *get_domain(struct device *dev)
2287 {
2288         struct protection_domain *domain;
2289         struct iommu_domain *io_domain;
2290
2291         if (!check_device(dev))
2292                 return ERR_PTR(-EINVAL);
2293
2294         domain = get_dev_data(dev)->domain;
2295         if (domain == NULL && get_dev_data(dev)->defer_attach) {
2296                 get_dev_data(dev)->defer_attach = false;
2297                 io_domain = iommu_get_domain_for_dev(dev);
2298                 domain = to_pdomain(io_domain);
2299                 attach_device(dev, domain);
2300         }
2301         if (domain == NULL)
2302                 return ERR_PTR(-EBUSY);
2303
2304         if (!dma_ops_domain(domain))
2305                 return ERR_PTR(-EBUSY);
2306
2307         return domain;
2308 }
2309
2310 static void update_device_table(struct protection_domain *domain)
2311 {
2312         struct iommu_dev_data *dev_data;
2313
2314         list_for_each_entry(dev_data, &domain->dev_list, list) {
2315                 set_dte_entry(dev_data->devid, domain, dev_data->ats.enabled,
2316                               dev_data->iommu_v2);
2317
2318                 if (dev_data->devid == dev_data->alias)
2319                         continue;
2320
2321                 /* There is an alias, update device table entry for it */
2322                 set_dte_entry(dev_data->alias, domain, dev_data->ats.enabled,
2323                               dev_data->iommu_v2);
2324         }
2325 }
2326
2327 static void update_domain(struct protection_domain *domain)
2328 {
2329         if (!domain->updated)
2330                 return;
2331
2332         update_device_table(domain);
2333
2334         domain_flush_devices(domain);
2335         domain_flush_tlb_pde(domain);
2336
2337         domain->updated = false;
2338 }
2339
2340 static int dir2prot(enum dma_data_direction direction)
2341 {
2342         if (direction == DMA_TO_DEVICE)
2343                 return IOMMU_PROT_IR;
2344         else if (direction == DMA_FROM_DEVICE)
2345                 return IOMMU_PROT_IW;
2346         else if (direction == DMA_BIDIRECTIONAL)
2347                 return IOMMU_PROT_IW | IOMMU_PROT_IR;
2348         else
2349                 return 0;
2350 }
2351
2352 /*
2353  * This function contains common code for mapping of a physically
2354  * contiguous memory region into DMA address space. It is used by all
2355  * mapping functions provided with this IOMMU driver.
2356  * Must be called with the domain lock held.
2357  */
2358 static dma_addr_t __map_single(struct device *dev,
2359                                struct dma_ops_domain *dma_dom,
2360                                phys_addr_t paddr,
2361                                size_t size,
2362                                enum dma_data_direction direction,
2363                                u64 dma_mask)
2364 {
2365         dma_addr_t offset = paddr & ~PAGE_MASK;
2366         dma_addr_t address, start, ret;
2367         unsigned int pages;
2368         int prot = 0;
2369         int i;
2370
2371         pages = iommu_num_pages(paddr, size, PAGE_SIZE);
2372         paddr &= PAGE_MASK;
2373
2374         address = dma_ops_alloc_iova(dev, dma_dom, pages, dma_mask);
2375         if (!address)
2376                 goto out;
2377
2378         prot = dir2prot(direction);
2379
2380         start = address;
2381         for (i = 0; i < pages; ++i) {
2382                 ret = iommu_map_page(&dma_dom->domain, start, paddr,
2383                                      PAGE_SIZE, prot, GFP_ATOMIC);
2384                 if (ret)
2385                         goto out_unmap;
2386
2387                 paddr += PAGE_SIZE;
2388                 start += PAGE_SIZE;
2389         }
2390         address += offset;
2391
2392         if (unlikely(amd_iommu_np_cache)) {
2393                 domain_flush_pages(&dma_dom->domain, address, size);
2394                 domain_flush_complete(&dma_dom->domain);
2395         }
2396
2397 out:
2398         return address;
2399
2400 out_unmap:
2401
2402         for (--i; i >= 0; --i) {
2403                 start -= PAGE_SIZE;
2404                 iommu_unmap_page(&dma_dom->domain, start, PAGE_SIZE);
2405         }
2406
2407         domain_flush_tlb(&dma_dom->domain);
2408         domain_flush_complete(&dma_dom->domain);
2409
2410         dma_ops_free_iova(dma_dom, address, pages);
2411
2412         return DMA_MAPPING_ERROR;
2413 }
2414
2415 /*
2416  * Does the reverse of the __map_single function. Must be called with
2417  * the domain lock held too
2418  */
2419 static void __unmap_single(struct dma_ops_domain *dma_dom,
2420                            dma_addr_t dma_addr,
2421                            size_t size,
2422                            int dir)
2423 {
2424         dma_addr_t i, start;
2425         unsigned int pages;
2426
2427         pages = iommu_num_pages(dma_addr, size, PAGE_SIZE);
2428         dma_addr &= PAGE_MASK;
2429         start = dma_addr;
2430
2431         for (i = 0; i < pages; ++i) {
2432                 iommu_unmap_page(&dma_dom->domain, start, PAGE_SIZE);
2433                 start += PAGE_SIZE;
2434         }
2435
2436         if (amd_iommu_unmap_flush) {
2437                 domain_flush_tlb(&dma_dom->domain);
2438                 domain_flush_complete(&dma_dom->domain);
2439                 dma_ops_free_iova(dma_dom, dma_addr, pages);
2440         } else {
2441                 pages = __roundup_pow_of_two(pages);
2442                 queue_iova(&dma_dom->iovad, dma_addr >> PAGE_SHIFT, pages, 0);
2443         }
2444 }
2445
2446 /*
2447  * The exported map_single function for dma_ops.
2448  */
2449 static dma_addr_t map_page(struct device *dev, struct page *page,
2450                            unsigned long offset, size_t size,
2451                            enum dma_data_direction dir,
2452                            unsigned long attrs)
2453 {
2454         phys_addr_t paddr = page_to_phys(page) + offset;
2455         struct protection_domain *domain;
2456         struct dma_ops_domain *dma_dom;
2457         u64 dma_mask;
2458
2459         domain = get_domain(dev);
2460         if (PTR_ERR(domain) == -EINVAL)
2461                 return (dma_addr_t)paddr;
2462         else if (IS_ERR(domain))
2463                 return DMA_MAPPING_ERROR;
2464
2465         dma_mask = *dev->dma_mask;
2466         dma_dom = to_dma_ops_domain(domain);
2467
2468         return __map_single(dev, dma_dom, paddr, size, dir, dma_mask);
2469 }
2470
2471 /*
2472  * The exported unmap_single function for dma_ops.
2473  */
2474 static void unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
2475                        enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
2476 {
2477         struct protection_domain *domain;
2478         struct dma_ops_domain *dma_dom;
2479
2480         domain = get_domain(dev);
2481         if (IS_ERR(domain))
2482                 return;
2483
2484         dma_dom = to_dma_ops_domain(domain);
2485
2486         __unmap_single(dma_dom, dma_addr, size, dir);
2487 }
2488
2489 static int sg_num_pages(struct device *dev,
2490                         struct scatterlist *sglist,
2491                         int nelems)
2492 {
2493         unsigned long mask, boundary_size;
2494         struct scatterlist *s;
2495         int i, npages = 0;
2496
2497         mask          = dma_get_seg_boundary(dev);
2498         boundary_size = mask + 1 ? ALIGN(mask + 1, PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT :
2499                                    1UL << (BITS_PER_LONG - PAGE_SHIFT);
2500
2501         for_each_sg(sglist, s, nelems, i) {
2502                 int p, n;
2503
2504                 s->dma_address = npages << PAGE_SHIFT;
2505                 p = npages % boundary_size;
2506                 n = iommu_num_pages(sg_phys(s), s->length, PAGE_SIZE);
2507                 if (p + n > boundary_size)
2508                         npages += boundary_size - p;
2509                 npages += n;
2510         }
2511
2512         return npages;
2513 }
2514
2515 /*
2516  * The exported map_sg function for dma_ops (handles scatter-gather
2517  * lists).
2518  */
2519 static int map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sglist,
2520                   int nelems, enum dma_data_direction direction,
2521                   unsigned long attrs)
2522 {
2523         int mapped_pages = 0, npages = 0, prot = 0, i;
2524         struct protection_domain *domain;
2525         struct dma_ops_domain *dma_dom;
2526         struct scatterlist *s;
2527         unsigned long address;
2528         u64 dma_mask;
2529         int ret;
2530
2531         domain = get_domain(dev);
2532         if (IS_ERR(domain))
2533                 return 0;
2534
2535         dma_dom  = to_dma_ops_domain(domain);
2536         dma_mask = *dev->dma_mask;
2537
2538         npages = sg_num_pages(dev, sglist, nelems);
2539
2540         address = dma_ops_alloc_iova(dev, dma_dom, npages, dma_mask);
2541         if (address == DMA_MAPPING_ERROR)
2542                 goto out_err;
2543
2544         prot = dir2prot(direction);
2545
2546         /* Map all sg entries */
2547         for_each_sg(sglist, s, nelems, i) {
2548                 int j, pages = iommu_num_pages(sg_phys(s), s->length, PAGE_SIZE);
2549
2550                 for (j = 0; j < pages; ++j) {
2551                         unsigned long bus_addr, phys_addr;
2552
2553                         bus_addr  = address + s->dma_address + (j << PAGE_SHIFT);
2554                         phys_addr = (sg_phys(s) & PAGE_MASK) + (j << PAGE_SHIFT);
2555                         ret = iommu_map_page(domain, bus_addr, phys_addr, PAGE_SIZE, prot, GFP_ATOMIC);
2556                         if (ret)
2557                                 goto out_unmap;
2558
2559                         mapped_pages += 1;
2560                 }
2561         }
2562
2563         /* Everything is mapped - write the right values into s->dma_address */
2564         for_each_sg(sglist, s, nelems, i) {
2565                 /*
2566                  * Add in the remaining piece of the scatter-gather offset that
2567                  * was masked out when we were determining the physical address
2568                  * via (sg_phys(s) & PAGE_MASK) earlier.
2569                  */
2570                 s->dma_address += address + (s->offset & ~PAGE_MASK);
2571                 s->dma_length   = s->length;
2572         }
2573
2574         return nelems;
2575
2576 out_unmap:
2577         dev_err(dev, "IOMMU mapping error in map_sg (io-pages: %d reason: %d)\n",
2578                 npages, ret);
2579
2580         for_each_sg(sglist, s, nelems, i) {
2581                 int j, pages = iommu_num_pages(sg_phys(s), s->length, PAGE_SIZE);
2582
2583                 for (j = 0; j < pages; ++j) {
2584                         unsigned long bus_addr;
2585
2586                         bus_addr  = address + s->dma_address + (j << PAGE_SHIFT);
2587                         iommu_unmap_page(domain, bus_addr, PAGE_SIZE);
2588
2589                         if (--mapped_pages == 0)
2590                                 goto out_free_iova;
2591                 }
2592         }
2593
2594 out_free_iova:
2595         free_iova_fast(&dma_dom->iovad, address >> PAGE_SHIFT, npages);
2596
2597 out_err:
2598         return 0;
2599 }
2600
2601 /*
2602  * The exported map_sg function for dma_ops (handles scatter-gather
2603  * lists).
2604  */
2605 static void unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sglist,
2606                      int nelems, enum dma_data_direction dir,
2607                      unsigned long attrs)
2608 {
2609         struct protection_domain *domain;
2610         struct dma_ops_domain *dma_dom;
2611         unsigned long startaddr;
2612         int npages = 2;
2613
2614         domain = get_domain(dev);
2615         if (IS_ERR(domain))
2616                 return;
2617
2618         startaddr = sg_dma_address(sglist) & PAGE_MASK;
2619         dma_dom   = to_dma_ops_domain(domain);
2620         npages    = sg_num_pages(dev, sglist, nelems);
2621
2622         __unmap_single(dma_dom, startaddr, npages << PAGE_SHIFT, dir);
2623 }
2624
2625 /*
2626  * The exported alloc_coherent function for dma_ops.
2627  */
2628 static void *alloc_coherent(struct device *dev, size_t size,
2629                             dma_addr_t *dma_addr, gfp_t flag,
2630                             unsigned long attrs)
2631 {
2632         u64 dma_mask = dev->coherent_dma_mask;
2633         struct protection_domain *domain;
2634         struct dma_ops_domain *dma_dom;
2635         struct page *page;
2636
2637         domain = get_domain(dev);
2638         if (PTR_ERR(domain) == -EINVAL) {
2639                 page = alloc_pages(flag, get_order(size));
2640                 *dma_addr = page_to_phys(page);
2641                 return page_address(page);
2642         } else if (IS_ERR(domain))
2643                 return NULL;
2644
2645         dma_dom   = to_dma_ops_domain(domain);
2646         size      = PAGE_ALIGN(size);
2647         dma_mask  = dev->coherent_dma_mask;
2648         flag     &= ~(__GFP_DMA | __GFP_HIGHMEM | __GFP_DMA32);
2649         flag     |= __GFP_ZERO;
2650
2651         page = alloc_pages(flag | __GFP_NOWARN,  get_order(size));
2652         if (!page) {
2653                 if (!gfpflags_allow_blocking(flag))
2654                         return NULL;
2655
2656                 page = dma_alloc_from_contiguous(dev, size >> PAGE_SHIFT,
2657                                         get_order(size), flag & __GFP_NOWARN);
2658                 if (!page)
2659                         return NULL;
2660         }
2661
2662         if (!dma_mask)
2663                 dma_mask = *dev->dma_mask;
2664
2665         *dma_addr = __map_single(dev, dma_dom, page_to_phys(page),
2666                                  size, DMA_BIDIRECTIONAL, dma_mask);
2667
2668         if (*dma_addr == DMA_MAPPING_ERROR)
2669                 goto out_free;
2670
2671         return page_address(page);
2672
2673 out_free:
2674
2675         if (!dma_release_from_contiguous(dev, page, size >> PAGE_SHIFT))
2676                 __free_pages(page, get_order(size));
2677
2678         return NULL;
2679 }
2680
2681 /*
2682  * The exported free_coherent function for dma_ops.
2683  */
2684 static void free_coherent(struct device *dev, size_t size,
2685                           void *virt_addr, dma_addr_t dma_addr,
2686                           unsigned long attrs)
2687 {
2688         struct protection_domain *domain;
2689         struct dma_ops_domain *dma_dom;
2690         struct page *page;
2691
2692         page = virt_to_page(virt_addr);
2693         size = PAGE_ALIGN(size);
2694
2695         domain = get_domain(dev);
2696         if (IS_ERR(domain))
2697                 goto free_mem;
2698
2699         dma_dom = to_dma_ops_domain(domain);
2700
2701         __unmap_single(dma_dom, dma_addr, size, DMA_BIDIRECTIONAL);
2702
2703 free_mem:
2704         if (!dma_release_from_contiguous(dev, page, size >> PAGE_SHIFT))
2705                 __free_pages(page, get_order(size));
2706 }
2707
2708 /*
2709  * This function is called by the DMA layer to find out if we can handle a
2710  * particular device. It is part of the dma_ops.
2711  */
2712 static int amd_iommu_dma_supported(struct device *dev, u64 mask)
2713 {
2714         if (!dma_direct_supported(dev, mask))
2715                 return 0;
2716         return check_device(dev);
2717 }
2718
2719 static const struct dma_map_ops amd_iommu_dma_ops = {
2720         .alloc          = alloc_coherent,
2721         .free           = free_coherent,
2722         .map_page       = map_page,
2723         .unmap_page     = unmap_page,
2724         .map_sg         = map_sg,
2725         .unmap_sg       = unmap_sg,
2726         .dma_supported  = amd_iommu_dma_supported,
2727 };
2728
2729 static int init_reserved_iova_ranges(void)
2730 {
2731         struct pci_dev *pdev = NULL;
2732         struct iova *val;
2733
2734         init_iova_domain(&reserved_iova_ranges, PAGE_SIZE, IOVA_START_PFN);
2735
2736         lockdep_set_class(&reserved_iova_ranges.iova_rbtree_lock,
2737                           &reserved_rbtree_key);
2738
2739         /* MSI memory range */
2740         val = reserve_iova(&reserved_iova_ranges,
2741                            IOVA_PFN(MSI_RANGE_START), IOVA_PFN(MSI_RANGE_END));
2742         if (!val) {
2743                 pr_err("Reserving MSI range failed\n");
2744                 return -ENOMEM;
2745         }
2746
2747         /* HT memory range */
2748         val = reserve_iova(&reserved_iova_ranges,
2749                            IOVA_PFN(HT_RANGE_START), IOVA_PFN(HT_RANGE_END));
2750         if (!val) {
2751                 pr_err("Reserving HT range failed\n");
2752                 return -ENOMEM;
2753         }
2754
2755         /*
2756          * Memory used for PCI resources
2757          * FIXME: Check whether we can reserve the PCI-hole completly
2758          */
2759         for_each_pci_dev(pdev) {
2760                 int i;
2761
2762                 for (i = 0; i < PCI_NUM_RESOURCES; ++i) {
2763                         struct resource *r = &pdev->resource[i];
2764
2765                         if (!(r->flags & IORESOURCE_MEM))
2766                                 continue;
2767
2768                         val = reserve_iova(&reserved_iova_ranges,
2769                                            IOVA_PFN(r->start),
2770                                            IOVA_PFN(r->end));
2771                         if (!val) {
2772                                 pci_err(pdev, "Reserve pci-resource range %pR failed\n", r);
2773                                 return -ENOMEM;
2774                         }
2775                 }
2776         }
2777
2778         return 0;
2779 }
2780
2781 int __init amd_iommu_init_api(void)
2782 {
2783         int ret, err = 0;
2784
2785         ret = iova_cache_get();
2786         if (ret)
2787                 return ret;
2788
2789         ret = init_reserved_iova_ranges();
2790         if (ret)
2791                 return ret;
2792
2793         err = bus_set_iommu(&pci_bus_type, &amd_iommu_ops);
2794         if (err)
2795                 return err;
2796 #ifdef CONFIG_ARM_AMBA
2797         err = bus_set_iommu(&amba_bustype, &amd_iommu_ops);
2798         if (err)
2799                 return err;
2800 #endif
2801         err = bus_set_iommu(&platform_bus_type, &amd_iommu_ops);
2802         if (err)
2803                 return err;
2804
2805         return 0;
2806 }
2807
2808 int __init amd_iommu_init_dma_ops(void)
2809 {
2810         swiotlb        = (iommu_pass_through || sme_me_mask) ? 1 : 0;
2811         iommu_detected = 1;
2812
2813         if (amd_iommu_unmap_flush)
2814                 pr_info("IO/TLB flush on unmap enabled\n");
2815         else
2816                 pr_info("Lazy IO/TLB flushing enabled\n");
2817
2818         return 0;
2819
2820 }
2821
2822 /*****************************************************************************
2823  *
2824  * The following functions belong to the exported interface of AMD IOMMU
2825  *
2826  * This interface allows access to lower level functions of the IOMMU
2827  * like protection domain handling and assignement of devices to domains
2828  * which is not possible with the dma_ops interface.
2829  *
2830  *****************************************************************************/
2831
2832 static void cleanup_domain(struct protection_domain *domain)
2833 {
2834         struct iommu_dev_data *entry;
2835         unsigned long flags;
2836
2837         spin_lock_irqsave(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
2838
2839         while (!list_empty(&domain->dev_list)) {
2840                 entry = list_first_entry(&domain->dev_list,
2841                                          struct iommu_dev_data, list);
2842                 BUG_ON(!entry->domain);
2843                 __detach_device(entry);
2844         }
2845
2846         spin_unlock_irqrestore(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
2847 }
2848
2849 static void protection_domain_free(struct protection_domain *domain)
2850 {
2851         if (!domain)
2852                 return;
2853
2854         if (domain->id)
2855                 domain_id_free(domain->id);
2856
2857         kfree(domain);
2858 }
2859
2860 static int protection_domain_init(struct protection_domain *domain)
2861 {
2862         spin_lock_init(&domain->lock);
2863         mutex_init(&domain->api_lock);
2864         domain->id = domain_id_alloc();
2865         if (!domain->id)
2866                 return -ENOMEM;
2867         INIT_LIST_HEAD(&domain->dev_list);
2868
2869         return 0;
2870 }
2871
2872 static struct protection_domain *protection_domain_alloc(void)
2873 {
2874         struct protection_domain *domain;
2875
2876         domain = kzalloc(sizeof(*domain), GFP_KERNEL);
2877         if (!domain)
2878                 return NULL;
2879
2880         if (protection_domain_init(domain))
2881                 goto out_err;
2882
2883         return domain;
2884
2885 out_err:
2886         kfree(domain);
2887
2888         return NULL;
2889 }
2890
2891 static struct iommu_domain *amd_iommu_domain_alloc(unsigned type)
2892 {
2893         struct protection_domain *pdomain;
2894         struct dma_ops_domain *dma_domain;
2895
2896         switch (type) {
2897         case IOMMU_DOMAIN_UNMANAGED:
2898                 pdomain = protection_domain_alloc();
2899                 if (!pdomain)
2900                         return NULL;
2901
2902                 pdomain->mode    = PAGE_MODE_3_LEVEL;
2903                 pdomain->pt_root = (void *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
2904                 if (!pdomain->pt_root) {
2905                         protection_domain_free(pdomain);
2906                         return NULL;
2907                 }
2908
2909                 pdomain->domain.geometry.aperture_start = 0;
2910                 pdomain->domain.geometry.aperture_end   = ~0ULL;
2911                 pdomain->domain.geometry.force_aperture = true;
2912
2913                 break;
2914         case IOMMU_DOMAIN_DMA:
2915                 dma_domain = dma_ops_domain_alloc();
2916                 if (!dma_domain) {
2917                         pr_err("Failed to allocate\n");
2918                         return NULL;
2919                 }
2920                 pdomain = &dma_domain->domain;
2921                 break;
2922         case IOMMU_DOMAIN_IDENTITY:
2923                 pdomain = protection_domain_alloc();
2924                 if (!pdomain)
2925                         return NULL;
2926
2927                 pdomain->mode = PAGE_MODE_NONE;
2928                 break;
2929         default:
2930                 return NULL;
2931         }
2932
2933         return &pdomain->domain;
2934 }
2935
2936 static void amd_iommu_domain_free(struct iommu_domain *dom)
2937 {
2938         struct protection_domain *domain;
2939         struct dma_ops_domain *dma_dom;
2940
2941         domain = to_pdomain(dom);
2942
2943         if (domain->dev_cnt > 0)
2944                 cleanup_domain(domain);
2945
2946         BUG_ON(domain->dev_cnt != 0);
2947
2948         if (!dom)
2949                 return;
2950
2951         switch (dom->type) {
2952         case IOMMU_DOMAIN_DMA:
2953                 /* Now release the domain */
2954                 dma_dom = to_dma_ops_domain(domain);
2955                 dma_ops_domain_free(dma_dom);
2956                 break;
2957         default:
2958                 if (domain->mode != PAGE_MODE_NONE)
2959                         free_pagetable(domain);
2960
2961                 if (domain->flags & PD_IOMMUV2_MASK)
2962                         free_gcr3_table(domain);
2963
2964                 protection_domain_free(domain);
2965                 break;
2966         }
2967 }
2968
2969 static void amd_iommu_detach_device(struct iommu_domain *dom,
2970                                     struct device *dev)
2971 {
2972         struct iommu_dev_data *dev_data = dev->archdata.iommu;
2973         struct amd_iommu *iommu;
2974         int devid;
2975
2976         if (!check_device(dev))
2977                 return;
2978
2979         devid = get_device_id(dev);
2980         if (devid < 0)
2981                 return;
2982
2983         if (dev_data->domain != NULL)
2984                 detach_device(dev);
2985
2986         iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
2987         if (!iommu)
2988                 return;
2989
2990 #ifdef CONFIG_IRQ_REMAP
2991         if (AMD_IOMMU_GUEST_IR_VAPIC(amd_iommu_guest_ir) &&
2992             (dom->type == IOMMU_DOMAIN_UNMANAGED))
2993                 dev_data->use_vapic = 0;
2994 #endif
2995
2996         iommu_completion_wait(iommu);
2997 }
2998
2999 static int amd_iommu_attach_device(struct iommu_domain *dom,
3000                                    struct device *dev)
3001 {
3002         struct protection_domain *domain = to_pdomain(dom);
3003         struct iommu_dev_data *dev_data;
3004         struct amd_iommu *iommu;
3005         int ret;
3006
3007         if (!check_device(dev))
3008                 return -EINVAL;
3009
3010         dev_data = dev->archdata.iommu;
3011
3012         iommu = amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid];
3013         if (!iommu)
3014                 return -EINVAL;
3015
3016         if (dev_data->domain)
3017                 detach_device(dev);
3018
3019         ret = attach_device(dev, domain);
3020
3021 #ifdef CONFIG_IRQ_REMAP
3022         if (AMD_IOMMU_GUEST_IR_VAPIC(amd_iommu_guest_ir)) {
3023                 if (dom->type == IOMMU_DOMAIN_UNMANAGED)
3024                         dev_data->use_vapic = 1;
3025                 else
3026                         dev_data->use_vapic = 0;
3027         }
3028 #endif
3029
3030         iommu_completion_wait(iommu);
3031
3032         return ret;
3033 }
3034
3035 static int amd_iommu_map(struct iommu_domain *dom, unsigned long iova,
3036                          phys_addr_t paddr, size_t page_size, int iommu_prot)
3037 {
3038         struct protection_domain *domain = to_pdomain(dom);
3039         int prot = 0;
3040         int ret;
3041
3042         if (domain->mode == PAGE_MODE_NONE)
3043                 return -EINVAL;
3044
3045         if (iommu_prot & IOMMU_READ)
3046                 prot |= IOMMU_PROT_IR;
3047         if (iommu_prot & IOMMU_WRITE)
3048                 prot |= IOMMU_PROT_IW;
3049
3050         mutex_lock(&domain->api_lock);
3051         ret = iommu_map_page(domain, iova, paddr, page_size, prot, GFP_KERNEL);
3052         mutex_unlock(&domain->api_lock);
3053
3054         return ret;
3055 }
3056
3057 static size_t amd_iommu_unmap(struct iommu_domain *dom, unsigned long iova,
3058                            size_t page_size)
3059 {
3060         struct protection_domain *domain = to_pdomain(dom);
3061         size_t unmap_size;
3062
3063         if (domain->mode == PAGE_MODE_NONE)
3064                 return 0;
3065
3066         mutex_lock(&domain->api_lock);
3067         unmap_size = iommu_unmap_page(domain, iova, page_size);
3068         mutex_unlock(&domain->api_lock);
3069
3070         return unmap_size;
3071 }
3072
3073 static phys_addr_t amd_iommu_iova_to_phys(struct iommu_domain *dom,
3074                                           dma_addr_t iova)
3075 {
3076         struct protection_domain *domain = to_pdomain(dom);
3077         unsigned long offset_mask, pte_pgsize;
3078         u64 *pte, __pte;
3079
3080         if (domain->mode == PAGE_MODE_NONE)
3081                 return iova;
3082
3083         pte = fetch_pte(domain, iova, &pte_pgsize);
3084
3085         if (!pte || !IOMMU_PTE_PRESENT(*pte))
3086                 return 0;
3087
3088         offset_mask = pte_pgsize - 1;
3089         __pte       = __sme_clr(*pte & PM_ADDR_MASK);
3090
3091         return (__pte & ~offset_mask) | (iova & offset_mask);
3092 }
3093
3094 static bool amd_iommu_capable(enum iommu_cap cap)
3095 {
3096         switch (cap) {
3097         case IOMMU_CAP_CACHE_COHERENCY:
3098                 return true;
3099         case IOMMU_CAP_INTR_REMAP:
3100                 return (irq_remapping_enabled == 1);
3101         case IOMMU_CAP_NOEXEC:
3102                 return false;
3103         default:
3104                 break;
3105         }
3106
3107         return false;
3108 }
3109
3110 static void amd_iommu_get_resv_regions(struct device *dev,
3111                                        struct list_head *head)
3112 {
3113         struct iommu_resv_region *region;
3114         struct unity_map_entry *entry;
3115         int devid;
3116
3117         devid = get_device_id(dev);
3118         if (devid < 0)
3119                 return;
3120
3121         list_for_each_entry(entry, &amd_iommu_unity_map, list) {
3122                 int type, prot = 0;
3123                 size_t length;
3124
3125                 if (devid < entry->devid_start || devid > entry->devid_end)
3126                         continue;
3127
3128                 type   = IOMMU_RESV_DIRECT;
3129                 length = entry->address_end - entry->address_start;
3130                 if (entry->prot & IOMMU_PROT_IR)
3131                         prot |= IOMMU_READ;
3132                 if (entry->prot & IOMMU_PROT_IW)
3133                         prot |= IOMMU_WRITE;
3134                 if (entry->prot & IOMMU_UNITY_MAP_FLAG_EXCL_RANGE)
3135                         /* Exclusion range */
3136                         type = IOMMU_RESV_RESERVED;
3137
3138                 region = iommu_alloc_resv_region(entry->address_start,
3139                                                  length, prot, type);
3140                 if (!region) {
3141                         dev_err(dev, "Out of memory allocating dm-regions\n");
3142                         return;
3143                 }
3144                 list_add_tail(&region->list, head);
3145         }
3146
3147         region = iommu_alloc_resv_region(MSI_RANGE_START,
3148                                          MSI_RANGE_END - MSI_RANGE_START + 1,
3149                                          0, IOMMU_RESV_MSI);
3150         if (!region)
3151                 return;
3152         list_add_tail(&region->list, head);
3153
3154         region = iommu_alloc_resv_region(HT_RANGE_START,
3155                                          HT_RANGE_END - HT_RANGE_START + 1,
3156                                          0, IOMMU_RESV_RESERVED);
3157         if (!region)
3158                 return;
3159         list_add_tail(&region->list, head);
3160 }
3161
3162 static void amd_iommu_put_resv_regions(struct device *dev,
3163                                      struct list_head *head)
3164 {
3165         struct iommu_resv_region *entry, *next;
3166
3167         list_for_each_entry_safe(entry, next, head, list)
3168                 kfree(entry);
3169 }
3170
3171 static void amd_iommu_apply_resv_region(struct device *dev,
3172                                       struct iommu_domain *domain,
3173                                       struct iommu_resv_region *region)
3174 {
3175         struct dma_ops_domain *dma_dom = to_dma_ops_domain(to_pdomain(domain));
3176         unsigned long start, end;
3177
3178         start = IOVA_PFN(region->start);
3179         end   = IOVA_PFN(region->start + region->length - 1);
3180
3181         WARN_ON_ONCE(reserve_iova(&dma_dom->iovad, start, end) == NULL);
3182 }
3183
3184 static bool amd_iommu_is_attach_deferred(struct iommu_domain *domain,
3185                                          struct device *dev)
3186 {
3187         struct iommu_dev_data *dev_data = dev->archdata.iommu;
3188         return dev_data->defer_attach;
3189 }
3190
3191 static void amd_iommu_flush_iotlb_all(struct iommu_domain *domain)
3192 {
3193         struct protection_domain *dom = to_pdomain(domain);
3194
3195         domain_flush_tlb_pde(dom);
3196         domain_flush_complete(dom);
3197 }
3198
3199 static void amd_iommu_iotlb_range_add(struct iommu_domain *domain,
3200                                       unsigned long iova, size_t size)
3201 {
3202 }
3203
3204 const struct iommu_ops amd_iommu_ops = {
3205         .capable = amd_iommu_capable,
3206         .domain_alloc = amd_iommu_domain_alloc,
3207         .domain_free  = amd_iommu_domain_free,
3208         .attach_dev = amd_iommu_attach_device,
3209         .detach_dev = amd_iommu_detach_device,
3210         .map = amd_iommu_map,
3211         .unmap = amd_iommu_unmap,
3212         .iova_to_phys = amd_iommu_iova_to_phys,
3213         .add_device = amd_iommu_add_device,
3214         .remove_device = amd_iommu_remove_device,
3215         .device_group = amd_iommu_device_group,
3216         .get_resv_regions = amd_iommu_get_resv_regions,
3217         .put_resv_regions = amd_iommu_put_resv_regions,
3218         .apply_resv_region = amd_iommu_apply_resv_region,
3219         .is_attach_deferred = amd_iommu_is_attach_deferred,
3220         .pgsize_bitmap  = AMD_IOMMU_PGSIZES,
3221         .flush_iotlb_all = amd_iommu_flush_iotlb_all,
3222         .iotlb_range_add = amd_iommu_iotlb_range_add,
3223         .iotlb_sync = amd_iommu_flush_iotlb_all,
3224 };
3225
3226 /*****************************************************************************
3227  *
3228  * The next functions do a basic initialization of IOMMU for pass through
3229  * mode
3230  *
3231  * In passthrough mode the IOMMU is initialized and enabled but not used for
3232  * DMA-API translation.
3233  *
3234  *****************************************************************************/
3235
3236 /* IOMMUv2 specific functions */
3237 int amd_iommu_register_ppr_notifier(struct notifier_block *nb)
3238 {
3239         return atomic_notifier_chain_register(&ppr_notifier, nb);
3240 }
3241 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_register_ppr_notifier);
3242
3243 int amd_iommu_unregister_ppr_notifier(struct notifier_block *nb)
3244 {
3245         return atomic_notifier_chain_unregister(&ppr_notifier, nb);
3246 }
3247 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_unregister_ppr_notifier);
3248
3249 void amd_iommu_domain_direct_map(struct iommu_domain *dom)
3250 {
3251         struct protection_domain *domain = to_pdomain(dom);
3252         unsigned long flags;
3253
3254         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
3255
3256         /* Update data structure */
3257         domain->mode    = PAGE_MODE_NONE;
3258         domain->updated = true;
3259
3260         /* Make changes visible to IOMMUs */
3261         update_domain(domain);
3262
3263         /* Page-table is not visible to IOMMU anymore, so free it */
3264         free_pagetable(domain);
3265
3266         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
3267 }
3268 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_domain_direct_map);
3269
3270 int amd_iommu_domain_enable_v2(struct iommu_domain *dom, int pasids)
3271 {
3272         struct protection_domain *domain = to_pdomain(dom);
3273         unsigned long flags;
3274         int levels, ret;
3275
3276         if (pasids <= 0 || pasids > (PASID_MASK + 1))
3277                 return -EINVAL;
3278
3279         /* Number of GCR3 table levels required */
3280         for (levels = 0; (pasids - 1) & ~0x1ff; pasids >>= 9)
3281                 levels += 1;
3282
3283         if (levels > amd_iommu_max_glx_val)
3284                 return -EINVAL;
3285
3286         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
3287
3288         /*
3289          * Save us all sanity checks whether devices already in the
3290          * domain support IOMMUv2. Just force that the domain has no
3291          * devices attached when it is switched into IOMMUv2 mode.
3292          */
3293         ret = -EBUSY;
3294         if (domain->dev_cnt > 0 || domain->flags & PD_IOMMUV2_MASK)
3295                 goto out;
3296
3297         ret = -ENOMEM;
3298         domain->gcr3_tbl = (void *)get_zeroed_page(GFP_ATOMIC);
3299         if (domain->gcr3_tbl == NULL)
3300                 goto out;
3301
3302         domain->glx      = levels;
3303         domain->flags   |= PD_IOMMUV2_MASK;
3304         domain->updated  = true;
3305
3306         update_domain(domain);
3307
3308         ret = 0;
3309
3310 out:
3311         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
3312
3313         return ret;
3314 }
3315 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_domain_enable_v2);
3316
3317 static int __flush_pasid(struct protection_domain *domain, int pasid,
3318                          u64 address, bool size)
3319 {
3320         struct iommu_dev_data *dev_data;
3321         struct iommu_cmd cmd;
3322         int i, ret;
3323
3324         if (!(domain->flags & PD_IOMMUV2_MASK))
3325                 return -EINVAL;
3326
3327         build_inv_iommu_pasid(&cmd, domain->id, pasid, address, size);
3328
3329         /*
3330          * IOMMU TLB needs to be flushed before Device TLB to
3331          * prevent device TLB refill from IOMMU TLB
3332          */
3333         for (i = 0; i < amd_iommu_get_num_iommus(); ++i) {
3334                 if (domain->dev_iommu[i] == 0)
3335                         continue;
3336
3337                 ret = iommu_queue_command(amd_iommus[i], &cmd);
3338                 if (ret != 0)
3339                         goto out;
3340         }
3341
3342         /* Wait until IOMMU TLB flushes are complete */
3343         domain_flush_complete(domain);
3344
3345         /* Now flush device TLBs */
3346         list_for_each_entry(dev_data, &domain->dev_list, list) {
3347                 struct amd_iommu *iommu;
3348                 int qdep;
3349
3350                 /*
3351                    There might be non-IOMMUv2 capable devices in an IOMMUv2
3352                  * domain.
3353                  */
3354                 if (!dev_data->ats.enabled)
3355                         continue;
3356
3357                 qdep  = dev_data->ats.qdep;
3358                 iommu = amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid];
3359
3360                 build_inv_iotlb_pasid(&cmd, dev_data->devid, pasid,
3361                                       qdep, address, size);
3362
3363                 ret = iommu_queue_command(iommu, &cmd);
3364                 if (ret != 0)
3365                         goto out;
3366         }
3367
3368         /* Wait until all device TLBs are flushed */
3369         domain_flush_complete(domain);
3370
3371         ret = 0;
3372
3373 out:
3374
3375         return ret;
3376 }
3377
3378 static int __amd_iommu_flush_page(struct protection_domain *domain, int pasid,
3379                                   u64 address)
3380 {
3381         return __flush_pasid(domain, pasid, address, false);
3382 }
3383
3384 int amd_iommu_flush_page(struct iommu_domain *dom, int pasid,
3385                          u64 address)
3386 {
3387         struct protection_domain *domain = to_pdomain(dom);
3388         unsigned long flags;
3389         int ret;
3390
3391         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
3392         ret = __amd_iommu_flush_page(domain, pasid, address);
3393         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
3394
3395         return ret;
3396 }
3397 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_flush_page);
3398
3399 static int __amd_iommu_flush_tlb(struct protection_domain *domain, int pasid)
3400 {
3401         return __flush_pasid(domain, pasid, CMD_INV_IOMMU_ALL_PAGES_ADDRESS,
3402                              true);
3403 }
3404
3405 int amd_iommu_flush_tlb(struct iommu_domain *dom, int pasid)
3406 {
3407         struct protection_domain *domain = to_pdomain(dom);
3408         unsigned long flags;
3409         int ret;
3410
3411         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
3412         ret = __amd_iommu_flush_tlb(domain, pasid);
3413         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
3414
3415         return ret;
3416 }
3417 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_flush_tlb);
3418
3419 static u64 *__get_gcr3_pte(u64 *root, int level, int pasid, bool alloc)
3420 {
3421         int index;
3422         u64 *pte;
3423
3424         while (true) {
3425
3426                 index = (pasid >> (9 * level)) & 0x1ff;
3427                 pte   = &root[index];
3428
3429                 if (level == 0)
3430                         break;
3431
3432                 if (!(*pte & GCR3_VALID)) {
3433                         if (!alloc)
3434                                 return NULL;
3435
3436                         root = (void *)get_zeroed_page(GFP_ATOMIC);
3437                         if (root == NULL)
3438                                 return NULL;
3439
3440                         *pte = iommu_virt_to_phys(root) | GCR3_VALID;
3441                 }
3442
3443                 root = iommu_phys_to_virt(*pte & PAGE_MASK);
3444
3445                 level -= 1;
3446         }
3447
3448         return pte;
3449 }
3450
3451 static int __set_gcr3(struct protection_domain *domain, int pasid,
3452                       unsigned long cr3)
3453 {
3454         u64 *pte;
3455
3456         if (domain->mode != PAGE_MODE_NONE)
3457                 return -EINVAL;
3458
3459         pte = __get_gcr3_pte(domain->gcr3_tbl, domain->glx, pasid, true);
3460         if (pte == NULL)
3461                 return -ENOMEM;
3462
3463         *pte = (cr3 & PAGE_MASK) | GCR3_VALID;
3464
3465         return __amd_iommu_flush_tlb(domain, pasid);
3466 }
3467
3468 static int __clear_gcr3(struct protection_domain *domain, int pasid)
3469 {
3470         u64 *pte;
3471
3472         if (domain->mode != PAGE_MODE_NONE)
3473                 return -EINVAL;
3474
3475         pte = __get_gcr3_pte(domain->gcr3_tbl, domain->glx, pasid, false);
3476         if (pte == NULL)
3477                 return 0;
3478
3479         *pte = 0;
3480
3481         return __amd_iommu_flush_tlb(domain, pasid);
3482 }
3483
3484 int amd_iommu_domain_set_gcr3(struct iommu_domain *dom, int pasid,
3485                               unsigned long cr3)
3486 {
3487         struct protection_domain *domain = to_pdomain(dom);
3488         unsigned long flags;
3489         int ret;
3490
3491         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
3492         ret = __set_gcr3(domain, pasid, cr3);
3493         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
3494
3495         return ret;
3496 }
3497 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_domain_set_gcr3);
3498
3499 int amd_iommu_domain_clear_gcr3(struct iommu_domain *dom, int pasid)
3500 {
3501         struct protection_domain *domain = to_pdomain(dom);
3502         unsigned long flags;
3503         int ret;
3504
3505         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
3506         ret = __clear_gcr3(domain, pasid);
3507         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
3508
3509         return ret;
3510 }
3511 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_domain_clear_gcr3);
3512
3513 int amd_iommu_complete_ppr(struct pci_dev *pdev, int pasid,
3514                            int status, int tag)
3515 {
3516         struct iommu_dev_data *dev_data;
3517         struct amd_iommu *iommu;
3518         struct iommu_cmd cmd;
3519
3520         dev_data = get_dev_data(&pdev->dev);
3521         iommu    = amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid];
3522
3523         build_complete_ppr(&cmd, dev_data->devid, pasid, status,
3524                            tag, dev_data->pri_tlp);
3525
3526         return iommu_queue_command(iommu, &cmd);
3527 }
3528 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_complete_ppr);
3529
3530 struct iommu_domain *amd_iommu_get_v2_domain(struct pci_dev *pdev)
3531 {
3532         struct protection_domain *pdomain;
3533
3534         pdomain = get_domain(&pdev->dev);
3535         if (IS_ERR(pdomain))
3536                 return NULL;
3537
3538         /* Only return IOMMUv2 domains */
3539         if (!(pdomain->flags & PD_IOMMUV2_MASK))
3540                 return NULL;
3541
3542         return &pdomain->domain;
3543 }
3544 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_get_v2_domain);
3545
3546 void amd_iommu_enable_device_erratum(struct pci_dev *pdev, u32 erratum)
3547 {
3548         struct iommu_dev_data *dev_data;
3549
3550         if (!amd_iommu_v2_supported())
3551                 return;
3552
3553         dev_data = get_dev_data(&pdev->dev);
3554         dev_data->errata |= (1 << erratum);
3555 }
3556 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_enable_device_erratum);
3557
3558 int amd_iommu_device_info(struct pci_dev *pdev,
3559                           struct amd_iommu_device_info *info)
3560 {
3561         int max_pasids;
3562         int pos;
3563
3564         if (pdev == NULL || info == NULL)
3565                 return -EINVAL;
3566
3567         if (!amd_iommu_v2_supported())
3568                 return -EINVAL;
3569
3570         memset(info, 0, sizeof(*info));
3571
3572         if (!pci_ats_disabled()) {
3573                 pos = pci_find_ext_capability(pdev, PCI_EXT_CAP_ID_ATS);
3574                 if (pos)
3575                         info->flags |= AMD_IOMMU_DEVICE_FLAG_ATS_SUP;
3576         }
3577
3578         pos = pci_find_ext_capability(pdev, PCI_EXT_CAP_ID_PRI);
3579         if (pos)
3580                 info->flags |= AMD_IOMMU_DEVICE_FLAG_PRI_SUP;
3581
3582         pos = pci_find_ext_capability(pdev, PCI_EXT_CAP_ID_PASID);
3583         if (pos) {
3584                 int features;
3585
3586                 max_pasids = 1 << (9 * (amd_iommu_max_glx_val + 1));
3587                 max_pasids = min(max_pasids, (1 << 20));
3588
3589                 info->flags |= AMD_IOMMU_DEVICE_FLAG_PASID_SUP;
3590                 info->max_pasids = min(pci_max_pasids(pdev), max_pasids);
3591
3592                 features = pci_pasid_features(pdev);
3593                 if (features & PCI_PASID_CAP_EXEC)
3594                         info->flags |= AMD_IOMMU_DEVICE_FLAG_EXEC_SUP;
3595                 if (features & PCI_PASID_CAP_PRIV)
3596                         info->flags |= AMD_IOMMU_DEVICE_FLAG_PRIV_SUP;
3597         }
3598
3599         return 0;
3600 }
3601 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_device_info);
3602
3603 #ifdef CONFIG_IRQ_REMAP
3604
3605 /*****************************************************************************
3606  *
3607  * Interrupt Remapping Implementation
3608  *
3609  *****************************************************************************/
3610
3611 static struct irq_chip amd_ir_chip;
3612 static DEFINE_SPINLOCK(iommu_table_lock);
3613
3614 static void set_dte_irq_entry(u16 devid, struct irq_remap_table *table)
3615 {
3616         u64 dte;
3617
3618         dte     = amd_iommu_dev_table[devid].data[2];
3619         dte     &= ~DTE_IRQ_PHYS_ADDR_MASK;
3620         dte     |= iommu_virt_to_phys(table->table);
3621         dte     |= DTE_IRQ_REMAP_INTCTL;
3622         dte     |= DTE_IRQ_TABLE_LEN;
3623         dte     |= DTE_IRQ_REMAP_ENABLE;
3624
3625         amd_iommu_dev_table[devid].data[2] = dte;
3626 }
3627
3628 static struct irq_remap_table *get_irq_table(u16 devid)
3629 {
3630         struct irq_remap_table *table;
3631
3632         if (WARN_ONCE(!amd_iommu_rlookup_table[devid],
3633                       "%s: no iommu for devid %x\n", __func__, devid))
3634                 return NULL;
3635
3636         table = irq_lookup_table[devid];
3637         if (WARN_ONCE(!table, "%s: no table for devid %x\n", __func__, devid))
3638                 return NULL;
3639
3640         return table;
3641 }
3642
3643 static struct irq_remap_table *__alloc_irq_table(void)
3644 {
3645         struct irq_remap_table *table;
3646
3647         table = kzalloc(sizeof(*table), GFP_KERNEL);
3648         if (!table)
3649                 return NULL;
3650
3651         table->table = kmem_cache_alloc(amd_iommu_irq_cache, GFP_KERNEL);
3652         if (!table->table) {
3653                 kfree(table);
3654                 return NULL;
3655         }
3656         raw_spin_lock_init(&table->lock);
3657
3658         if (!AMD_IOMMU_GUEST_IR_GA(amd_iommu_guest_ir))
3659                 memset(table->table, 0,
3660                        MAX_IRQS_PER_TABLE * sizeof(u32));
3661         else
3662                 memset(table->table, 0,
3663                        (MAX_IRQS_PER_TABLE * (sizeof(u64) * 2)));
3664         return table;
3665 }
3666
3667 static void set_remap_table_entry(struct amd_iommu *iommu, u16 devid,
3668                                   struct irq_remap_table *table)
3669 {
3670         irq_lookup_table[devid] = table;
3671         set_dte_irq_entry(devid, table);
3672         iommu_flush_dte(iommu, devid);
3673 }
3674
3675 static struct irq_remap_table *alloc_irq_table(u16 devid)
3676 {
3677         struct irq_remap_table *table = NULL;
3678         struct irq_remap_table *new_table = NULL;
3679         struct amd_iommu *iommu;
3680         unsigned long flags;
3681         u16 alias;
3682
3683         spin_lock_irqsave(&iommu_table_lock, flags);
3684
3685         iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
3686         if (!iommu)
3687                 goto out_unlock;
3688
3689         table = irq_lookup_table[devid];
3690         if (table)
3691                 goto out_unlock;
3692
3693         alias = amd_iommu_alias_table[devid];
3694         table = irq_lookup_table[alias];
3695         if (table) {
3696                 set_remap_table_entry(iommu, devid, table);
3697                 goto out_wait;
3698         }
3699         spin_unlock_irqrestore(&iommu_table_lock, flags);
3700
3701         /* Nothing there yet, allocate new irq remapping table */
3702         new_table = __alloc_irq_table();
3703         if (!new_table)
3704                 return NULL;
3705
3706         spin_lock_irqsave(&iommu_table_lock, flags);
3707
3708         table = irq_lookup_table[devid];
3709         if (table)
3710                 goto out_unlock;
3711
3712         table = irq_lookup_table[alias];
3713         if (table) {
3714                 set_remap_table_entry(iommu, devid, table);
3715                 goto out_wait;
3716         }
3717
3718         table = new_table;
3719         new_table = NULL;
3720
3721         set_remap_table_entry(iommu, devid, table);
3722         if (devid != alias)
3723                 set_remap_table_entry(iommu, alias, table);
3724
3725 out_wait:
3726         iommu_completion_wait(iommu);
3727
3728 out_unlock:
3729         spin_unlock_irqrestore(&iommu_table_lock, flags);
3730
3731         if (new_table) {
3732                 kmem_cache_free(amd_iommu_irq_cache, new_table->table);
3733                 kfree(new_table);
3734         }
3735         return table;
3736 }
3737
3738 static int alloc_irq_index(u16 devid, int count, bool align)
3739 {
3740         struct irq_remap_table *table;
3741         int index, c, alignment = 1;
3742         unsigned long flags;
3743         struct amd_iommu *iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
3744
3745         if (!iommu)
3746                 return -ENODEV;
3747
3748         table = alloc_irq_table(devid);
3749         if (!table)
3750                 return -ENODEV;
3751
3752         if (align)
3753                 alignment = roundup_pow_of_two(count);
3754
3755         raw_spin_lock_irqsave(&table->lock, flags);
3756
3757         /* Scan table for free entries */
3758         for (index = ALIGN(table->min_index, alignment), c = 0;
3759              index < MAX_IRQS_PER_TABLE;) {
3760                 if (!iommu->irte_ops->is_allocated(table, index)) {
3761                         c += 1;
3762                 } else {
3763                         c     = 0;
3764                         index = ALIGN(index + 1, alignment);
3765                         continue;
3766                 }
3767
3768                 if (c == count) {
3769                         for (; c != 0; --c)
3770                                 iommu->irte_ops->set_allocated(table, index - c + 1);
3771
3772                         index -= count - 1;
3773                         goto out;
3774                 }
3775
3776                 index++;
3777         }
3778
3779         index = -ENOSPC;
3780
3781 out:
3782         raw_spin_unlock_irqrestore(&table->lock, flags);
3783
3784         return index;
3785 }
3786
3787 static int modify_irte_ga(u16 devid, int index, struct irte_ga *irte,
3788                           struct amd_ir_data *data)
3789 {
3790         struct irq_remap_table *table;
3791         struct amd_iommu *iommu;
3792         unsigned long flags;
3793         struct irte_ga *entry;
3794
3795         iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
3796         if (iommu == NULL)
3797                 return -EINVAL;
3798
3799         table = get_irq_table(devid);
3800         if (!table)
3801                 return -ENOMEM;
3802
3803         raw_spin_lock_irqsave(&table->lock, flags);
3804
3805         entry = (struct irte_ga *)table->table;
3806         entry = &entry[index];
3807         entry->lo.fields_remap.valid = 0;
3808         entry->hi.val = irte->hi.val;
3809         entry->lo.val = irte->lo.val;
3810         entry->lo.fields_remap.valid = 1;
3811         if (data)
3812                 data->ref = entry;
3813
3814         raw_spin_unlock_irqrestore(&table->lock, flags);
3815
3816         iommu_flush_irt(iommu, devid);
3817         iommu_completion_wait(iommu);
3818
3819         return 0;
3820 }
3821
3822 static int modify_irte(u16 devid, int index, union irte *irte)
3823 {
3824         struct irq_remap_table *table;
3825         struct amd_iommu *iommu;
3826         unsigned long flags;
3827
3828         iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
3829         if (iommu == NULL)
3830                 return -EINVAL;
3831
3832         table = get_irq_table(devid);
3833         if (!table)
3834                 return -ENOMEM;
3835
3836         raw_spin_lock_irqsave(&table->lock, flags);
3837         table->table[index] = irte->val;
3838         raw_spin_unlock_irqrestore(&table->lock, flags);
3839
3840         iommu_flush_irt(iommu, devid);
3841         iommu_completion_wait(iommu);
3842
3843         return 0;
3844 }
3845
3846 static void free_irte(u16 devid, int index)
3847 {
3848         struct irq_remap_table *table;
3849         struct amd_iommu *iommu;
3850         unsigned long flags;
3851
3852         iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
3853         if (iommu == NULL)
3854                 return;
3855
3856         table = get_irq_table(devid);
3857         if (!table)
3858                 return;
3859
3860         raw_spin_lock_irqsave(&table->lock, flags);
3861         iommu->irte_ops->clear_allocated(table, index);
3862         raw_spin_unlock_irqrestore(&table->lock, flags);
3863
3864         iommu_flush_irt(iommu, devid);
3865         iommu_completion_wait(iommu);
3866 }
3867
3868 static void irte_prepare(void *entry,
3869                          u32 delivery_mode, u32 dest_mode,
3870                          u8 vector, u32 dest_apicid, int devid)
3871 {
3872         union irte *irte = (union irte *) entry;
3873
3874         irte->val                = 0;
3875         irte->fields.vector      = vector;
3876         irte->fields.int_type    = delivery_mode;
3877         irte->fields.destination = dest_apicid;
3878         irte->fields.dm          = dest_mode;
3879         irte->fields.valid       = 1;
3880 }
3881
3882 static void irte_ga_prepare(void *entry,
3883                             u32 delivery_mode, u32 dest_mode,
3884                             u8 vector, u32 dest_apicid, int devid)
3885 {
3886         struct irte_ga *irte = (struct irte_ga *) entry;
3887
3888         irte->lo.val                      = 0;
3889         irte->hi.val                      = 0;
3890         irte->lo.fields_remap.int_type    = delivery_mode;
3891         irte->lo.fields_remap.dm          = dest_mode;
3892         irte->hi.fields.vector            = vector;
3893         irte->lo.fields_remap.destination = APICID_TO_IRTE_DEST_LO(dest_apicid);
3894         irte->hi.fields.destination       = APICID_TO_IRTE_DEST_HI(dest_apicid);
3895         irte->lo.fields_remap.valid       = 1;
3896 }
3897
3898 static void irte_activate(void *entry, u16 devid, u16 index)
3899 {
3900         union irte *irte = (union irte *) entry;
3901
3902         irte->fields.valid = 1;
3903         modify_irte(devid, index, irte);
3904 }
3905
3906 static void irte_ga_activate(void *entry, u16 devid, u16 index)
3907 {
3908         struct irte_ga *irte = (struct irte_ga *) entry;
3909
3910         irte->lo.fields_remap.valid = 1;
3911         modify_irte_ga(devid, index, irte, NULL);
3912 }
3913
3914 static void irte_deactivate(void *entry, u16 devid, u16 index)
3915 {
3916         union irte *irte = (union irte *) entry;
3917
3918         irte->fields.valid = 0;
3919         modify_irte(devid, index, irte);
3920 }
3921
3922 static void irte_ga_deactivate(void *entry, u16 devid, u16 index)
3923 {
3924         struct irte_ga *irte = (struct irte_ga *) entry;
3925
3926         irte->lo.fields_remap.valid = 0;
3927         modify_irte_ga(devid, index, irte, NULL);
3928 }
3929
3930 static void irte_set_affinity(void *entry, u16 devid, u16 index,
3931                               u8 vector, u32 dest_apicid)
3932 {
3933         union irte *irte = (union irte *) entry;
3934
3935         irte->fields.vector = vector;
3936         irte->fields.destination = dest_apicid;
3937         modify_irte(devid, index, irte);
3938 }
3939
3940 static void irte_ga_set_affinity(void *entry, u16 devid, u16 index,
3941                                  u8 vector, u32 dest_apicid)
3942 {
3943         struct irte_ga *irte = (struct irte_ga *) entry;
3944
3945         if (!irte->lo.fields_remap.guest_mode) {
3946                 irte->hi.fields.vector = vector;
3947                 irte->lo.fields_remap.destination =
3948                                         APICID_TO_IRTE_DEST_LO(dest_apicid);
3949                 irte->hi.fields.destination =
3950                                         APICID_TO_IRTE_DEST_HI(dest_apicid);
3951                 modify_irte_ga(devid, index, irte, NULL);
3952         }
3953 }
3954
3955 #define IRTE_ALLOCATED (~1U)
3956 static void irte_set_allocated(struct irq_remap_table *table, int index)
3957 {
3958         table->table[index] = IRTE_ALLOCATED;
3959 }
3960
3961 static void irte_ga_set_allocated(struct irq_remap_table *table, int index)
3962 {
3963         struct irte_ga *ptr = (struct irte_ga *)table->table;
3964         struct irte_ga *irte = &ptr[index];
3965
3966         memset(&irte->lo.val, 0, sizeof(u64));
3967         memset(&irte->hi.val, 0, sizeof(u64));
3968         irte->hi.fields.vector = 0xff;
3969 }
3970
3971 static bool irte_is_allocated(struct irq_remap_table *table, int index)
3972 {
3973         union irte *ptr = (union irte *)table->table;
3974         union irte *irte = &ptr[index];
3975
3976         return irte->val != 0;
3977 }
3978
3979 static bool irte_ga_is_allocated(struct irq_remap_table *table, int index)
3980 {
3981         struct irte_ga *ptr = (struct irte_ga *)table->table;
3982         struct irte_ga *irte = &ptr[index];
3983
3984         return irte->hi.fields.vector != 0;
3985 }
3986
3987 static void irte_clear_allocated(struct irq_remap_table *table, int index)
3988 {
3989         table->table[index] = 0;
3990 }
3991
3992 static void irte_ga_clear_allocated(struct irq_remap_table *table, int index)
3993 {
3994         struct irte_ga *ptr = (struct irte_ga *)table->table;
3995         struct irte_ga *irte = &ptr[index];
3996
3997         memset(&irte->lo.val, 0, sizeof(u64));
3998         memset(&irte->hi.val, 0, sizeof(u64));
3999 }
4000
4001 static int get_devid(struct irq_alloc_info *info)
4002 {
4003         int devid = -1;
4004
4005         switch (info->type) {
4006         case X86_IRQ_ALLOC_TYPE_IOAPIC:
4007                 devid     = get_ioapic_devid(info->ioapic_id);
4008                 break;
4009         case X86_IRQ_ALLOC_TYPE_HPET:
4010                 devid     = get_hpet_devid(info->hpet_id);
4011                 break;
4012         case X86_IRQ_ALLOC_TYPE_MSI:
4013         case X86_IRQ_ALLOC_TYPE_MSIX:
4014                 devid = get_device_id(&info->msi_dev->dev);
4015                 break;
4016         default:
4017                 BUG_ON(1);
4018                 break;
4019         }
4020
4021         return devid;
4022 }
4023
4024 static struct irq_domain *get_ir_irq_domain(struct irq_alloc_info *info)
4025 {
4026         struct amd_iommu *iommu;
4027         int devid;
4028
4029         if (!info)
4030                 return NULL;
4031
4032         devid = get_devid(info);
4033         if (devid >= 0) {
4034                 iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
4035                 if (iommu)
4036                         return iommu->ir_domain;
4037         }
4038
4039         return NULL;
4040 }
4041
4042 static struct irq_domain *get_irq_domain(struct irq_alloc_info *info)
4043 {
4044         struct amd_iommu *iommu;
4045         int devid;
4046
4047         if (!info)
4048                 return NULL;
4049
4050         switch (info->type) {
4051         case X86_IRQ_ALLOC_TYPE_MSI:
4052         case X86_IRQ_ALLOC_TYPE_MSIX:
4053                 devid = get_device_id(&info->msi_dev->dev);
4054                 if (devid < 0)
4055                         return NULL;
4056
4057                 iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
4058                 if (iommu)
4059                         return iommu->msi_domain;
4060                 break;
4061         default:
4062                 break;
4063         }
4064
4065         return NULL;
4066 }
4067
4068 struct irq_remap_ops amd_iommu_irq_ops = {
4069         .prepare                = amd_iommu_prepare,
4070         .enable                 = amd_iommu_enable,
4071         .disable                = amd_iommu_disable,
4072         .reenable               = amd_iommu_reenable,
4073         .enable_faulting        = amd_iommu_enable_faulting,
4074         .get_ir_irq_domain      = get_ir_irq_domain,
4075         .get_irq_domain         = get_irq_domain,
4076 };
4077
4078 static void irq_remapping_prepare_irte(struct amd_ir_data *data,
4079                                        struct irq_cfg *irq_cfg,
4080                                        struct irq_alloc_info *info,
4081                                        int devid, int index, int sub_handle)
4082 {
4083         struct irq_2_irte *irte_info = &data->irq_2_irte;
4084         struct msi_msg *msg = &data->msi_entry;
4085         struct IO_APIC_route_entry *entry;
4086         struct amd_iommu *iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
4087
4088         if (!iommu)
4089                 return;
4090
4091         data->irq_2_irte.devid = devid;
4092         data->irq_2_irte.index = index + sub_handle;
4093         iommu->irte_ops->prepare(data->entry, apic->irq_delivery_mode,
4094                                  apic->irq_dest_mode, irq_cfg->vector,
4095                                  irq_cfg->dest_apicid, devid);
4096
4097         switch (info->type) {
4098         case X86_IRQ_ALLOC_TYPE_IOAPIC:
4099                 /* Setup IOAPIC entry */
4100                 entry = info->ioapic_entry;
4101                 info->ioapic_entry = NULL;
4102                 memset(entry, 0, sizeof(*entry));
4103                 entry->vector        = index;
4104                 entry->mask          = 0;
4105                 entry->trigger       = info->ioapic_trigger;
4106                 entry->polarity      = info->ioapic_polarity;
4107                 /* Mask level triggered irqs. */
4108                 if (info->ioapic_trigger)
4109                         entry->mask = 1;
4110                 break;
4111
4112         case X86_IRQ_ALLOC_TYPE_HPET:
4113         case X86_IRQ_ALLOC_TYPE_MSI:
4114         case X86_IRQ_ALLOC_TYPE_MSIX:
4115                 msg->address_hi = MSI_ADDR_BASE_HI;
4116                 msg->address_lo = MSI_ADDR_BASE_LO;
4117                 msg->data = irte_info->index;
4118                 break;
4119
4120         default:
4121                 BUG_ON(1);
4122                 break;
4123         }
4124 }
4125
4126 struct amd_irte_ops irte_32_ops = {
4127         .prepare = irte_prepare,
4128         .activate = irte_activate,
4129         .deactivate = irte_deactivate,
4130         .set_affinity = irte_set_affinity,
4131         .set_allocated = irte_set_allocated,
4132         .is_allocated = irte_is_allocated,
4133         .clear_allocated = irte_clear_allocated,
4134 };
4135
4136 struct amd_irte_ops irte_128_ops = {
4137         .prepare = irte_ga_prepare,
4138         .activate = irte_ga_activate,
4139         .deactivate = irte_ga_deactivate,
4140         .set_affinity = irte_ga_set_affinity,
4141         .set_allocated = irte_ga_set_allocated,
4142         .is_allocated = irte_ga_is_allocated,
4143         .clear_allocated = irte_ga_clear_allocated,
4144 };
4145
4146 static int irq_remapping_alloc(struct irq_domain *domain, unsigned int virq,
4147                                unsigned int nr_irqs, void *arg)
4148 {
4149         struct irq_alloc_info *info = arg;
4150         struct irq_data *irq_data;
4151         struct amd_ir_data *data = NULL;
4152         struct irq_cfg *cfg;
4153         int i, ret, devid;
4154         int index;
4155
4156         if (!info)
4157                 return -EINVAL;
4158         if (nr_irqs > 1 && info->type != X86_IRQ_ALLOC_TYPE_MSI &&
4159             info->type != X86_IRQ_ALLOC_TYPE_MSIX)
4160                 return -EINVAL;
4161
4162         /*
4163          * With IRQ remapping enabled, don't need contiguous CPU vectors
4164          * to support multiple MSI interrupts.
4165          */
4166         if (info->type == X86_IRQ_ALLOC_TYPE_MSI)
4167                 info->flags &= ~X86_IRQ_ALLOC_CONTIGUOUS_VECTORS;
4168
4169         devid = get_devid(info);
4170         if (devid < 0)
4171                 return -EINVAL;
4172
4173         ret = irq_domain_alloc_irqs_parent(domain, virq, nr_irqs, arg);
4174         if (ret < 0)
4175                 return ret;
4176
4177         if (info->type == X86_IRQ_ALLOC_TYPE_IOAPIC) {
4178                 struct irq_remap_table *table;
4179                 struct amd_iommu *iommu;
4180
4181                 table = alloc_irq_table(devid);
4182                 if (table) {
4183                         if (!table->min_index) {
4184                                 /*
4185                                  * Keep the first 32 indexes free for IOAPIC
4186                                  * interrupts.
4187                                  */
4188                                 table->min_index = 32;
4189                                 iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
4190                                 for (i = 0; i < 32; ++i)
4191                                         iommu->irte_ops->set_allocated(table, i);
4192                         }
4193                         WARN_ON(table->min_index != 32);
4194                         index = info->ioapic_pin;
4195                 } else {
4196                         index = -ENOMEM;
4197                 }
4198         } else {
4199                 bool align = (info->type == X86_IRQ_ALLOC_TYPE_MSI);
4200
4201                 index = alloc_irq_index(devid, nr_irqs, align);
4202         }
4203         if (index < 0) {
4204                 pr_warn("Failed to allocate IRTE\n");
4205                 ret = index;
4206                 goto out_free_parent;
4207         }
4208
4209         for (i = 0; i < nr_irqs; i++) {
4210                 irq_data = irq_domain_get_irq_data(domain, virq + i);
4211                 cfg = irqd_cfg(irq_data);
4212                 if (!irq_data || !cfg) {
4213                         ret = -EINVAL;
4214                         goto out_free_data;
4215                 }
4216
4217                 ret = -ENOMEM;
4218                 data = kzalloc(sizeof(*data), GFP_KERNEL);
4219                 if (!data)
4220                         goto out_free_data;
4221
4222                 if (!AMD_IOMMU_GUEST_IR_GA(amd_iommu_guest_ir))
4223                         data->entry = kzalloc(sizeof(union irte), GFP_KERNEL);
4224                 else
4225                         data->entry = kzalloc(sizeof(struct irte_ga),
4226                                                      GFP_KERNEL);
4227                 if (!data->entry) {
4228                         kfree(data);
4229                         goto out_free_data;
4230                 }
4231
4232                 irq_data->hwirq = (devid << 16) + i;
4233                 irq_data->chip_data = data;
4234                 irq_data->chip = &amd_ir_chip;
4235                 irq_remapping_prepare_irte(data, cfg, info, devid, index, i);
4236                 irq_set_status_flags(virq + i, IRQ_MOVE_PCNTXT);
4237         }
4238
4239         return 0;
4240
4241 out_free_data:
4242         for (i--; i >= 0; i--) {
4243                 irq_data = irq_domain_get_irq_data(domain, virq + i);
4244                 if (irq_data)
4245                         kfree(irq_data->chip_data);
4246         }
4247         for (i = 0; i < nr_irqs; i++)
4248                 free_irte(devid, index + i);
4249 out_free_parent:
4250         irq_domain_free_irqs_common(domain, virq, nr_irqs);
4251         return ret;
4252 }
4253
4254 static void irq_remapping_free(struct irq_domain *domain, unsigned int virq,
4255                                unsigned int nr_irqs)
4256 {
4257         struct irq_2_irte *irte_info;
4258         struct irq_data *irq_data;
4259         struct amd_ir_data *data;
4260         int i;
4261
4262         for (i = 0; i < nr_irqs; i++) {
4263                 irq_data = irq_domain_get_irq_data(domain, virq  + i);
4264                 if (irq_data && irq_data->chip_data) {
4265                         data = irq_data->chip_data;
4266                         irte_info = &data->irq_2_irte;
4267                         free_irte(irte_info->devid, irte_info->index);
4268                         kfree(data->entry);
4269                         kfree(data);
4270                 }
4271         }
4272         irq_domain_free_irqs_common(domain, virq, nr_irqs);
4273 }
4274
4275 static void amd_ir_update_irte(struct irq_data *irqd, struct amd_iommu *iommu,
4276                                struct amd_ir_data *ir_data,
4277                                struct irq_2_irte *irte_info,
4278                                struct irq_cfg *cfg);
4279
4280 static int irq_remapping_activate(struct irq_domain *domain,
4281                                   struct irq_data *irq_data, bool reserve)
4282 {
4283         struct amd_ir_data *data = irq_data->chip_data;
4284         struct irq_2_irte *irte_info = &data->irq_2_irte;
4285         struct amd_iommu *iommu = amd_iommu_rlookup_table[irte_info->devid];
4286         struct irq_cfg *cfg = irqd_cfg(irq_data);
4287
4288         if (!iommu)
4289                 return 0;
4290
4291         iommu->irte_ops->activate(data->entry, irte_info->devid,
4292                                   irte_info->index);
4293         amd_ir_update_irte(irq_data, iommu, data, irte_info, cfg);
4294         return 0;
4295 }
4296
4297 static void irq_remapping_deactivate(struct irq_domain *domain,
4298                                      struct irq_data *irq_data)
4299 {
4300         struct amd_ir_data *data = irq_data->chip_data;
4301         struct irq_2_irte *irte_info = &data->irq_2_irte;
4302         struct amd_iommu *iommu = amd_iommu_rlookup_table[irte_info->devid];
4303
4304         if (iommu)
4305                 iommu->irte_ops->deactivate(data->entry, irte_info->devid,
4306                                             irte_info->index);
4307 }
4308
4309 static const struct irq_domain_ops amd_ir_domain_ops = {
4310         .alloc = irq_remapping_alloc,
4311         .free = irq_remapping_free,
4312         .activate = irq_remapping_activate,
4313         .deactivate = irq_remapping_deactivate,
4314 };
4315
4316 static int amd_ir_set_vcpu_affinity(struct irq_data *data, void *vcpu_info)
4317 {
4318         struct amd_iommu *iommu;
4319         struct amd_iommu_pi_data *pi_data = vcpu_info;
4320         struct vcpu_data *vcpu_pi_info = pi_data->vcpu_data;
4321         struct amd_ir_data *ir_data = data->chip_data;
4322         struct irte_ga *irte = (struct irte_ga *) ir_data->entry;
4323         struct irq_2_irte *irte_info = &ir_data->irq_2_irte;
4324         struct iommu_dev_data *dev_data = search_dev_data(irte_info->devid);
4325
4326         /* Note:
4327          * This device has never been set up for guest mode.
4328          * we should not modify the IRTE
4329          */
4330         if (!dev_data || !dev_data->use_vapic)
4331                 return 0;
4332
4333         pi_data->ir_data = ir_data;
4334
4335         /* Note:
4336          * SVM tries to set up for VAPIC mode, but we are in
4337          * legacy mode. So, we force legacy mode instead.
4338          */
4339         if (!AMD_IOMMU_GUEST_IR_VAPIC(amd_iommu_guest_ir)) {
4340                 pr_debug("%s: Fall back to using intr legacy remap\n",
4341                          __func__);
4342                 pi_data->is_guest_mode = false;
4343         }
4344
4345         iommu = amd_iommu_rlookup_table[irte_info->devid];
4346         if (iommu == NULL)
4347                 return -EINVAL;
4348
4349         pi_data->prev_ga_tag = ir_data->cached_ga_tag;
4350         if (pi_data->is_guest_mode) {
4351                 /* Setting */
4352                 irte->hi.fields.ga_root_ptr = (pi_data->base >> 12);
4353                 irte->hi.fields.vector = vcpu_pi_info->vector;
4354                 irte->lo.fields_vapic.ga_log_intr = 1;
4355                 irte->lo.fields_vapic.guest_mode = 1;
4356                 irte->lo.fields_vapic.ga_tag = pi_data->ga_tag;
4357
4358                 ir_data->cached_ga_tag = pi_data->ga_tag;
4359         } else {
4360                 /* Un-Setting */
4361                 struct irq_cfg *cfg = irqd_cfg(data);
4362
4363                 irte->hi.val = 0;
4364                 irte->lo.val = 0;
4365                 irte->hi.fields.vector = cfg->vector;
4366                 irte->lo.fields_remap.guest_mode = 0;
4367                 irte->lo.fields_remap.destination =
4368                                 APICID_TO_IRTE_DEST_LO(cfg->dest_apicid);
4369                 irte->hi.fields.destination =
4370                                 APICID_TO_IRTE_DEST_HI(cfg->dest_apicid);
4371                 irte->lo.fields_remap.int_type = apic->irq_delivery_mode;
4372                 irte->lo.fields_remap.dm = apic->irq_dest_mode;
4373
4374                 /*
4375                  * This communicates the ga_tag back to the caller
4376                  * so that it can do all the necessary clean up.
4377                  */
4378                 ir_data->cached_ga_tag = 0;
4379         }
4380
4381         return modify_irte_ga(irte_info->devid, irte_info->index, irte, ir_data);
4382 }
4383
4384
4385 static void amd_ir_update_irte(struct irq_data *irqd, struct amd_iommu *iommu,
4386                                struct amd_ir_data *ir_data,
4387                                struct irq_2_irte *irte_info,
4388                                struct irq_cfg *cfg)
4389 {
4390
4391         /*
4392          * Atomically updates the IRTE with the new destination, vector
4393          * and flushes the interrupt entry cache.
4394          */
4395         iommu->irte_ops->set_affinity(ir_data->entry, irte_info->devid,
4396                                       irte_info->index, cfg->vector,
4397                                       cfg->dest_apicid);
4398 }
4399
4400 static int amd_ir_set_affinity(struct irq_data *data,
4401                                const struct cpumask *mask, bool force)
4402 {
4403         struct amd_ir_data *ir_data = data->chip_data;
4404         struct irq_2_irte *irte_info = &ir_data->irq_2_irte;
4405         struct irq_cfg *cfg = irqd_cfg(data);
4406         struct irq_data *parent = data->parent_data;
4407         struct amd_iommu *iommu = amd_iommu_rlookup_table[irte_info->devid];
4408         int ret;
4409
4410         if (!iommu)
4411                 return -ENODEV;
4412
4413         ret = parent->chip->irq_set_affinity(parent, mask, force);
4414         if (ret < 0 || ret == IRQ_SET_MASK_OK_DONE)
4415                 return ret;
4416
4417         amd_ir_update_irte(data, iommu, ir_data, irte_info, cfg);
4418         /*
4419          * After this point, all the interrupts will start arriving
4420          * at the new destination. So, time to cleanup the previous
4421          * vector allocation.
4422          */
4423         send_cleanup_vector(cfg);
4424
4425         return IRQ_SET_MASK_OK_DONE;
4426 }
4427
4428 static void ir_compose_msi_msg(struct irq_data *irq_data, struct msi_msg *msg)
4429 {
4430         struct amd_ir_data *ir_data = irq_data->chip_data;
4431
4432         *msg = ir_data->msi_entry;
4433 }
4434
4435 static struct irq_chip amd_ir_chip = {
4436         .name                   = "AMD-IR",
4437         .irq_ack                = apic_ack_irq,
4438         .irq_set_affinity       = amd_ir_set_affinity,
4439         .irq_set_vcpu_affinity  = amd_ir_set_vcpu_affinity,
4440         .irq_compose_msi_msg    = ir_compose_msi_msg,
4441 };
4442
4443 int amd_iommu_create_irq_domain(struct amd_iommu *iommu)
4444 {
4445         struct fwnode_handle *fn;
4446
4447         fn = irq_domain_alloc_named_id_fwnode("AMD-IR", iommu->index);
4448         if (!fn)
4449                 return -ENOMEM;
4450         iommu->ir_domain = irq_domain_create_tree(fn, &amd_ir_domain_ops, iommu);
4451         irq_domain_free_fwnode(fn);
4452         if (!iommu->ir_domain)
4453                 return -ENOMEM;
4454
4455         iommu->ir_domain->parent = arch_get_ir_parent_domain();
4456         iommu->msi_domain = arch_create_remap_msi_irq_domain(iommu->ir_domain,
4457                                                              "AMD-IR-MSI",
4458                                                              iommu->index);
4459         return 0;
4460 }
4461
4462 int amd_iommu_update_ga(int cpu, bool is_run, void *data)
4463 {
4464         unsigned long flags;
4465         struct amd_iommu *iommu;
4466         struct irq_remap_table *table;
4467         struct amd_ir_data *ir_data = (struct amd_ir_data *)data;
4468         int devid = ir_data->irq_2_irte.devid;
4469         struct irte_ga *entry = (struct irte_ga *) ir_data->entry;
4470         struct irte_ga *ref = (struct irte_ga *) ir_data->ref;
4471
4472         if (!AMD_IOMMU_GUEST_IR_VAPIC(amd_iommu_guest_ir) ||
4473             !ref || !entry || !entry->lo.fields_vapic.guest_mode)
4474                 return 0;
4475
4476         iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
4477         if (!iommu)
4478                 return -ENODEV;
4479
4480         table = get_irq_table(devid);
4481         if (!table)
4482                 return -ENODEV;
4483
4484         raw_spin_lock_irqsave(&table->lock, flags);
4485
4486         if (ref->lo.fields_vapic.guest_mode) {
4487                 if (cpu >= 0) {
4488                         ref->lo.fields_vapic.destination =
4489                                                 APICID_TO_IRTE_DEST_LO(cpu);
4490                         ref->hi.fields.destination =
4491                                                 APICID_TO_IRTE_DEST_HI(cpu);
4492                 }
4493                 ref->lo.fields_vapic.is_run = is_run;
4494                 barrier();
4495         }
4496
4497         raw_spin_unlock_irqrestore(&table->lock, flags);
4498
4499         iommu_flush_irt(iommu, devid);
4500         iommu_completion_wait(iommu);
4501         return 0;
4502 }
4503 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_update_ga);
4504 #endif