arch/x86/kernel/amd_iommu_init.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2007-2008 Advanced Micro Devices, Inc.
   3  * Author: Joerg Roedel <joerg.roedel@amd.com>
   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 #include <linux/pci.h>
  21 #include <linux/acpi.h>
  22 #include <linux/gfp.h>
  23 #include <linux/list.h>
  24 #include <linux/sysdev.h>
  25 #include <linux/interrupt.h>
  26 #include <linux/msi.h>
  27 #include <asm/pci-direct.h>
  28 #include <asm/amd_iommu_types.h>
  29 #include <asm/amd_iommu.h>
  30 #include <asm/iommu.h>
  31
  32 /*
  33  * definitions for the ACPI scanning code
  34  */
  35 #define IVRS_HEADER_LENGTH 48
  36
  37 #define ACPI_IVHD_TYPE                  0x10
  38 #define ACPI_IVMD_TYPE_ALL              0x20
  39 #define ACPI_IVMD_TYPE                  0x21
  40 #define ACPI_IVMD_TYPE_RANGE            0x22
  41
  42 #define IVHD_DEV_ALL                    0x01
  43 #define IVHD_DEV_SELECT                 0x02
  44 #define IVHD_DEV_SELECT_RANGE_START     0x03
  45 #define IVHD_DEV_RANGE_END              0x04
  46 #define IVHD_DEV_ALIAS                  0x42
  47 #define IVHD_DEV_ALIAS_RANGE            0x43
  48 #define IVHD_DEV_EXT_SELECT             0x46
  49 #define IVHD_DEV_EXT_SELECT_RANGE       0x47
  50
  51 #define IVHD_FLAG_HT_TUN_EN             0x00
  52 #define IVHD_FLAG_PASSPW_EN             0x01
  53 #define IVHD_FLAG_RESPASSPW_EN          0x02
  54 #define IVHD_FLAG_ISOC_EN               0x03
  55
  56 #define IVMD_FLAG_EXCL_RANGE            0x08
  57 #define IVMD_FLAG_UNITY_MAP             0x01
  58
  59 #define ACPI_DEVFLAG_INITPASS           0x01
  60 #define ACPI_DEVFLAG_EXTINT             0x02
  61 #define ACPI_DEVFLAG_NMI                0x04
  62 #define ACPI_DEVFLAG_SYSMGT1            0x10
  63 #define ACPI_DEVFLAG_SYSMGT2            0x20
  64 #define ACPI_DEVFLAG_LINT0              0x40
  65 #define ACPI_DEVFLAG_LINT1              0x80
  66 #define ACPI_DEVFLAG_ATSDIS             0x10000000
  67
  68 /*
  69  * ACPI table definitions
  70  *
  71  * These data structures are laid over the table to parse the important values
  72  * out of it.
  73  */
  74
  75 /*
  76  * structure describing one IOMMU in the ACPI table. Typically followed by one
  77  * or more ivhd_entrys.
  78  */
  79 struct ivhd_header {
  80         u8 type;
  81         u8 flags;
  82         u16 length;
  83         u16 devid;
  84         u16 cap_ptr;
  85         u64 mmio_phys;
  86         u16 pci_seg;
  87         u16 info;
  88         u32 reserved;
  89 } __attribute__((packed));
  90
  91 /*
  92  * A device entry describing which devices a specific IOMMU translates and
  93  * which requestor ids they use.
  94  */
  95 struct ivhd_entry {
  96         u8 type;
  97         u16 devid;
  98         u8 flags;
  99         u32 ext;
 100 } __attribute__((packed));
 101
 102 /*
 103  * An AMD IOMMU memory definition structure. It defines things like exclusion
 104  * ranges for devices and regions that should be unity mapped.
 105  */
 106 struct ivmd_header {
 107         u8 type;
 108         u8 flags;
 109         u16 length;
 110         u16 devid;
 111         u16 aux;
 112         u64 resv;
 113         u64 range_start;
 114         u64 range_length;
 115 } __attribute__((packed));
 116
 117 static int __initdata amd_iommu_detected;
 118
 119 u16 amd_iommu_last_bdf;                 /* largest PCI device id we have
 120                                            to handle */
 121 LIST_HEAD(amd_iommu_unity_map);         /* a list of required unity mappings
 122                                            we find in ACPI */
 123 unsigned amd_iommu_aperture_order = 26; /* size of aperture in power of 2 */
 124 int amd_iommu_isolate;                  /* if 1, device isolation is enabled */
 125
 126 LIST_HEAD(amd_iommu_list);              /* list of all AMD IOMMUs in the
 127                                            system */
 128
 129 /*
 130  * Pointer to the device table which is shared by all AMD IOMMUs
 131  * it is indexed by the PCI device id or the HT unit id and contains
 132  * information about the domain the device belongs to as well as the
 133  * page table root pointer.
 134  */
 135 struct dev_table_entry *amd_iommu_dev_table;
 136
 137 /*
 138  * The alias table is a driver specific data structure which contains the
 139  * mappings of the PCI device ids to the actual requestor ids on the IOMMU.
 140  * More than one device can share the same requestor id.
 141  */
 142 u16 *amd_iommu_alias_table;
 143
 144 /*
 145  * The rlookup table is used to find the IOMMU which is responsible
 146  * for a specific device. It is also indexed by the PCI device id.
 147  */
 148 struct amd_iommu **amd_iommu_rlookup_table;
 149
 150 /*
 151  * The pd table (protection domain table) is used to find the protection domain
 152  * data structure a device belongs to. Indexed with the PCI device id too.
 153  */
 154 struct protection_domain **amd_iommu_pd_table;
 155
 156 /*
 157  * AMD IOMMU allows up to 2^16 differend protection domains. This is a bitmap
 158  * to know which ones are already in use.
 159  */
 160 unsigned long *amd_iommu_pd_alloc_bitmap;
 161
 162 static u32 dev_table_size;      /* size of the device table */
 163 static u32 alias_table_size;    /* size of the alias table */
 164 static u32 rlookup_table_size;  /* size if the rlookup table */
 165
 166 static inline void update_last_devid(u16 devid)
 167 {
 168         if (devid > amd_iommu_last_bdf)
 169                 amd_iommu_last_bdf = devid;
 170 }
 171
 172 static inline unsigned long tbl_size(int entry_size)
 173 {
 174         unsigned shift = PAGE_SHIFT +
 175                          get_order(amd_iommu_last_bdf * entry_size);
 176
 177         return 1UL << shift;
 178 }
 179
 180 /****************************************************************************
 181  *
 182  * AMD IOMMU MMIO register space handling functions
 183  *
 184  * These functions are used to program the IOMMU device registers in
 185  * MMIO space required for that driver.
 186  *
 187  ****************************************************************************/
 188
 189 /*
 190  * This function set the exclusion range in the IOMMU. DMA accesses to the
 191  * exclusion range are passed through untranslated
 192  */
 193 static void __init iommu_set_exclusion_range(struct amd_iommu *iommu)
 194 {
 195         u64 start = iommu->exclusion_start & PAGE_MASK;
 196         u64 limit = (start + iommu->exclusion_length) & PAGE_MASK;
 197         u64 entry;
 198
 199         if (!iommu->exclusion_start)
 200                 return;
 201
 202         entry = start | MMIO_EXCL_ENABLE_MASK;
 203         memcpy_toio(iommu->mmio_base + MMIO_EXCL_BASE_OFFSET,
 204                         &entry, sizeof(entry));
 205
 206         entry = limit;
 207         memcpy_toio(iommu->mmio_base + MMIO_EXCL_LIMIT_OFFSET,
 208                         &entry, sizeof(entry));
 209 }
 210
 211 /* Programs the physical address of the device table into the IOMMU hardware */
 212 static void __init iommu_set_device_table(struct amd_iommu *iommu)
 213 {
 214         u32 entry;
 215
 216         BUG_ON(iommu->mmio_base == NULL);
 217
 218         entry = virt_to_phys(amd_iommu_dev_table);
 219         entry |= (dev_table_size >> 12) - 1;
 220         memcpy_toio(iommu->mmio_base + MMIO_DEV_TABLE_OFFSET,
 221                         &entry, sizeof(entry));
 222 }
 223
 224 /* Generic functions to enable/disable certain features of the IOMMU. */
 225 static void __init iommu_feature_enable(struct amd_iommu *iommu, u8 bit)
 226 {
 227         u32 ctrl;
 228
 229         ctrl = readl(iommu->mmio_base + MMIO_CONTROL_OFFSET);
 230         ctrl |= (1 << bit);
 231         writel(ctrl, iommu->mmio_base + MMIO_CONTROL_OFFSET);
 232 }
 233
 234 static void __init iommu_feature_disable(struct amd_iommu *iommu, u8 bit)
 235 {
 236         u32 ctrl;
 237
 238         ctrl = (u64)readl(iommu->mmio_base + MMIO_CONTROL_OFFSET);
 239         ctrl &= ~(1 << bit);
 240         writel(ctrl, iommu->mmio_base + MMIO_CONTROL_OFFSET);
 241 }
 242
 243 /* Function to enable the hardware */
 244 void __init iommu_enable(struct amd_iommu *iommu)
 245 {
 246         printk(KERN_INFO "AMD IOMMU: Enabling IOMMU "
 247                "at %02x:%02x.%x cap 0x%hx\n",
 248                iommu->dev->bus->number,
 249                PCI_SLOT(iommu->dev->devfn),
 250                PCI_FUNC(iommu->dev->devfn),
 251                iommu->cap_ptr);
 252
 253         iommu_feature_enable(iommu, CONTROL_IOMMU_EN);
 254 }
 255
 256 /* Function to enable IOMMU event logging and event interrupts */
 257 void __init iommu_enable_event_logging(struct amd_iommu *iommu)
 258 {
 259         iommu_feature_enable(iommu, CONTROL_EVT_LOG_EN);
 260         iommu_feature_enable(iommu, CONTROL_EVT_INT_EN);
 261 }
 262
 263 /*
 264  * mapping and unmapping functions for the IOMMU MMIO space. Each AMD IOMMU in
 265  * the system has one.
 266  */
 267 static u8 * __init iommu_map_mmio_space(u64 address)
 268 {
 269         u8 *ret;
 270
 271         if (!request_mem_region(address, MMIO_REGION_LENGTH, "amd_iommu"))
 272                 return NULL;
 273
 274         ret = ioremap_nocache(address, MMIO_REGION_LENGTH);
 275         if (ret != NULL)
 276                 return ret;
 277
 278         release_mem_region(address, MMIO_REGION_LENGTH);
 279
 280         return NULL;
 281 }
 282
 283 static void __init iommu_unmap_mmio_space(struct amd_iommu *iommu)
 284 {
 285         if (iommu->mmio_base)
 286                 iounmap(iommu->mmio_base);
 287         release_mem_region(iommu->mmio_phys, MMIO_REGION_LENGTH);
 288 }
 289
 290 /****************************************************************************
 291  *
 292  * The functions below belong to the first pass of AMD IOMMU ACPI table
 293  * parsing. In this pass we try to find out the highest device id this
 294  * code has to handle. Upon this information the size of the shared data
 295  * structures is determined later.
 296  *
 297  ****************************************************************************/
 298
 299 /*
 300  * This function reads the last device id the IOMMU has to handle from the PCI
 301  * capability header for this IOMMU
 302  */
 303 static int __init find_last_devid_on_pci(int bus, int dev, int fn, int cap_ptr)
 304 {
 305         u32 cap;
 306
 307         cap = read_pci_config(bus, dev, fn, cap_ptr+MMIO_RANGE_OFFSET);
 308         update_last_devid(calc_devid(MMIO_GET_BUS(cap), MMIO_GET_LD(cap)));
 309
 310         return 0;
 311 }
 312
 313 /*
 314  * After reading the highest device id from the IOMMU PCI capability header
 315  * this function looks if there is a higher device id defined in the ACPI table
 316  */
 317 static int __init find_last_devid_from_ivhd(struct ivhd_header *h)
 318 {
 319         u8 *p = (void *)h, *end = (void *)h;
 320         struct ivhd_entry *dev;
 321
 322         p += sizeof(*h);
 323         end += h->length;
 324
 325         find_last_devid_on_pci(PCI_BUS(h->devid),
 326                         PCI_SLOT(h->devid),
 327                         PCI_FUNC(h->devid),
 328                         h->cap_ptr);
 329
 330         while (p < end) {
 331                 dev = (struct ivhd_entry *)p;
 332                 switch (dev->type) {
 333                 case IVHD_DEV_SELECT:
 334                 case IVHD_DEV_RANGE_END:
 335                 case IVHD_DEV_ALIAS:
 336                 case IVHD_DEV_EXT_SELECT:
 337                         /* all the above subfield types refer to device ids */
 338                         update_last_devid(dev->devid);
 339                         break;
 340                 default:
 341                         break;
 342                 }
 343                 p += 0x04 << (*p >> 6);
 344         }
 345
 346         WARN_ON(p != end);
 347
 348         return 0;
 349 }
 350
 351 /*
 352  * Iterate over all IVHD entries in the ACPI table and find the highest device
 353  * id which we need to handle. This is the first of three functions which parse
 354  * the ACPI table. So we check the checksum here.
 355  */
 356 static int __init find_last_devid_acpi(struct acpi_table_header *table)
 357 {
 358         int i;
 359         u8 checksum = 0, *p = (u8 *)table, *end = (u8 *)table;
 360         struct ivhd_header *h;
 361
 362         /*
 363          * Validate checksum here so we don't need to do it when
 364          * we actually parse the table
 365          */
 366         for (i = 0; i < table->length; ++i)
 367                 checksum += p[i];
 368         if (checksum != 0)
 369                 /* ACPI table corrupt */
 370                 return -ENODEV;
 371
 372         p += IVRS_HEADER_LENGTH;
 373
 374         end += table->length;
 375         while (p < end) {
 376                 h = (struct ivhd_header *)p;
 377                 switch (h->type) {
 378                 case ACPI_IVHD_TYPE:
 379                         find_last_devid_from_ivhd(h);
 380                         break;
 381                 default:
 382                         break;
 383                 }
 384                 p += h->length;
 385         }
 386         WARN_ON(p != end);
 387
 388         return 0;
 389 }
 390
 391 /****************************************************************************
 392  *
 393  * The following functions belong the the code path which parses the ACPI table
 394  * the second time. In this ACPI parsing iteration we allocate IOMMU specific
 395  * data structures, initialize the device/alias/rlookup table and also
 396  * basically initialize the hardware.
 397  *
 398  ****************************************************************************/
 399
 400 /*
 401  * Allocates the command buffer. This buffer is per AMD IOMMU. We can
 402  * write commands to that buffer later and the IOMMU will execute them
 403  * asynchronously
 404  */
 405 static u8 * __init alloc_command_buffer(struct amd_iommu *iommu)
 406 {
 407         u8 *cmd_buf = (u8 *)__get_free_pages(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO,
 408                         get_order(CMD_BUFFER_SIZE));
 409         u64 entry;
 410
 411         if (cmd_buf == NULL)
 412                 return NULL;
 413
 414         iommu->cmd_buf_size = CMD_BUFFER_SIZE;
 415
 416         entry = (u64)virt_to_phys(cmd_buf);
 417         entry |= MMIO_CMD_SIZE_512;
 418         memcpy_toio(iommu->mmio_base + MMIO_CMD_BUF_OFFSET,
 419                         &entry, sizeof(entry));
 420
 421         iommu_feature_enable(iommu, CONTROL_CMDBUF_EN);
 422
 423         return cmd_buf;
 424 }
 425
 426 static void __init free_command_buffer(struct amd_iommu *iommu)
 427 {
 428         free_pages((unsigned long)iommu->cmd_buf, get_order(CMD_BUFFER_SIZE));
 429 }
 430
 431 /* allocates the memory where the IOMMU will log its events to */
 432 static u8 * __init alloc_event_buffer(struct amd_iommu *iommu)
 433 {
 434         u64 entry;
 435         iommu->evt_buf = (u8 *)__get_free_pages(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO,
 436                                                 get_order(EVT_BUFFER_SIZE));
 437
 438         if (iommu->evt_buf == NULL)
 439                 return NULL;
 440
 441         entry = (u64)virt_to_phys(iommu->evt_buf) | EVT_LEN_MASK;
 442         memcpy_toio(iommu->mmio_base + MMIO_EVT_BUF_OFFSET,
 443                     &entry, sizeof(entry));
 444
 445         iommu->evt_buf_size = EVT_BUFFER_SIZE;
 446
 447         return iommu->evt_buf;
 448 }
 449
 450 static void __init free_event_buffer(struct amd_iommu *iommu)
 451 {
 452         free_pages((unsigned long)iommu->evt_buf, get_order(EVT_BUFFER_SIZE));
 453 }
 454
 455 /* sets a specific bit in the device table entry. */
 456 static void set_dev_entry_bit(u16 devid, u8 bit)
 457 {
 458         int i = (bit >> 5) & 0x07;
 459         int _bit = bit & 0x1f;
 460
 461         amd_iommu_dev_table[devid].data[i] |= (1 << _bit);
 462 }
 463
 464 /* Writes the specific IOMMU for a device into the rlookup table */
 465 static void __init set_iommu_for_device(struct amd_iommu *iommu, u16 devid)
 466 {
 467         amd_iommu_rlookup_table[devid] = iommu;
 468 }
 469
 470 /*
 471  * This function takes the device specific flags read from the ACPI
 472  * table and sets up the device table entry with that information
 473  */
 474 static void __init set_dev_entry_from_acpi(struct amd_iommu *iommu,
 475                                            u16 devid, u32 flags, u32 ext_flags)
 476 {
 477         if (flags & ACPI_DEVFLAG_INITPASS)
 478                 set_dev_entry_bit(devid, DEV_ENTRY_INIT_PASS);
 479         if (flags & ACPI_DEVFLAG_EXTINT)
 480                 set_dev_entry_bit(devid, DEV_ENTRY_EINT_PASS);
 481         if (flags & ACPI_DEVFLAG_NMI)
 482                 set_dev_entry_bit(devid, DEV_ENTRY_NMI_PASS);
 483         if (flags & ACPI_DEVFLAG_SYSMGT1)
 484                 set_dev_entry_bit(devid, DEV_ENTRY_SYSMGT1);
 485         if (flags & ACPI_DEVFLAG_SYSMGT2)
 486                 set_dev_entry_bit(devid, DEV_ENTRY_SYSMGT2);
 487         if (flags & ACPI_DEVFLAG_LINT0)
 488                 set_dev_entry_bit(devid, DEV_ENTRY_LINT0_PASS);
 489         if (flags & ACPI_DEVFLAG_LINT1)
 490                 set_dev_entry_bit(devid, DEV_ENTRY_LINT1_PASS);
 491
 492         set_iommu_for_device(iommu, devid);
 493 }
 494
 495 /*
 496  * Reads the device exclusion range from ACPI and initialize IOMMU with
 497  * it
 498  */
 499 static void __init set_device_exclusion_range(u16 devid, struct ivmd_header *m)
 500 {
 501         struct amd_iommu *iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
 502
 503         if (!(m->flags & IVMD_FLAG_EXCL_RANGE))
 504                 return;
 505
 506         if (iommu) {
 507                 /*
 508                  * We only can configure exclusion ranges per IOMMU, not
 509                  * per device. But we can enable the exclusion range per
 510                  * device. This is done here
 511                  */
 512                 set_dev_entry_bit(m->devid, DEV_ENTRY_EX);
 513                 iommu->exclusion_start = m->range_start;
 514                 iommu->exclusion_length = m->range_length;
 515         }
 516 }
 517
 518 /*
 519  * This function reads some important data from the IOMMU PCI space and
 520  * initializes the driver data structure with it. It reads the hardware
 521  * capabilities and the first/last device entries
 522  */
 523 static void __init init_iommu_from_pci(struct amd_iommu *iommu)
 524 {
 525         int cap_ptr = iommu->cap_ptr;
 526         u32 range, misc;
 527
 528         pci_read_config_dword(iommu->dev, cap_ptr + MMIO_CAP_HDR_OFFSET,
 529                               &iommu->cap);
 530         pci_read_config_dword(iommu->dev, cap_ptr + MMIO_RANGE_OFFSET,
 531                               &range);
 532         pci_read_config_dword(iommu->dev, cap_ptr + MMIO_MISC_OFFSET,
 533                               &misc);
 534
 535         iommu->first_device = calc_devid(MMIO_GET_BUS(range),
 536                                          MMIO_GET_FD(range));
 537         iommu->last_device = calc_devid(MMIO_GET_BUS(range),
 538                                         MMIO_GET_LD(range));
 539         iommu->evt_msi_num = MMIO_MSI_NUM(misc);
 540 }
 541
 542 /*
 543  * Takes a pointer to an AMD IOMMU entry in the ACPI table and
 544  * initializes the hardware and our data structures with it.
 545  */
 546 static void __init init_iommu_from_acpi(struct amd_iommu *iommu,
 547                                         struct ivhd_header *h)
 548 {
 549         u8 *p = (u8 *)h;
 550         u8 *end = p, flags = 0;
 551         u16 dev_i, devid = 0, devid_start = 0, devid_to = 0;
 552         u32 ext_flags = 0;
 553         bool alias = false;
 554         struct ivhd_entry *e;
 555
 556         /*
 557          * First set the recommended feature enable bits from ACPI
 558          * into the IOMMU control registers
 559          */
 560         h->flags & IVHD_FLAG_HT_TUN_EN ?
 561                 iommu_feature_enable(iommu, CONTROL_HT_TUN_EN) :
 562                 iommu_feature_disable(iommu, CONTROL_HT_TUN_EN);
 563
 564         h->flags & IVHD_FLAG_PASSPW_EN ?
 565                 iommu_feature_enable(iommu, CONTROL_PASSPW_EN) :
 566                 iommu_feature_disable(iommu, CONTROL_PASSPW_EN);
 567
 568         h->flags & IVHD_FLAG_RESPASSPW_EN ?
 569                 iommu_feature_enable(iommu, CONTROL_RESPASSPW_EN) :
 570                 iommu_feature_disable(iommu, CONTROL_RESPASSPW_EN);
 571
 572         h->flags & IVHD_FLAG_ISOC_EN ?
 573                 iommu_feature_enable(iommu, CONTROL_ISOC_EN) :
 574                 iommu_feature_disable(iommu, CONTROL_ISOC_EN);
 575
 576         /*
 577          * make IOMMU memory accesses cache coherent
 578          */
 579         iommu_feature_enable(iommu, CONTROL_COHERENT_EN);
 580
 581         /*
 582          * Done. Now parse the device entries
 583          */
 584         p += sizeof(struct ivhd_header);
 585         end += h->length;
 586
 587         while (p < end) {
 588                 e = (struct ivhd_entry *)p;
 589                 switch (e->type) {
 590                 case IVHD_DEV_ALL:
 591                         for (dev_i = iommu->first_device;
 592                                         dev_i <= iommu->last_device; ++dev_i)
 593                                 set_dev_entry_from_acpi(iommu, dev_i,
 594                                                         e->flags, 0);
 595                         break;
 596                 case IVHD_DEV_SELECT:
 597                         devid = e->devid;
 598                         set_dev_entry_from_acpi(iommu, devid, e->flags, 0);
 599                         break;
 600                 case IVHD_DEV_SELECT_RANGE_START:
 601                         devid_start = e->devid;
 602                         flags = e->flags;
 603                         ext_flags = 0;
 604                         alias = false;
 605                         break;
 606                 case IVHD_DEV_ALIAS:
 607                         devid = e->devid;
 608                         devid_to = e->ext >> 8;
 609                         set_dev_entry_from_acpi(iommu, devid, e->flags, 0);
 610                         amd_iommu_alias_table[devid] = devid_to;
 611                         break;
 612                 case IVHD_DEV_ALIAS_RANGE:
 613                         devid_start = e->devid;
 614                         flags = e->flags;
 615                         devid_to = e->ext >> 8;
 616                         ext_flags = 0;
 617                         alias = true;
 618                         break;
 619                 case IVHD_DEV_EXT_SELECT:
 620                         devid = e->devid;
 621                         set_dev_entry_from_acpi(iommu, devid, e->flags,
 622                                                 e->ext);
 623                         break;
 624                 case IVHD_DEV_EXT_SELECT_RANGE:
 625                         devid_start = e->devid;
 626                         flags = e->flags;
 627                         ext_flags = e->ext;
 628                         alias = false;
 629                         break;
 630                 case IVHD_DEV_RANGE_END:
 631                         devid = e->devid;
 632                         for (dev_i = devid_start; dev_i <= devid; ++dev_i) {
 633                                 if (alias)
 634                                         amd_iommu_alias_table[dev_i] = devid_to;
 635                                 set_dev_entry_from_acpi(iommu,
 636                                                 amd_iommu_alias_table[dev_i],
 637                                                 flags, ext_flags);
 638                         }
 639                         break;
 640                 default:
 641                         break;
 642                 }
 643
 644                 p += 0x04 << (e->type >> 6);
 645         }
 646 }
 647
 648 /* Initializes the device->iommu mapping for the driver */
 649 static int __init init_iommu_devices(struct amd_iommu *iommu)
 650 {
 651         u16 i;
 652
 653         for (i = iommu->first_device; i <= iommu->last_device; ++i)
 654                 set_iommu_for_device(iommu, i);
 655
 656         return 0;
 657 }
 658
 659 static void __init free_iommu_one(struct amd_iommu *iommu)
 660 {
 661         free_command_buffer(iommu);
 662         free_event_buffer(iommu);
 663         iommu_unmap_mmio_space(iommu);
 664 }
 665
 666 static void __init free_iommu_all(void)
 667 {
 668         struct amd_iommu *iommu, *next;
 669
 670         list_for_each_entry_safe(iommu, next, &amd_iommu_list, list) {
 671                 list_del(&iommu->list);
 672                 free_iommu_one(iommu);
 673                 kfree(iommu);
 674         }
 675 }
 676
 677 /*
 678  * This function clues the initialization function for one IOMMU
 679  * together and also allocates the command buffer and programs the
 680  * hardware. It does NOT enable the IOMMU. This is done afterwards.
 681  */
 682 static int __init init_iommu_one(struct amd_iommu *iommu, struct ivhd_header *h)
 683 {
 684         spin_lock_init(&iommu->lock);
 685         list_add_tail(&iommu->list, &amd_iommu_list);
 686
 687         /*
 688          * Copy data from ACPI table entry to the iommu struct
 689          */
 690         iommu->dev = pci_get_bus_and_slot(PCI_BUS(h->devid), h->devid & 0xff);
 691         if (!iommu->dev)
 692                 return 1;
 693
 694         iommu->cap_ptr = h->cap_ptr;
 695         iommu->pci_seg = h->pci_seg;
 696         iommu->mmio_phys = h->mmio_phys;
 697         iommu->mmio_base = iommu_map_mmio_space(h->mmio_phys);
 698         if (!iommu->mmio_base)
 699                 return -ENOMEM;
 700
 701         iommu_set_device_table(iommu);
 702         iommu->cmd_buf = alloc_command_buffer(iommu);
 703         if (!iommu->cmd_buf)
 704                 return -ENOMEM;
 705
 706         iommu->evt_buf = alloc_event_buffer(iommu);
 707         if (!iommu->evt_buf)
 708                 return -ENOMEM;
 709
 710         iommu->int_enabled = false;
 711
 712         init_iommu_from_pci(iommu);
 713         init_iommu_from_acpi(iommu, h);
 714         init_iommu_devices(iommu);
 715
 716         pci_enable_device(iommu->dev);
 717
 718         return 0;
 719 }
 720
 721 /*
 722  * Iterates over all IOMMU entries in the ACPI table, allocates the
 723  * IOMMU structure and initializes it with init_iommu_one()
 724  */
 725 static int __init init_iommu_all(struct acpi_table_header *table)
 726 {
 727         u8 *p = (u8 *)table, *end = (u8 *)table;
 728         struct ivhd_header *h;
 729         struct amd_iommu *iommu;
 730         int ret;
 731
 732         end += table->length;
 733         p += IVRS_HEADER_LENGTH;
 734
 735         while (p < end) {
 736                 h = (struct ivhd_header *)p;
 737                 switch (*p) {
 738                 case ACPI_IVHD_TYPE:
 739                         iommu = kzalloc(sizeof(struct amd_iommu), GFP_KERNEL);
 740                         if (iommu == NULL)
 741                                 return -ENOMEM;
 742                         ret = init_iommu_one(iommu, h);
 743                         if (ret)
 744                                 return ret;
 745                         break;
 746                 default:
 747                         break;
 748                 }
 749                 p += h->length;
 750
 751         }
 752         WARN_ON(p != end);
 753
 754         return 0;
 755 }
 756
 757 /****************************************************************************
 758  *
 759  * The following functions initialize the MSI interrupts for all IOMMUs
 760  * in the system. Its a bit challenging because there could be multiple
 761  * IOMMUs per PCI BDF but we can call pci_enable_msi(x) only once per
 762  * pci_dev.
 763  *
 764  ****************************************************************************/
 765
 766 static int __init iommu_setup_msix(struct amd_iommu *iommu)
 767 {
 768         struct amd_iommu *curr;
 769         struct msix_entry entries[32]; /* only 32 supported by AMD IOMMU */
 770         int nvec = 0, i;
 771
 772         list_for_each_entry(curr, &amd_iommu_list, list) {
 773                 if (curr->dev == iommu->dev) {
 774                         entries[nvec].entry = curr->evt_msi_num;
 775                         entries[nvec].vector = 0;
 776                         curr->int_enabled = true;
 777                         nvec++;
 778                 }
 779         }
 780
 781         if (pci_enable_msix(iommu->dev, entries, nvec)) {
 782                 pci_disable_msix(iommu->dev);
 783                 return 1;
 784         }
 785
 786         for (i = 0; i < nvec; ++i) {
 787                 int r = request_irq(entries->vector, amd_iommu_int_handler,
 788                                     IRQF_SAMPLE_RANDOM,
 789                                     "AMD IOMMU",
 790                                     NULL);
 791                 if (r)
 792                         goto out_free;
 793         }
 794
 795         return 0;
 796
 797 out_free:
 798         for (i -= 1; i >= 0; --i)
 799                 free_irq(entries->vector, NULL);
 800
 801         pci_disable_msix(iommu->dev);
 802
 803         return 1;
 804 }
 805
 806 static int __init iommu_setup_msi(struct amd_iommu *iommu)
 807 {
 808         int r;
 809         struct amd_iommu *curr;
 810
 811         list_for_each_entry(curr, &amd_iommu_list, list) {
 812                 if (curr->dev == iommu->dev)
 813                         curr->int_enabled = true;
 814         }
 815
 816
 817         if (pci_enable_msi(iommu->dev))
 818                 return 1;
 819
 820         r = request_irq(iommu->dev->irq, amd_iommu_int_handler,
 821                         IRQF_SAMPLE_RANDOM,
 822                         "AMD IOMMU",
 823                         NULL);
 824
 825         if (r) {
 826                 pci_disable_msi(iommu->dev);
 827                 return 1;
 828         }
 829
 830         return 0;
 831 }
 832
 833 static int __init iommu_init_msi(struct amd_iommu *iommu)
 834 {
 835         if (iommu->int_enabled)
 836                 return 0;
 837
 838         if (pci_find_capability(iommu->dev, PCI_CAP_ID_MSIX))
 839                 return iommu_setup_msix(iommu);
 840         else if (pci_find_capability(iommu->dev, PCI_CAP_ID_MSI))
 841                 return iommu_setup_msi(iommu);
 842
 843         return 1;
 844 }
 845
 846 /****************************************************************************
 847  *
 848  * The next functions belong to the third pass of parsing the ACPI
 849  * table. In this last pass the memory mapping requirements are
 850  * gathered (like exclusion and unity mapping reanges).
 851  *
 852  ****************************************************************************/
 853
 854 static void __init free_unity_maps(void)
 855 {
 856         struct unity_map_entry *entry, *next;
 857
 858         list_for_each_entry_safe(entry, next, &amd_iommu_unity_map, list) {
 859                 list_del(&entry->list);
 860                 kfree(entry);
 861         }
 862 }
 863
 864 /* called when we find an exclusion range definition in ACPI */
 865 static int __init init_exclusion_range(struct ivmd_header *m)
 866 {
 867         int i;
 868
 869         switch (m->type) {
 870         case ACPI_IVMD_TYPE:
 871                 set_device_exclusion_range(m->devid, m);
 872                 break;
 873         case ACPI_IVMD_TYPE_ALL:
 874                 for (i = 0; i <= amd_iommu_last_bdf; ++i)
 875                         set_device_exclusion_range(i, m);
 876                 break;
 877         case ACPI_IVMD_TYPE_RANGE:
 878                 for (i = m->devid; i <= m->aux; ++i)
 879                         set_device_exclusion_range(i, m);
 880                 break;
 881         default:
 882                 break;
 883         }
 884
 885         return 0;
 886 }
 887
 888 /* called for unity map ACPI definition */
 889 static int __init init_unity_map_range(struct ivmd_header *m)
 890 {
 891         struct unity_map_entry *e = 0;
 892
 893         e = kzalloc(sizeof(*e), GFP_KERNEL);
 894         if (e == NULL)
 895                 return -ENOMEM;
 896
 897         switch (m->type) {
 898         default:
 899         case ACPI_IVMD_TYPE:
 900                 e->devid_start = e->devid_end = m->devid;
 901                 break;
 902         case ACPI_IVMD_TYPE_ALL:
 903                 e->devid_start = 0;
 904                 e->devid_end = amd_iommu_last_bdf;
 905                 break;
 906         case ACPI_IVMD_TYPE_RANGE:
 907                 e->devid_start = m->devid;
 908                 e->devid_end = m->aux;
 909                 break;
 910         }
 911         e->address_start = PAGE_ALIGN(m->range_start);
 912         e->address_end = e->address_start + PAGE_ALIGN(m->range_length);
 913         e->prot = m->flags >> 1;
 914
 915         list_add_tail(&e->list, &amd_iommu_unity_map);
 916
 917         return 0;
 918 }
 919
 920 /* iterates over all memory definitions we find in the ACPI table */
 921 static int __init init_memory_definitions(struct acpi_table_header *table)
 922 {
 923         u8 *p = (u8 *)table, *end = (u8 *)table;
 924         struct ivmd_header *m;
 925
 926         end += table->length;
 927         p += IVRS_HEADER_LENGTH;
 928
 929         while (p < end) {
 930                 m = (struct ivmd_header *)p;
 931                 if (m->flags & IVMD_FLAG_EXCL_RANGE)
 932                         init_exclusion_range(m);
 933                 else if (m->flags & IVMD_FLAG_UNITY_MAP)
 934                         init_unity_map_range(m);
 935
 936                 p += m->length;
 937         }
 938
 939         return 0;
 940 }
 941
 942 /*
 943  * Init the device table to not allow DMA access for devices and
 944  * suppress all page faults
 945  */
 946 static void init_device_table(void)
 947 {
 948         u16 devid;
 949
 950         for (devid = 0; devid <= amd_iommu_last_bdf; ++devid) {
 951                 set_dev_entry_bit(devid, DEV_ENTRY_VALID);
 952                 set_dev_entry_bit(devid, DEV_ENTRY_TRANSLATION);
 953         }
 954 }
 955
 956 /*
 957  * This function finally enables all IOMMUs found in the system after
 958  * they have been initialized
 959  */
 960 static void __init enable_iommus(void)
 961 {
 962         struct amd_iommu *iommu;
 963
 964         list_for_each_entry(iommu, &amd_iommu_list, list) {
 965                 iommu_set_exclusion_range(iommu);
 966                 iommu_init_msi(iommu);
 967                 iommu_enable_event_logging(iommu);
 968                 iommu_enable(iommu);
 969         }
 970 }
 971
 972 /*
 973  * Suspend/Resume support
 974  * disable suspend until real resume implemented
 975  */
 976
 977 static int amd_iommu_resume(struct sys_device *dev)
 978 {
 979         return 0;
 980 }
 981
 982 static int amd_iommu_suspend(struct sys_device *dev, pm_message_t state)
 983 {
 984         return -EINVAL;
 985 }
 986
 987 static struct sysdev_class amd_iommu_sysdev_class = {
 988         .name = "amd_iommu",
 989         .suspend = amd_iommu_suspend,
 990         .resume = amd_iommu_resume,
 991 };
 992
 993 static struct sys_device device_amd_iommu = {
 994         .id = 0,
 995         .cls = &amd_iommu_sysdev_class,
 996 };
 997
 998 /*
 999  * This is the core init function for AMD IOMMU hardware in the system.
1000  * This function is called from the generic x86 DMA layer initialization
1001  * code.
1002  *
1003  * This function basically parses the ACPI table for AMD IOMMU (IVRS)
1004  * three times:
1005  *
1006  *      1 pass) Find the highest PCI device id the driver has to handle.
1007  *              Upon this information the size of the data structures is
1008  *              determined that needs to be allocated.
1009  *
1010  *      2 pass) Initialize the data structures just allocated with the
1011  *              information in the ACPI table about available AMD IOMMUs
1012  *              in the system. It also maps the PCI devices in the
1013  *              system to specific IOMMUs
1014  *
1015  *      3 pass) After the basic data structures are allocated and
1016  *              initialized we update them with information about memory
1017  *              remapping requirements parsed out of the ACPI table in
1018  *              this last pass.
1019  *
1020  * After that the hardware is initialized and ready to go. In the last
1021  * step we do some Linux specific things like registering the driver in
1022  * the dma_ops interface and initializing the suspend/resume support
1023  * functions. Finally it prints some information about AMD IOMMUs and
1024  * the driver state and enables the hardware.
1025  */
1026 int __init amd_iommu_init(void)
1027 {
1028         int i, ret = 0;
1029
1030
1031         if (no_iommu) {
1032                 printk(KERN_INFO "AMD IOMMU disabled by kernel command line\n");
1033                 return 0;
1034         }
1035
1036         if (!amd_iommu_detected)
1037                 return -ENODEV;
1038
1039         /*
1040          * First parse ACPI tables to find the largest Bus/Dev/Func
1041          * we need to handle. Upon this information the shared data
1042          * structures for the IOMMUs in the system will be allocated
1043          */
1044         if (acpi_table_parse("IVRS", find_last_devid_acpi) != 0)
1045                 return -ENODEV;
1046
1047         dev_table_size     = tbl_size(DEV_TABLE_ENTRY_SIZE);
1048         alias_table_size   = tbl_size(ALIAS_TABLE_ENTRY_SIZE);
1049         rlookup_table_size = tbl_size(RLOOKUP_TABLE_ENTRY_SIZE);
1050
1051         ret = -ENOMEM;
1052
1053         /* Device table - directly used by all IOMMUs */
1054         amd_iommu_dev_table = (void *)__get_free_pages(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO,
1055                                       get_order(dev_table_size));
1056         if (amd_iommu_dev_table == NULL)
1057                 goto out;
1058
1059         /*
1060          * Alias table - map PCI Bus/Dev/Func to Bus/Dev/Func the
1061          * IOMMU see for that device
1062          */
1063         amd_iommu_alias_table = (void *)__get_free_pages(GFP_KERNEL,
1064                         get_order(alias_table_size));
1065         if (amd_iommu_alias_table == NULL)
1066                 goto free;
1067
1068         /* IOMMU rlookup table - find the IOMMU for a specific device */
1069         amd_iommu_rlookup_table = (void *)__get_free_pages(GFP_KERNEL,
1070                         get_order(rlookup_table_size));
1071         if (amd_iommu_rlookup_table == NULL)
1072                 goto free;
1073
1074         /*
1075          * Protection Domain table - maps devices to protection domains
1076          * This table has the same size as the rlookup_table
1077          */
1078         amd_iommu_pd_table = (void *)__get_free_pages(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO,
1079                                      get_order(rlookup_table_size));
1080         if (amd_iommu_pd_table == NULL)
1081                 goto free;
1082
1083         amd_iommu_pd_alloc_bitmap = (void *)__get_free_pages(
1084                                             GFP_KERNEL | __GFP_ZERO,
1085                                             get_order(MAX_DOMAIN_ID/8));
1086         if (amd_iommu_pd_alloc_bitmap == NULL)
1087                 goto free;
1088
1089         /* init the device table */
1090         init_device_table();
1091
1092         /*
1093          * let all alias entries point to itself
1094          */
1095         for (i = 0; i <= amd_iommu_last_bdf; ++i)
1096                 amd_iommu_alias_table[i] = i;
1097
1098         /*
1099          * never allocate domain 0 because its used as the non-allocated and
1100          * error value placeholder
1101          */
1102         amd_iommu_pd_alloc_bitmap[0] = 1;
1103
1104         /*
1105          * now the data structures are allocated and basically initialized
1106          * start the real acpi table scan
1107          */
1108         ret = -ENODEV;
1109         if (acpi_table_parse("IVRS", init_iommu_all) != 0)
1110                 goto free;
1111
1112         if (acpi_table_parse("IVRS", init_memory_definitions) != 0)
1113                 goto free;
1114
1115         ret = sysdev_class_register(&amd_iommu_sysdev_class);
1116         if (ret)
1117                 goto free;
1118
1119         ret = sysdev_register(&device_amd_iommu);
1120         if (ret)
1121                 goto free;
1122
1123         ret = amd_iommu_init_dma_ops();
1124         if (ret)
1125                 goto free;
1126
1127         enable_iommus();
1128
1129         printk(KERN_INFO "AMD IOMMU: aperture size is %d MB\n",
1130                         (1 << (amd_iommu_aperture_order-20)));
1131
1132         printk(KERN_INFO "AMD IOMMU: device isolation ");
1133         if (amd_iommu_isolate)
1134                 printk("enabled\n");
1135         else
1136                 printk("disabled\n");
1137
1138         if (iommu_fullflush)
1139                 printk(KERN_INFO "AMD IOMMU: IO/TLB flush on unmap enabled\n");
1140         else
1141                 printk(KERN_INFO "AMD IOMMU: Lazy IO/TLB flushing enabled\n");
1142
1143 out:
1144         return ret;
1145
1146 free:
1147         free_pages((unsigned long)amd_iommu_pd_alloc_bitmap,
1148                    get_order(MAX_DOMAIN_ID/8));
1149
1150         free_pages((unsigned long)amd_iommu_pd_table,
1151                    get_order(rlookup_table_size));
1152
1153         free_pages((unsigned long)amd_iommu_rlookup_table,
1154                    get_order(rlookup_table_size));
1155
1156         free_pages((unsigned long)amd_iommu_alias_table,
1157                    get_order(alias_table_size));
1158
1159         free_pages((unsigned long)amd_iommu_dev_table,
1160                    get_order(dev_table_size));
1161
1162         free_iommu_all();
1163
1164         free_unity_maps();
1165
1166         goto out;
1167 }
1168
1169 /****************************************************************************
1170  *
1171  * Early detect code. This code runs at IOMMU detection time in the DMA
1172  * layer. It just looks if there is an IVRS ACPI table to detect AMD
1173  * IOMMUs
1174  *
1175  ****************************************************************************/
1176 static int __init early_amd_iommu_detect(struct acpi_table_header *table)
1177 {
1178         return 0;
1179 }
1180
1181 void __init amd_iommu_detect(void)
1182 {
1183         if (swiotlb || no_iommu || (iommu_detected && !gart_iommu_aperture))
1184                 return;
1185
1186         if (acpi_table_parse("IVRS", early_amd_iommu_detect) == 0) {
1187                 iommu_detected = 1;
1188                 amd_iommu_detected = 1;
1189 #ifdef CONFIG_GART_IOMMU
1190                 gart_iommu_aperture_disabled = 1;
1191                 gart_iommu_aperture = 0;
1192 #endif
1193         }
1194 }
1195
1196 /****************************************************************************
1197  *
1198  * Parsing functions for the AMD IOMMU specific kernel command line
1199  * options.
1200  *
1201  ****************************************************************************/
1202
1203 static int __init parse_amd_iommu_options(char *str)
1204 {
1205         for (; *str; ++str) {
1206                 if (strncmp(str, "isolate", 7) == 0)
1207                         amd_iommu_isolate = 1;
1208         }
1209
1210         return 1;
1211 }
1212
1213 static int __init parse_amd_iommu_size_options(char *str)
1214 {
1215         unsigned order = PAGE_SHIFT + get_order(memparse(str, &str));
1216
1217         if ((order > 24) && (order < 31))
1218                 amd_iommu_aperture_order = order;
1219
1220         return 1;
1221 }
1222
1223 __setup("amd_iommu=", parse_amd_iommu_options);
1224 __setup("amd_iommu_size=", parse_amd_iommu_size_options);