// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
/*
 * CPU-agnostic ARM page table allocator.
 *
 * ARMv7 Short-descriptor format, supporting
 * - Basic memory attributes
 * - Simplified access permissions (AP[2:1] model)
 * - Backwards-compatible TEX remap
 * - Large pages/supersections (if indicated by the caller)
 *
 * Not supporting:
 * - Legacy access permissions (AP[2:0] model)
 *
 * Almost certainly never supporting:
 * - PXN
 * - Domains
 *
 * Copyright (C) 2014-2015 ARM Limited
 * Copyright (c) 2014-2015 MediaTek Inc.
 */

#define pr_fmt(fmt) "arm-v7s io-pgtable: " fmt

#include <linux/atomic.h>
#include <linux/dma-mapping.h>
#include <linux/gfp.h>
#include <linux/io-pgtable.h>
#include <linux/iommu.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/kmemleak.h>
#include <linux/sizes.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/spinlock.h>
#include <linux/types.h>

#include <asm/barrier.h>

/* Struct accessors */
#define io_pgtable_to_data(x)      \
 container_of((x), struct arm_v7s_io_pgtable, iop)

#define io_pgtable_ops_to_data(x)     \
 io_pgtable_to_data(io_pgtable_ops_to_pgtable(x))

/*
 * We have 32 bits total; 12 bits resolved at level 1, 8 bits at level 2,
 * and 12 bits in a page.
 * MediaTek extend 2 bits to reach 34bits, 14 bits at lvl1 and 8 bits at lvl2.
 */
#define ARM_V7S_ADDR_BITS  32
#define _ARM_V7S_LVL_BITS(lvl, cfg) ((lvl) == 1 ? ((cfg)->ias - 20) : 8)
#define ARM_V7S_LVL_SHIFT(lvl)  ((lvl) == 1 ? 20 : 12)
#define ARM_V7S_TABLE_SHIFT  10

#define ARM_V7S_PTES_PER_LVL(lvl, cfg) (1 << _ARM_V7S_LVL_BITS(lvl, cfg))
#define ARM_V7S_TABLE_SIZE(lvl, cfg)      \
 (ARM_V7S_PTES_PER_LVL(lvl, cfg) * sizeof(arm_v7s_iopte))

#define ARM_V7S_BLOCK_SIZE(lvl)  (1UL << ARM_V7S_LVL_SHIFT(lvl))
#define ARM_V7S_LVL_MASK(lvl)  ((u32)(~0U << ARM_V7S_LVL_SHIFT(lvl)))
#define ARM_V7S_TABLE_MASK  ((u32)(~0U << ARM_V7S_TABLE_SHIFT))
#define _ARM_V7S_IDX_MASK(lvl, cfg) (ARM_V7S_PTES_PER_LVL(lvl, cfg) - 1)
#define ARM_V7S_LVL_IDX(addr, lvl, cfg) ({    \
 int _l = lvl;       \
 ((addr) >> ARM_V7S_LVL_SHIFT(_l)) & _ARM_V7S_IDX_MASK(_l, cfg); \
})

/*
 * Large page/supersection entries are effectively a block of 16 page/section
 * entries, along the lines of the LPAE contiguous hint, but all with the
 * same output address. For want of a better common name we'll call them
 * "contiguous" versions of their respective page/section entries here, but
 * noting the distinction (WRT to TLB maintenance) that they represent *one*
 * entry repeated 16 times, not 16 separate entries (as in the LPAE case).
 */
#define ARM_V7S_CONT_PAGES  16

/* PTE type bits: these are all mixed up with XN/PXN bits in most cases */
#define ARM_V7S_PTE_TYPE_TABLE  0x1
#define ARM_V7S_PTE_TYPE_PAGE  0x2
#define ARM_V7S_PTE_TYPE_CONT_PAGE 0x1

#define ARM_V7S_PTE_IS_VALID(pte) (((pte) & 0x3) != 0)
#define ARM_V7S_PTE_IS_TABLE(pte, lvl) \
 ((lvl) == 1 && (((pte) & 0x3) == ARM_V7S_PTE_TYPE_TABLE))

/* Page table bits */
#define ARM_V7S_ATTR_XN(lvl)  BIT(4 * (2 - (lvl)))
#define ARM_V7S_ATTR_B   BIT(2)
#define ARM_V7S_ATTR_C   BIT(3)
#define ARM_V7S_ATTR_NS_TABLE  BIT(3)
#define ARM_V7S_ATTR_NS_SECTION  BIT(19)

#define ARM_V7S_CONT_SECTION  BIT(18)
#define ARM_V7S_CONT_PAGE_XN_SHIFT 15

/*
 * The attribute bits are consistently ordered*, but occupy bits [17:10] of
 * a level 1 PTE vs. bits [11:4] at level 2. Thus we define the individual
 * fields relative to that 8-bit block, plus a total shift relative to the PTE.
 */
#define ARM_V7S_ATTR_SHIFT(lvl)  (16 - (lvl) * 6)

#define ARM_V7S_ATTR_MASK  0xff
#define ARM_V7S_ATTR_AP0  BIT(0)
#define ARM_V7S_ATTR_AP1  BIT(1)
#define ARM_V7S_ATTR_AP2  BIT(5)
#define ARM_V7S_ATTR_S   BIT(6)
#define ARM_V7S_ATTR_NG   BIT(7)
#define ARM_V7S_TEX_SHIFT  2
#define ARM_V7S_TEX_MASK  0x7
#define ARM_V7S_ATTR_TEX(val)  (((val) & ARM_V7S_TEX_MASK) << ARM_V7S_TEX_SHIFT)

/* MediaTek extend the bits below for PA 32bit/33bit/34bit */
#define ARM_V7S_ATTR_MTK_PA_BIT32 BIT(9)
#define ARM_V7S_ATTR_MTK_PA_BIT33 BIT(4)
#define ARM_V7S_ATTR_MTK_PA_BIT34 BIT(5)

/* *well, except for TEX on level 2 large pages, of course :( */
#define ARM_V7S_CONT_PAGE_TEX_SHIFT 6
#define ARM_V7S_CONT_PAGE_TEX_MASK (ARM_V7S_TEX_MASK << ARM_V7S_CONT_PAGE_TEX_SHIFT)

/* Simplified access permissions */
#define ARM_V7S_PTE_AF   ARM_V7S_ATTR_AP0
#define ARM_V7S_PTE_AP_UNPRIV  ARM_V7S_ATTR_AP1
#define ARM_V7S_PTE_AP_RDONLY  ARM_V7S_ATTR_AP2

/* Register bits */
#define ARM_V7S_RGN_NC   0
#define ARM_V7S_RGN_WBWA  1
#define ARM_V7S_RGN_WT   2
#define ARM_V7S_RGN_WB   3

#define ARM_V7S_PRRR_TYPE_DEVICE 1
#define ARM_V7S_PRRR_TYPE_NORMAL 2
#define ARM_V7S_PRRR_TR(n, type) (((type) & 0x3) << ((n) * 2))
#define ARM_V7S_PRRR_DS0  BIT(16)
#define ARM_V7S_PRRR_DS1  BIT(17)
#define ARM_V7S_PRRR_NS0  BIT(18)
#define ARM_V7S_PRRR_NS1  BIT(19)
#define ARM_V7S_PRRR_NOS(n)  BIT((n) + 24)

#define ARM_V7S_NMRR_IR(n, attr) (((attr) & 0x3) << ((n) * 2))
#define ARM_V7S_NMRR_OR(n, attr) (((attr) & 0x3) << ((n) * 2 + 16))

#define ARM_V7S_TTBR_S   BIT(1)
#define ARM_V7S_TTBR_NOS  BIT(5)
#define ARM_V7S_TTBR_ORGN_ATTR(attr) (((attr) & 0x3) << 3)
#define ARM_V7S_TTBR_IRGN_ATTR(attr)     \
 ((((attr) & 0x1) << 6) | (((attr) & 0x2) >> 1))

#ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
#define ARM_V7S_TABLE_GFP_DMA GFP_DMA32
#define ARM_V7S_TABLE_SLAB_FLAGS SLAB_CACHE_DMA32
#else
#define ARM_V7S_TABLE_GFP_DMA GFP_DMA
#define ARM_V7S_TABLE_SLAB_FLAGS SLAB_CACHE_DMA
#endif

typedef u32 arm_v7s_iopte;

static bool selftest_running;

struct arm_v7s_io_pgtable {
 struct io_pgtable iop;

 arm_v7s_iopte  *pgd;
 struct kmem_cache *l2_tables;
};

static bool arm_v7s_pte_is_cont(arm_v7s_iopte pte, int lvl);

static dma_addr_t __arm_v7s_dma_addr(void *pages)
{
 return (dma_addr_t)virt_to_phys(pages);
}

static bool arm_v7s_is_mtk_enabled(struct io_pgtable_cfg *cfg)
{
 return IS_ENABLED(CONFIG_PHYS_ADDR_T_64BIT) &&
  (cfg->quirks & IO_PGTABLE_QUIRK_ARM_MTK_EXT);
}

static arm_v7s_iopte to_mtk_iopte(phys_addr_t paddr, arm_v7s_iopte pte)
{
 if (paddr & BIT_ULL(32))
  pte |= ARM_V7S_ATTR_MTK_PA_BIT32;
 if (paddr & BIT_ULL(33))
  pte |= ARM_V7S_ATTR_MTK_PA_BIT33;
 if (paddr & BIT_ULL(34))
  pte |= ARM_V7S_ATTR_MTK_PA_BIT34;
 return pte;
}

static arm_v7s_iopte paddr_to_iopte(phys_addr_t paddr, int lvl,
        struct io_pgtable_cfg *cfg)
{
 arm_v7s_iopte pte = paddr & ARM_V7S_LVL_MASK(lvl);

 if (arm_v7s_is_mtk_enabled(cfg))
  return to_mtk_iopte(paddr, pte);

 return pte;
}

static phys_addr_t iopte_to_paddr(arm_v7s_iopte pte, int lvl,
      struct io_pgtable_cfg *cfg)
{
 arm_v7s_iopte mask;
 phys_addr_t paddr;

 if (ARM_V7S_PTE_IS_TABLE(pte, lvl))
  mask = ARM_V7S_TABLE_MASK;
 else if (arm_v7s_pte_is_cont(pte, lvl))
  mask = ARM_V7S_LVL_MASK(lvl) * ARM_V7S_CONT_PAGES;
 else
  mask = ARM_V7S_LVL_MASK(lvl);

 paddr = pte & mask;
 if (!arm_v7s_is_mtk_enabled(cfg))
  return paddr;

 if (pte & ARM_V7S_ATTR_MTK_PA_BIT32)
  paddr |= BIT_ULL(32);
 if (pte & ARM_V7S_ATTR_MTK_PA_BIT33)
  paddr |= BIT_ULL(33);
 if (pte & ARM_V7S_ATTR_MTK_PA_BIT34)
  paddr |= BIT_ULL(34);
 return paddr;
}

static arm_v7s_iopte *iopte_deref(arm_v7s_iopte pte, int lvl,
      struct arm_v7s_io_pgtable *data)
{
 return phys_to_virt(iopte_to_paddr(pte, lvl, &data->iop.cfg));
}

static void *__arm_v7s_alloc_table(int lvl, gfp_t gfp,
       struct arm_v7s_io_pgtable *data)
{
 struct io_pgtable_cfg *cfg = &data->iop.cfg;
 struct device *dev = cfg->iommu_dev;
 phys_addr_t phys;
 dma_addr_t dma;
 size_t size = ARM_V7S_TABLE_SIZE(lvl, cfg);
 void *table = NULL;
 gfp_t gfp_l1;

 /*
  * ARM_MTK_TTBR_EXT extend the translation table base support larger
  * memory address.
 */
 gfp_l1 = cfg->quirks & IO_PGTABLE_QUIRK_ARM_MTK_TTBR_EXT ?
   GFP_KERNEL : ARM_V7S_TABLE_GFP_DMA;

 if (lvl == 1)
  table = (void *)__get_free_pages(gfp_l1 | __GFP_ZERO, get_order(size));
 else if (lvl == 2)
  table = kmem_cache_zalloc(data->l2_tables, gfp);

 if (!table)
  return NULL;

 phys = virt_to_phys(table);
 if (cfg->quirks & IO_PGTABLE_QUIRK_ARM_MTK_TTBR_EXT ?
     phys >= (1ULL << cfg->oas) : phys != (arm_v7s_iopte)phys) {
  /* Doesn't fit in PTE */
  dev_err(dev, "Page table does not fit in PTE: %pa", &phys);
  goto out_free;
 }
 if (!cfg->coherent_walk) {
  dma = dma_map_single(dev, table, size, DMA_TO_DEVICE);
  if (dma_mapping_error(dev, dma))
   goto out_free;
  /*
   * We depend on the IOMMU being able to work with any physical
   * address directly, so if the DMA layer suggests otherwise by
   * translating or truncating them, that bodes very badly...
 */
  if (dma != phys)
   goto out_unmap;
 }
 if (lvl == 2)
  kmemleak_ignore(table);
 return table;

out_unmap:
 dev_err(dev, "Cannot accommodate DMA translation for IOMMU page tables\n");
 dma_unmap_single(dev, dma, size, DMA_TO_DEVICE);
out_free:
 if (lvl == 1)
  free_pages((unsigned long)table, get_order(size));
 else
  kmem_cache_free(data->l2_tables, table);
 return NULL;
}

static void __arm_v7s_free_table(void *table, int lvl,
     struct arm_v7s_io_pgtable *data)
{
 struct io_pgtable_cfg *cfg = &data->iop.cfg;
 struct device *dev = cfg->iommu_dev;
 size_t size = ARM_V7S_TABLE_SIZE(lvl, cfg);

 if (!cfg->coherent_walk)
  dma_unmap_single(dev, __arm_v7s_dma_addr(table), size,
     DMA_TO_DEVICE);
 if (lvl == 1)
  free_pages((unsigned long)table, get_order(size));
 else
  kmem_cache_free(data->l2_tables, table);
}

static void __arm_v7s_pte_sync(arm_v7s_iopte *ptep, int num_entries,
          struct io_pgtable_cfg *cfg)
{
 if (cfg->coherent_walk)
  return;

 dma_sync_single_for_device(cfg->iommu_dev, __arm_v7s_dma_addr(ptep),
       num_entries * sizeof(*ptep), DMA_TO_DEVICE);
}
static void __arm_v7s_set_pte(arm_v7s_iopte *ptep, arm_v7s_iopte pte,
         int num_entries, struct io_pgtable_cfg *cfg)
{
 int i;

 for (i = 0; i < num_entries; i++)
  ptep[i] = pte;

 __arm_v7s_pte_sync(ptep, num_entries, cfg);
}

static arm_v7s_iopte arm_v7s_prot_to_pte(int prot, int lvl,
      struct io_pgtable_cfg *cfg)
{
 bool ap = !(cfg->quirks & IO_PGTABLE_QUIRK_NO_PERMS);
 arm_v7s_iopte pte = ARM_V7S_ATTR_NG | ARM_V7S_ATTR_S;

 if (!(prot & IOMMU_MMIO))
  pte |= ARM_V7S_ATTR_TEX(1);
 if (ap) {
  pte |= ARM_V7S_PTE_AF;
  if (!(prot & IOMMU_PRIV))
   pte |= ARM_V7S_PTE_AP_UNPRIV;
  if (!(prot & IOMMU_WRITE))
   pte |= ARM_V7S_PTE_AP_RDONLY;
 }
 pte <<= ARM_V7S_ATTR_SHIFT(lvl);

 if ((prot & IOMMU_NOEXEC) && ap)
  pte |= ARM_V7S_ATTR_XN(lvl);
 if (prot & IOMMU_MMIO)
  pte |= ARM_V7S_ATTR_B;
 else if (prot & IOMMU_CACHE)
  pte |= ARM_V7S_ATTR_B | ARM_V7S_ATTR_C;

 pte |= ARM_V7S_PTE_TYPE_PAGE;
 if (lvl == 1 && (cfg->quirks & IO_PGTABLE_QUIRK_ARM_NS))
  pte |= ARM_V7S_ATTR_NS_SECTION;

 return pte;
}

static arm_v7s_iopte arm_v7s_pte_to_cont(arm_v7s_iopte pte, int lvl)
{
 if (lvl == 1) {
  pte |= ARM_V7S_CONT_SECTION;
 } else if (lvl == 2) {
  arm_v7s_iopte xn = pte & ARM_V7S_ATTR_XN(lvl);
  arm_v7s_iopte tex = pte & ARM_V7S_CONT_PAGE_TEX_MASK;

  pte ^= xn | tex | ARM_V7S_PTE_TYPE_PAGE;
  pte |= (xn << ARM_V7S_CONT_PAGE_XN_SHIFT) |
         (tex << ARM_V7S_CONT_PAGE_TEX_SHIFT) |
         ARM_V7S_PTE_TYPE_CONT_PAGE;
 }
 return pte;
}

static bool arm_v7s_pte_is_cont(arm_v7s_iopte pte, int lvl)
{
 if (lvl == 1 && !ARM_V7S_PTE_IS_TABLE(pte, lvl))
  return pte & ARM_V7S_CONT_SECTION;
 else if (lvl == 2)
  return !(pte & ARM_V7S_PTE_TYPE_PAGE);
 return false;
}

static size_t __arm_v7s_unmap(struct arm_v7s_io_pgtable *,
         struct iommu_iotlb_gather *, unsigned long,
         size_t, int, arm_v7s_iopte *);

static int arm_v7s_init_pte(struct arm_v7s_io_pgtable *data,
       unsigned long iova, phys_addr_t paddr, int prot,
       int lvl, int num_entries, arm_v7s_iopte *ptep)
{
 struct io_pgtable_cfg *cfg = &data->iop.cfg;
 arm_v7s_iopte pte;
 int i;

 for (i = 0; i < num_entries; i++)
  if (ARM_V7S_PTE_IS_TABLE(ptep[i], lvl)) {
   /*
    * We need to unmap and free the old table before
    * overwriting it with a block entry.
 */
   arm_v7s_iopte *tblp;
   size_t sz = ARM_V7S_BLOCK_SIZE(lvl);

   tblp = ptep - ARM_V7S_LVL_IDX(iova, lvl, cfg);
   if (WARN_ON(__arm_v7s_unmap(data, NULL, iova + i * sz,
          sz, lvl, tblp) != sz))
    return -EINVAL;
  } else if (ptep[i]) {
   /* We require an unmap first */
   WARN_ON(!selftest_running);
   return -EEXIST;
  }

 pte = arm_v7s_prot_to_pte(prot, lvl, cfg);
 if (num_entries > 1)
  pte = arm_v7s_pte_to_cont(pte, lvl);

 pte |= paddr_to_iopte(paddr, lvl, cfg);

 __arm_v7s_set_pte(ptep, pte, num_entries, cfg);
 return 0;
}

static arm_v7s_iopte arm_v7s_install_table(arm_v7s_iopte *table,
        arm_v7s_iopte *ptep,
        arm_v7s_iopte curr,
        struct io_pgtable_cfg *cfg)
{
 phys_addr_t phys = virt_to_phys(table);
 arm_v7s_iopte old, new;

 new = phys | ARM_V7S_PTE_TYPE_TABLE;

 if (cfg->quirks & IO_PGTABLE_QUIRK_ARM_MTK_TTBR_EXT)
  new = to_mtk_iopte(phys, new);

 if (cfg->quirks & IO_PGTABLE_QUIRK_ARM_NS)
  new |= ARM_V7S_ATTR_NS_TABLE;

 /*
  * Ensure the table itself is visible before its PTE can be.
  * Whilst we could get away with cmpxchg64_release below, this
  * doesn't have any ordering semantics when !CONFIG_SMP.
 */
 dma_wmb();

 old = cmpxchg_relaxed(ptep, curr, new);
 __arm_v7s_pte_sync(ptep, 1, cfg);

 return old;
}

static int __arm_v7s_map(struct arm_v7s_io_pgtable *data, unsigned long iova,
    phys_addr_t paddr, size_t size, int prot,
    int lvl, arm_v7s_iopte *ptep, gfp_t gfp)
{
 struct io_pgtable_cfg *cfg = &data->iop.cfg;
 arm_v7s_iopte pte, *cptep;
 int num_entries = size >> ARM_V7S_LVL_SHIFT(lvl);

 /* Find our entry at the current level */
 ptep += ARM_V7S_LVL_IDX(iova, lvl, cfg);

 /* If we can install a leaf entry at this level, then do so */
 if (num_entries)
  return arm_v7s_init_pte(data, iova, paddr, prot,
     lvl, num_entries, ptep);

 /* We can't allocate tables at the final level */
 if (WARN_ON(lvl == 2))
  return -EINVAL;

 /* Grab a pointer to the next level */
 pte = READ_ONCE(*ptep);
 if (!pte) {
  cptep = __arm_v7s_alloc_table(lvl + 1, gfp, data);
  if (!cptep)
   return -ENOMEM;

  pte = arm_v7s_install_table(cptep, ptep, 0, cfg);
  if (pte)
   __arm_v7s_free_table(cptep, lvl + 1, data);
 } else {
  /* We've no easy way of knowing if it's synced yet, so... */
  __arm_v7s_pte_sync(ptep, 1, cfg);
 }

 if (ARM_V7S_PTE_IS_TABLE(pte, lvl)) {
  cptep = iopte_deref(pte, lvl, data);
 } else if (pte) {
  /* We require an unmap first */
  WARN_ON(!selftest_running);
  return -EEXIST;
 }

 /* Rinse, repeat */
 return __arm_v7s_map(data, iova, paddr, size, prot, lvl + 1, cptep, gfp);
}

static int arm_v7s_map_pages(struct io_pgtable_ops *ops, unsigned long iova,
        phys_addr_t paddr, size_t pgsize, size_t pgcount,
        int prot, gfp_t gfp, size_t *mapped)
{
 struct arm_v7s_io_pgtable *data = io_pgtable_ops_to_data(ops);
 int ret = -EINVAL;

 if (WARN_ON(iova >= (1ULL << data->iop.cfg.ias) ||
      paddr >= (1ULL << data->iop.cfg.oas)))
  return -ERANGE;

 if (!(prot & (IOMMU_READ | IOMMU_WRITE)))
  return -EINVAL;

 while (pgcount--) {
  ret = __arm_v7s_map(data, iova, paddr, pgsize, prot, 1, data->pgd,
        gfp);
  if (ret)
   break;

  iova += pgsize;
  paddr += pgsize;
  *mapped += pgsize;
 }
 /*
  * Synchronise all PTE updates for the new mapping before there's
  * a chance for anything to kick off a table walk for the new iova.
 */
 wmb();

 return ret;
}

static void arm_v7s_free_pgtable(struct io_pgtable *iop)
{
 struct arm_v7s_io_pgtable *data = io_pgtable_to_data(iop);
 int i;

 for (i = 0; i < ARM_V7S_PTES_PER_LVL(1, &data->iop.cfg); i++) {
  arm_v7s_iopte pte = data->pgd[i];

  if (ARM_V7S_PTE_IS_TABLE(pte, 1))
   __arm_v7s_free_table(iopte_deref(pte, 1, data),
          2, data);
 }
 __arm_v7s_free_table(data->pgd, 1, data);
 kmem_cache_destroy(data->l2_tables);
 kfree(data);
}

static size_t __arm_v7s_unmap(struct arm_v7s_io_pgtable *data,
         struct iommu_iotlb_gather *gather,
         unsigned long iova, size_t size, int lvl,
         arm_v7s_iopte *ptep)
{
 arm_v7s_iopte pte[ARM_V7S_CONT_PAGES];
 struct io_pgtable *iop = &data->iop;
 int idx, i = 0, num_entries = size >> ARM_V7S_LVL_SHIFT(lvl);

 /* Something went horribly wrong and we ran out of page table */
 if (WARN_ON(lvl > 2))
  return 0;

 idx = ARM_V7S_LVL_IDX(iova, lvl, &iop->cfg);
 ptep += idx;
 do {
  pte[i] = READ_ONCE(ptep[i]);
  if (WARN_ON(!ARM_V7S_PTE_IS_VALID(pte[i])))
   return 0;
 } while (++i < num_entries);

 /*
  * If we've hit a contiguous 'large page' entry at this level, it
  * needs splitting first, unless we're unmapping the whole lot.
  *
  * For splitting, we can't rewrite 16 PTEs atomically, and since we
  * can't necessarily assume TEX remap we don't have a software bit to
  * mark live entries being split. In practice (i.e. DMA API code), we
  * will never be splitting large pages anyway, so just wrap this edge
  * case in a lock for the sake of correctness and be done with it.
 */
 if (num_entries <= 1 && arm_v7s_pte_is_cont(pte[0], lvl)) {
  WARN_ONCE(true, "Unmap of a partial large IOPTE is not allowed");
  return 0;
 }

 /* If the size matches this level, we're in the right place */
 if (num_entries) {
  size_t blk_size = ARM_V7S_BLOCK_SIZE(lvl);

  __arm_v7s_set_pte(ptep, 0, num_entries, &iop->cfg);

  for (i = 0; i < num_entries; i++) {
   if (ARM_V7S_PTE_IS_TABLE(pte[i], lvl)) {
    /* Also flush any partial walks */
    io_pgtable_tlb_flush_walk(iop, iova, blk_size,
      ARM_V7S_BLOCK_SIZE(lvl + 1));
    ptep = iopte_deref(pte[i], lvl, data);
    __arm_v7s_free_table(ptep, lvl + 1, data);
   } else if (!iommu_iotlb_gather_queued(gather)) {
    io_pgtable_tlb_add_page(iop, gather, iova, blk_size);
   }
   iova += blk_size;
  }
  return size;
 } else if (lvl == 1 && !ARM_V7S_PTE_IS_TABLE(pte[0], lvl)) {
  WARN_ONCE(true, "Unmap of a partial large IOPTE is not allowed");
  return 0;
 }

 /* Keep on walkin' */
 ptep = iopte_deref(pte[0], lvl, data);
 return __arm_v7s_unmap(data, gather, iova, size, lvl + 1, ptep);
}

static size_t arm_v7s_unmap_pages(struct io_pgtable_ops *ops, unsigned long iova,
      size_t pgsize, size_t pgcount,
      struct iommu_iotlb_gather *gather)
{
 struct arm_v7s_io_pgtable *data = io_pgtable_ops_to_data(ops);
 size_t unmapped = 0, ret;

 if (WARN_ON(iova >= (1ULL << data->iop.cfg.ias)))
  return 0;

 while (pgcount--) {
  ret = __arm_v7s_unmap(data, gather, iova, pgsize, 1, data->pgd);
  if (!ret)
   break;

  unmapped += pgsize;
  iova += pgsize;
 }

 return unmapped;
}

static phys_addr_t arm_v7s_iova_to_phys(struct io_pgtable_ops *ops,
     unsigned long iova)
{
 struct arm_v7s_io_pgtable *data = io_pgtable_ops_to_data(ops);
 arm_v7s_iopte *ptep = data->pgd, pte;
 int lvl = 0;
 u32 mask;

 do {
  ptep += ARM_V7S_LVL_IDX(iova, ++lvl, &data->iop.cfg);
  pte = READ_ONCE(*ptep);
  ptep = iopte_deref(pte, lvl, data);
 } while (ARM_V7S_PTE_IS_TABLE(pte, lvl));

 if (!ARM_V7S_PTE_IS_VALID(pte))
  return 0;

 mask = ARM_V7S_LVL_MASK(lvl);
 if (arm_v7s_pte_is_cont(pte, lvl))
  mask *= ARM_V7S_CONT_PAGES;
 return iopte_to_paddr(pte, lvl, &data->iop.cfg) | (iova & ~mask);
}

static struct io_pgtable *arm_v7s_alloc_pgtable(struct io_pgtable_cfg *cfg,
      void *cookie)
{
 struct arm_v7s_io_pgtable *data;
 slab_flags_t slab_flag;
 phys_addr_t paddr;

 if (cfg->ias > (arm_v7s_is_mtk_enabled(cfg) ? 34 : ARM_V7S_ADDR_BITS))
  return NULL;

 if (cfg->oas > (arm_v7s_is_mtk_enabled(cfg) ? 35 : ARM_V7S_ADDR_BITS))
  return NULL;

 if (cfg->quirks & ~(IO_PGTABLE_QUIRK_ARM_NS |
       IO_PGTABLE_QUIRK_NO_PERMS |
       IO_PGTABLE_QUIRK_ARM_MTK_EXT |
       IO_PGTABLE_QUIRK_ARM_MTK_TTBR_EXT))
  return NULL;

 /* If ARM_MTK_4GB is enabled, the NO_PERMS is also expected. */
 if (cfg->quirks & IO_PGTABLE_QUIRK_ARM_MTK_EXT &&
     !(cfg->quirks & IO_PGTABLE_QUIRK_NO_PERMS))
   return NULL;

 if ((cfg->quirks & IO_PGTABLE_QUIRK_ARM_MTK_TTBR_EXT) &&
     !arm_v7s_is_mtk_enabled(cfg))
  return NULL;

 data = kmalloc(sizeof(*data), GFP_KERNEL);
 if (!data)
  return NULL;

 /*
  * ARM_MTK_TTBR_EXT extend the translation table base support larger
  * memory address.
 */
 slab_flag = cfg->quirks & IO_PGTABLE_QUIRK_ARM_MTK_TTBR_EXT ?
      0 : ARM_V7S_TABLE_SLAB_FLAGS;

 data->l2_tables = kmem_cache_create("io-pgtable_armv7s_l2",
         ARM_V7S_TABLE_SIZE(2, cfg),
         ARM_V7S_TABLE_SIZE(2, cfg),
         slab_flag, NULL);
 if (!data->l2_tables)
  goto out_free_data;

 data->iop.ops = (struct io_pgtable_ops) {
  .map_pages = arm_v7s_map_pages,
  .unmap_pages = arm_v7s_unmap_pages,
  .iova_to_phys = arm_v7s_iova_to_phys,
 };

 /* We have to do this early for __arm_v7s_alloc_table to work... */
 data->iop.cfg = *cfg;

 /*
  * Unless the IOMMU driver indicates supersection support by
  * having SZ_16M set in the initial bitmap, they won't be used.
 */
 cfg->pgsize_bitmap &= SZ_4K | SZ_64K | SZ_1M | SZ_16M;

 /* TCR: T0SZ=0, EAE=0 (if applicable) */
 cfg->arm_v7s_cfg.tcr = 0;

 /*
  * TEX remap: the indices used map to the closest equivalent types
  * under the non-TEX-remap interpretation of those attribute bits,
  * excepting various implementation-defined aspects of shareability.
 */
 cfg->arm_v7s_cfg.prrr = ARM_V7S_PRRR_TR(1, ARM_V7S_PRRR_TYPE_DEVICE) |
    ARM_V7S_PRRR_TR(4, ARM_V7S_PRRR_TYPE_NORMAL) |
    ARM_V7S_PRRR_TR(7, ARM_V7S_PRRR_TYPE_NORMAL) |
    ARM_V7S_PRRR_DS0 | ARM_V7S_PRRR_DS1 |
    ARM_V7S_PRRR_NS1 | ARM_V7S_PRRR_NOS(7);
 cfg->arm_v7s_cfg.nmrr = ARM_V7S_NMRR_IR(7, ARM_V7S_RGN_WBWA) |
    ARM_V7S_NMRR_OR(7, ARM_V7S_RGN_WBWA);

 /* Looking good; allocate a pgd */
 data->pgd = __arm_v7s_alloc_table(1, GFP_KERNEL, data);
 if (!data->pgd)
  goto out_free_data;

 /* Ensure the empty pgd is visible before any actual TTBR write */
 wmb();

 /* TTBR */
 paddr = virt_to_phys(data->pgd);
 if (arm_v7s_is_mtk_enabled(cfg))
  cfg->arm_v7s_cfg.ttbr = paddr | upper_32_bits(paddr);
 else
  cfg->arm_v7s_cfg.ttbr = paddr | ARM_V7S_TTBR_S |
     (cfg->coherent_walk ? (ARM_V7S_TTBR_NOS |
      ARM_V7S_TTBR_IRGN_ATTR(ARM_V7S_RGN_WBWA) |
      ARM_V7S_TTBR_ORGN_ATTR(ARM_V7S_RGN_WBWA)) :
     (ARM_V7S_TTBR_IRGN_ATTR(ARM_V7S_RGN_NC) |
      ARM_V7S_TTBR_ORGN_ATTR(ARM_V7S_RGN_NC)));
 return &data->iop;

out_free_data:
 kmem_cache_destroy(data->l2_tables);
 kfree(data);
 return NULL;
}

struct io_pgtable_init_fns io_pgtable_arm_v7s_init_fns = {
 .alloc = arm_v7s_alloc_pgtable,
 .free = arm_v7s_free_pgtable,
};

#ifdef CONFIG_IOMMU_IO_PGTABLE_ARMV7S_SELFTEST

static struct io_pgtable_cfg *cfg_cookie __initdata;

static void __init dummy_tlb_flush_all(void *cookie)
{
 WARN_ON(cookie != cfg_cookie);
}

static void __init dummy_tlb_flush(unsigned long iova, size_t size,
       size_t granule, void *cookie)
{
 WARN_ON(cookie != cfg_cookie);
 WARN_ON(!(size & cfg_cookie->pgsize_bitmap));
}

static void __init dummy_tlb_add_page(struct iommu_iotlb_gather *gather,
          unsigned long iova, size_t granule,
          void *cookie)
{
 dummy_tlb_flush(iova, granule, granule, cookie);
}

static const struct iommu_flush_ops dummy_tlb_ops __initconst = {
 .tlb_flush_all = dummy_tlb_flush_all,
 .tlb_flush_walk = dummy_tlb_flush,
 .tlb_add_page = dummy_tlb_add_page,
};

#define __FAIL(ops) ({    \
  WARN(1, "selftest: test failed\n"); \
  selftest_running = false;  \
  -EFAULT;    \
})

static int __init arm_v7s_do_selftests(void)
{
 struct io_pgtable_ops *ops;
 struct io_pgtable_cfg cfg = {
  .tlb = &dummy_tlb_ops,
  .oas = 32,
  .ias = 32,
  .coherent_walk = true,
  .quirks = IO_PGTABLE_QUIRK_ARM_NS,
  .pgsize_bitmap = SZ_4K | SZ_64K | SZ_1M | SZ_16M,
 };
 unsigned int iova, size;
 unsigned int i;
 size_t mapped;

 selftest_running = true;

 cfg_cookie = &cfg;

 ops = alloc_io_pgtable_ops(ARM_V7S, &cfg, &cfg);
 if (!ops) {
  pr_err("selftest: failed to allocate io pgtable ops\n");
  return -EINVAL;
 }

 /*
  * Initial sanity checks.
  * Empty page tables shouldn't provide any translations.
 */
 if (ops->iova_to_phys(ops, 42))
  return __FAIL(ops);

 if (ops->iova_to_phys(ops, SZ_1G + 42))
  return __FAIL(ops);

 if (ops->iova_to_phys(ops, SZ_2G + 42))
  return __FAIL(ops);

 /*
  * Distinct mappings of different granule sizes.
 */
 iova = 0;
 for_each_set_bit(i, &cfg.pgsize_bitmap, BITS_PER_LONG) {
  size = 1UL << i;
  if (ops->map_pages(ops, iova, iova, size, 1,
       IOMMU_READ | IOMMU_WRITE |
       IOMMU_NOEXEC | IOMMU_CACHE,
       GFP_KERNEL, &mapped))
   return __FAIL(ops);

  /* Overlapping mappings */
  if (!ops->map_pages(ops, iova, iova + size, size, 1,
        IOMMU_READ | IOMMU_NOEXEC, GFP_KERNEL,
        &mapped))
   return __FAIL(ops);

  if (ops->iova_to_phys(ops, iova + 42) != (iova + 42))
   return __FAIL(ops);

  iova += SZ_16M;
 }

 /* Full unmap */
 iova = 0;
 for_each_set_bit(i, &cfg.pgsize_bitmap, BITS_PER_LONG) {
  size = 1UL << i;

  if (ops->unmap_pages(ops, iova, size, 1, NULL) != size)
   return __FAIL(ops);

  if (ops->iova_to_phys(ops, iova + 42))
   return __FAIL(ops);

  /* Remap full block */
  if (ops->map_pages(ops, iova, iova, size, 1, IOMMU_WRITE,
       GFP_KERNEL, &mapped))
   return __FAIL(ops);

  if (ops->iova_to_phys(ops, iova + 42) != (iova + 42))
   return __FAIL(ops);

  iova += SZ_16M;
 }

 free_io_pgtable_ops(ops);

 selftest_running = false;

 pr_info("self test ok\n");
 return 0;
}
subsys_initcall(arm_v7s_do_selftests);
#endif