arm: add support for folded p4d page tables
[sfrench/cifs-2.6.git] / arch / arm / mm / mmu.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  *  linux/arch/arm/mm/mmu.c
4  *
5  *  Copyright (C) 1995-2005 Russell King
6  */
7 #include <linux/module.h>
8 #include <linux/kernel.h>
9 #include <linux/errno.h>
10 #include <linux/init.h>
11 #include <linux/mman.h>
12 #include <linux/nodemask.h>
13 #include <linux/memblock.h>
14 #include <linux/fs.h>
15 #include <linux/vmalloc.h>
16 #include <linux/sizes.h>
17
18 #include <asm/cp15.h>
19 #include <asm/cputype.h>
20 #include <asm/sections.h>
21 #include <asm/cachetype.h>
22 #include <asm/fixmap.h>
23 #include <asm/sections.h>
24 #include <asm/setup.h>
25 #include <asm/smp_plat.h>
26 #include <asm/tlb.h>
27 #include <asm/highmem.h>
28 #include <asm/system_info.h>
29 #include <asm/traps.h>
30 #include <asm/procinfo.h>
31 #include <asm/memory.h>
32
33 #include <asm/mach/arch.h>
34 #include <asm/mach/map.h>
35 #include <asm/mach/pci.h>
36 #include <asm/fixmap.h>
37
38 #include "fault.h"
39 #include "mm.h"
40 #include "tcm.h"
41
42 /*
43  * empty_zero_page is a special page that is used for
44  * zero-initialized data and COW.
45  */
46 struct page *empty_zero_page;
47 EXPORT_SYMBOL(empty_zero_page);
48
49 /*
50  * The pmd table for the upper-most set of pages.
51  */
52 pmd_t *top_pmd;
53
54 pmdval_t user_pmd_table = _PAGE_USER_TABLE;
55
56 #define CPOLICY_UNCACHED        0
57 #define CPOLICY_BUFFERED        1
58 #define CPOLICY_WRITETHROUGH    2
59 #define CPOLICY_WRITEBACK       3
60 #define CPOLICY_WRITEALLOC      4
61
62 static unsigned int cachepolicy __initdata = CPOLICY_WRITEBACK;
63 static unsigned int ecc_mask __initdata = 0;
64 pgprot_t pgprot_user;
65 pgprot_t pgprot_kernel;
66
67 EXPORT_SYMBOL(pgprot_user);
68 EXPORT_SYMBOL(pgprot_kernel);
69
70 struct cachepolicy {
71         const char      policy[16];
72         unsigned int    cr_mask;
73         pmdval_t        pmd;
74         pteval_t        pte;
75 };
76
77 unsigned long kimage_voffset __ro_after_init;
78
79 static struct cachepolicy cache_policies[] __initdata = {
80         {
81                 .policy         = "uncached",
82                 .cr_mask        = CR_W|CR_C,
83                 .pmd            = PMD_SECT_UNCACHED,
84                 .pte            = L_PTE_MT_UNCACHED,
85         }, {
86                 .policy         = "buffered",
87                 .cr_mask        = CR_C,
88                 .pmd            = PMD_SECT_BUFFERED,
89                 .pte            = L_PTE_MT_BUFFERABLE,
90         }, {
91                 .policy         = "writethrough",
92                 .cr_mask        = 0,
93                 .pmd            = PMD_SECT_WT,
94                 .pte            = L_PTE_MT_WRITETHROUGH,
95         }, {
96                 .policy         = "writeback",
97                 .cr_mask        = 0,
98                 .pmd            = PMD_SECT_WB,
99                 .pte            = L_PTE_MT_WRITEBACK,
100         }, {
101                 .policy         = "writealloc",
102                 .cr_mask        = 0,
103                 .pmd            = PMD_SECT_WBWA,
104                 .pte            = L_PTE_MT_WRITEALLOC,
105         }
106 };
107
108 #ifdef CONFIG_CPU_CP15
109 static unsigned long initial_pmd_value __initdata = 0;
110
111 /*
112  * Initialise the cache_policy variable with the initial state specified
113  * via the "pmd" value.  This is used to ensure that on ARMv6 and later,
114  * the C code sets the page tables up with the same policy as the head
115  * assembly code, which avoids an illegal state where the TLBs can get
116  * confused.  See comments in early_cachepolicy() for more information.
117  */
118 void __init init_default_cache_policy(unsigned long pmd)
119 {
120         int i;
121
122         initial_pmd_value = pmd;
123
124         pmd &= PMD_SECT_CACHE_MASK;
125
126         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(cache_policies); i++)
127                 if (cache_policies[i].pmd == pmd) {
128                         cachepolicy = i;
129                         break;
130                 }
131
132         if (i == ARRAY_SIZE(cache_policies))
133                 pr_err("ERROR: could not find cache policy\n");
134 }
135
136 /*
137  * These are useful for identifying cache coherency problems by allowing
138  * the cache or the cache and writebuffer to be turned off.  (Note: the
139  * write buffer should not be on and the cache off).
140  */
141 static int __init early_cachepolicy(char *p)
142 {
143         int i, selected = -1;
144
145         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(cache_policies); i++) {
146                 int len = strlen(cache_policies[i].policy);
147
148                 if (memcmp(p, cache_policies[i].policy, len) == 0) {
149                         selected = i;
150                         break;
151                 }
152         }
153
154         if (selected == -1)
155                 pr_err("ERROR: unknown or unsupported cache policy\n");
156
157         /*
158          * This restriction is partly to do with the way we boot; it is
159          * unpredictable to have memory mapped using two different sets of
160          * memory attributes (shared, type, and cache attribs).  We can not
161          * change these attributes once the initial assembly has setup the
162          * page tables.
163          */
164         if (cpu_architecture() >= CPU_ARCH_ARMv6 && selected != cachepolicy) {
165                 pr_warn("Only cachepolicy=%s supported on ARMv6 and later\n",
166                         cache_policies[cachepolicy].policy);
167                 return 0;
168         }
169
170         if (selected != cachepolicy) {
171                 unsigned long cr = __clear_cr(cache_policies[selected].cr_mask);
172                 cachepolicy = selected;
173                 flush_cache_all();
174                 set_cr(cr);
175         }
176         return 0;
177 }
178 early_param("cachepolicy", early_cachepolicy);
179
180 static int __init early_nocache(char *__unused)
181 {
182         char *p = "buffered";
183         pr_warn("nocache is deprecated; use cachepolicy=%s\n", p);
184         early_cachepolicy(p);
185         return 0;
186 }
187 early_param("nocache", early_nocache);
188
189 static int __init early_nowrite(char *__unused)
190 {
191         char *p = "uncached";
192         pr_warn("nowb is deprecated; use cachepolicy=%s\n", p);
193         early_cachepolicy(p);
194         return 0;
195 }
196 early_param("nowb", early_nowrite);
197
198 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
199 static int __init early_ecc(char *p)
200 {
201         if (memcmp(p, "on", 2) == 0)
202                 ecc_mask = PMD_PROTECTION;
203         else if (memcmp(p, "off", 3) == 0)
204                 ecc_mask = 0;
205         return 0;
206 }
207 early_param("ecc", early_ecc);
208 #endif
209
210 #else /* ifdef CONFIG_CPU_CP15 */
211
212 static int __init early_cachepolicy(char *p)
213 {
214         pr_warn("cachepolicy kernel parameter not supported without cp15\n");
215 }
216 early_param("cachepolicy", early_cachepolicy);
217
218 static int __init noalign_setup(char *__unused)
219 {
220         pr_warn("noalign kernel parameter not supported without cp15\n");
221 }
222 __setup("noalign", noalign_setup);
223
224 #endif /* ifdef CONFIG_CPU_CP15 / else */
225
226 #define PROT_PTE_DEVICE         L_PTE_PRESENT|L_PTE_YOUNG|L_PTE_DIRTY|L_PTE_XN
227 #define PROT_PTE_S2_DEVICE      PROT_PTE_DEVICE
228 #define PROT_SECT_DEVICE        PMD_TYPE_SECT|PMD_SECT_AP_WRITE
229
230 static struct mem_type mem_types[] __ro_after_init = {
231         [MT_DEVICE] = {           /* Strongly ordered / ARMv6 shared device */
232                 .prot_pte       = PROT_PTE_DEVICE | L_PTE_MT_DEV_SHARED |
233                                   L_PTE_SHARED,
234                 .prot_l1        = PMD_TYPE_TABLE,
235                 .prot_sect      = PROT_SECT_DEVICE | PMD_SECT_S,
236                 .domain         = DOMAIN_IO,
237         },
238         [MT_DEVICE_NONSHARED] = { /* ARMv6 non-shared device */
239                 .prot_pte       = PROT_PTE_DEVICE | L_PTE_MT_DEV_NONSHARED,
240                 .prot_l1        = PMD_TYPE_TABLE,
241                 .prot_sect      = PROT_SECT_DEVICE,
242                 .domain         = DOMAIN_IO,
243         },
244         [MT_DEVICE_CACHED] = {    /* ioremap_cache */
245                 .prot_pte       = PROT_PTE_DEVICE | L_PTE_MT_DEV_CACHED,
246                 .prot_l1        = PMD_TYPE_TABLE,
247                 .prot_sect      = PROT_SECT_DEVICE | PMD_SECT_WB,
248                 .domain         = DOMAIN_IO,
249         },
250         [MT_DEVICE_WC] = {      /* ioremap_wc */
251                 .prot_pte       = PROT_PTE_DEVICE | L_PTE_MT_DEV_WC,
252                 .prot_l1        = PMD_TYPE_TABLE,
253                 .prot_sect      = PROT_SECT_DEVICE,
254                 .domain         = DOMAIN_IO,
255         },
256         [MT_UNCACHED] = {
257                 .prot_pte       = PROT_PTE_DEVICE,
258                 .prot_l1        = PMD_TYPE_TABLE,
259                 .prot_sect      = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_XN,
260                 .domain         = DOMAIN_IO,
261         },
262         [MT_CACHECLEAN] = {
263                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_XN,
264                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
265         },
266 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
267         [MT_MINICLEAN] = {
268                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_XN | PMD_SECT_MINICACHE,
269                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
270         },
271 #endif
272         [MT_LOW_VECTORS] = {
273                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
274                                 L_PTE_RDONLY,
275                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
276                 .domain    = DOMAIN_VECTORS,
277         },
278         [MT_HIGH_VECTORS] = {
279                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
280                                 L_PTE_USER | L_PTE_RDONLY,
281                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
282                 .domain    = DOMAIN_VECTORS,
283         },
284         [MT_MEMORY_RWX] = {
285                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY,
286                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
287                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_AP_WRITE,
288                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
289         },
290         [MT_MEMORY_RW] = {
291                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
292                              L_PTE_XN,
293                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
294                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_AP_WRITE,
295                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
296         },
297         [MT_ROM] = {
298                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT,
299                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
300         },
301         [MT_MEMORY_RWX_NONCACHED] = {
302                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
303                                 L_PTE_MT_BUFFERABLE,
304                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
305                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_AP_WRITE,
306                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
307         },
308         [MT_MEMORY_RW_DTCM] = {
309                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
310                                 L_PTE_XN,
311                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
312                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_XN,
313                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
314         },
315         [MT_MEMORY_RWX_ITCM] = {
316                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY,
317                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
318                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
319         },
320         [MT_MEMORY_RW_SO] = {
321                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
322                                 L_PTE_MT_UNCACHED | L_PTE_XN,
323                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
324                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_AP_WRITE | PMD_SECT_S |
325                                 PMD_SECT_UNCACHED | PMD_SECT_XN,
326                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
327         },
328         [MT_MEMORY_DMA_READY] = {
329                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
330                                 L_PTE_XN,
331                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
332                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
333         },
334 };
335
336 const struct mem_type *get_mem_type(unsigned int type)
337 {
338         return type < ARRAY_SIZE(mem_types) ? &mem_types[type] : NULL;
339 }
340 EXPORT_SYMBOL(get_mem_type);
341
342 static pte_t *(*pte_offset_fixmap)(pmd_t *dir, unsigned long addr);
343
344 static pte_t bm_pte[PTRS_PER_PTE + PTE_HWTABLE_PTRS]
345         __aligned(PTE_HWTABLE_OFF + PTE_HWTABLE_SIZE) __initdata;
346
347 static pte_t * __init pte_offset_early_fixmap(pmd_t *dir, unsigned long addr)
348 {
349         return &bm_pte[pte_index(addr)];
350 }
351
352 static pte_t *pte_offset_late_fixmap(pmd_t *dir, unsigned long addr)
353 {
354         return pte_offset_kernel(dir, addr);
355 }
356
357 static inline pmd_t * __init fixmap_pmd(unsigned long addr)
358 {
359         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
360         p4d_t *p4d = p4d_offset(pgd, addr);
361         pud_t *pud = pud_offset(p4d, addr);
362         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
363
364         return pmd;
365 }
366
367 void __init early_fixmap_init(void)
368 {
369         pmd_t *pmd;
370
371         /*
372          * The early fixmap range spans multiple pmds, for which
373          * we are not prepared:
374          */
375         BUILD_BUG_ON((__fix_to_virt(__end_of_early_ioremap_region) >> PMD_SHIFT)
376                      != FIXADDR_TOP >> PMD_SHIFT);
377
378         pmd = fixmap_pmd(FIXADDR_TOP);
379         pmd_populate_kernel(&init_mm, pmd, bm_pte);
380
381         pte_offset_fixmap = pte_offset_early_fixmap;
382 }
383
384 /*
385  * To avoid TLB flush broadcasts, this uses local_flush_tlb_kernel_range().
386  * As a result, this can only be called with preemption disabled, as under
387  * stop_machine().
388  */
389 void __set_fixmap(enum fixed_addresses idx, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
390 {
391         unsigned long vaddr = __fix_to_virt(idx);
392         pte_t *pte = pte_offset_fixmap(pmd_off_k(vaddr), vaddr);
393
394         /* Make sure fixmap region does not exceed available allocation. */
395         BUILD_BUG_ON(FIXADDR_START + (__end_of_fixed_addresses * PAGE_SIZE) >
396                      FIXADDR_END);
397         BUG_ON(idx >= __end_of_fixed_addresses);
398
399         /* we only support device mappings until pgprot_kernel has been set */
400         if (WARN_ON(pgprot_val(prot) != pgprot_val(FIXMAP_PAGE_IO) &&
401                     pgprot_val(pgprot_kernel) == 0))
402                 return;
403
404         if (pgprot_val(prot))
405                 set_pte_at(NULL, vaddr, pte,
406                         pfn_pte(phys >> PAGE_SHIFT, prot));
407         else
408                 pte_clear(NULL, vaddr, pte);
409         local_flush_tlb_kernel_range(vaddr, vaddr + PAGE_SIZE);
410 }
411
412 /*
413  * Adjust the PMD section entries according to the CPU in use.
414  */
415 static void __init build_mem_type_table(void)
416 {
417         struct cachepolicy *cp;
418         unsigned int cr = get_cr();
419         pteval_t user_pgprot, kern_pgprot, vecs_pgprot;
420         int cpu_arch = cpu_architecture();
421         int i;
422
423         if (cpu_arch < CPU_ARCH_ARMv6) {
424 #if defined(CONFIG_CPU_DCACHE_DISABLE)
425                 if (cachepolicy > CPOLICY_BUFFERED)
426                         cachepolicy = CPOLICY_BUFFERED;
427 #elif defined(CONFIG_CPU_DCACHE_WRITETHROUGH)
428                 if (cachepolicy > CPOLICY_WRITETHROUGH)
429                         cachepolicy = CPOLICY_WRITETHROUGH;
430 #endif
431         }
432         if (cpu_arch < CPU_ARCH_ARMv5) {
433                 if (cachepolicy >= CPOLICY_WRITEALLOC)
434                         cachepolicy = CPOLICY_WRITEBACK;
435                 ecc_mask = 0;
436         }
437
438         if (is_smp()) {
439                 if (cachepolicy != CPOLICY_WRITEALLOC) {
440                         pr_warn("Forcing write-allocate cache policy for SMP\n");
441                         cachepolicy = CPOLICY_WRITEALLOC;
442                 }
443                 if (!(initial_pmd_value & PMD_SECT_S)) {
444                         pr_warn("Forcing shared mappings for SMP\n");
445                         initial_pmd_value |= PMD_SECT_S;
446                 }
447         }
448
449         /*
450          * Strip out features not present on earlier architectures.
451          * Pre-ARMv5 CPUs don't have TEX bits.  Pre-ARMv6 CPUs or those
452          * without extended page tables don't have the 'Shared' bit.
453          */
454         if (cpu_arch < CPU_ARCH_ARMv5)
455                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mem_types); i++)
456                         mem_types[i].prot_sect &= ~PMD_SECT_TEX(7);
457         if ((cpu_arch < CPU_ARCH_ARMv6 || !(cr & CR_XP)) && !cpu_is_xsc3())
458                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mem_types); i++)
459                         mem_types[i].prot_sect &= ~PMD_SECT_S;
460
461         /*
462          * ARMv5 and lower, bit 4 must be set for page tables (was: cache
463          * "update-able on write" bit on ARM610).  However, Xscale and
464          * Xscale3 require this bit to be cleared.
465          */
466         if (cpu_is_xscale_family()) {
467                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mem_types); i++) {
468                         mem_types[i].prot_sect &= ~PMD_BIT4;
469                         mem_types[i].prot_l1 &= ~PMD_BIT4;
470                 }
471         } else if (cpu_arch < CPU_ARCH_ARMv6) {
472                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mem_types); i++) {
473                         if (mem_types[i].prot_l1)
474                                 mem_types[i].prot_l1 |= PMD_BIT4;
475                         if (mem_types[i].prot_sect)
476                                 mem_types[i].prot_sect |= PMD_BIT4;
477                 }
478         }
479
480         /*
481          * Mark the device areas according to the CPU/architecture.
482          */
483         if (cpu_is_xsc3() || (cpu_arch >= CPU_ARCH_ARMv6 && (cr & CR_XP))) {
484                 if (!cpu_is_xsc3()) {
485                         /*
486                          * Mark device regions on ARMv6+ as execute-never
487                          * to prevent speculative instruction fetches.
488                          */
489                         mem_types[MT_DEVICE].prot_sect |= PMD_SECT_XN;
490                         mem_types[MT_DEVICE_NONSHARED].prot_sect |= PMD_SECT_XN;
491                         mem_types[MT_DEVICE_CACHED].prot_sect |= PMD_SECT_XN;
492                         mem_types[MT_DEVICE_WC].prot_sect |= PMD_SECT_XN;
493
494                         /* Also setup NX memory mapping */
495                         mem_types[MT_MEMORY_RW].prot_sect |= PMD_SECT_XN;
496                 }
497                 if (cpu_arch >= CPU_ARCH_ARMv7 && (cr & CR_TRE)) {
498                         /*
499                          * For ARMv7 with TEX remapping,
500                          * - shared device is SXCB=1100
501                          * - nonshared device is SXCB=0100
502                          * - write combine device mem is SXCB=0001
503                          * (Uncached Normal memory)
504                          */
505                         mem_types[MT_DEVICE].prot_sect |= PMD_SECT_TEX(1);
506                         mem_types[MT_DEVICE_NONSHARED].prot_sect |= PMD_SECT_TEX(1);
507                         mem_types[MT_DEVICE_WC].prot_sect |= PMD_SECT_BUFFERABLE;
508                 } else if (cpu_is_xsc3()) {
509                         /*
510                          * For Xscale3,
511                          * - shared device is TEXCB=00101
512                          * - nonshared device is TEXCB=01000
513                          * - write combine device mem is TEXCB=00100
514                          * (Inner/Outer Uncacheable in xsc3 parlance)
515                          */
516                         mem_types[MT_DEVICE].prot_sect |= PMD_SECT_TEX(1) | PMD_SECT_BUFFERED;
517                         mem_types[MT_DEVICE_NONSHARED].prot_sect |= PMD_SECT_TEX(2);
518                         mem_types[MT_DEVICE_WC].prot_sect |= PMD_SECT_TEX(1);
519                 } else {
520                         /*
521                          * For ARMv6 and ARMv7 without TEX remapping,
522                          * - shared device is TEXCB=00001
523                          * - nonshared device is TEXCB=01000
524                          * - write combine device mem is TEXCB=00100
525                          * (Uncached Normal in ARMv6 parlance).
526                          */
527                         mem_types[MT_DEVICE].prot_sect |= PMD_SECT_BUFFERED;
528                         mem_types[MT_DEVICE_NONSHARED].prot_sect |= PMD_SECT_TEX(2);
529                         mem_types[MT_DEVICE_WC].prot_sect |= PMD_SECT_TEX(1);
530                 }
531         } else {
532                 /*
533                  * On others, write combining is "Uncached/Buffered"
534                  */
535                 mem_types[MT_DEVICE_WC].prot_sect |= PMD_SECT_BUFFERABLE;
536         }
537
538         /*
539          * Now deal with the memory-type mappings
540          */
541         cp = &cache_policies[cachepolicy];
542         vecs_pgprot = kern_pgprot = user_pgprot = cp->pte;
543
544 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
545         /*
546          * We don't use domains on ARMv6 (since this causes problems with
547          * v6/v7 kernels), so we must use a separate memory type for user
548          * r/o, kernel r/w to map the vectors page.
549          */
550         if (cpu_arch == CPU_ARCH_ARMv6)
551                 vecs_pgprot |= L_PTE_MT_VECTORS;
552
553         /*
554          * Check is it with support for the PXN bit
555          * in the Short-descriptor translation table format descriptors.
556          */
557         if (cpu_arch == CPU_ARCH_ARMv7 &&
558                 (read_cpuid_ext(CPUID_EXT_MMFR0) & 0xF) >= 4) {
559                 user_pmd_table |= PMD_PXNTABLE;
560         }
561 #endif
562
563         /*
564          * ARMv6 and above have extended page tables.
565          */
566         if (cpu_arch >= CPU_ARCH_ARMv6 && (cr & CR_XP)) {
567 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
568                 /*
569                  * Mark cache clean areas and XIP ROM read only
570                  * from SVC mode and no access from userspace.
571                  */
572                 mem_types[MT_ROM].prot_sect |= PMD_SECT_APX|PMD_SECT_AP_WRITE;
573                 mem_types[MT_MINICLEAN].prot_sect |= PMD_SECT_APX|PMD_SECT_AP_WRITE;
574                 mem_types[MT_CACHECLEAN].prot_sect |= PMD_SECT_APX|PMD_SECT_AP_WRITE;
575 #endif
576
577                 /*
578                  * If the initial page tables were created with the S bit
579                  * set, then we need to do the same here for the same
580                  * reasons given in early_cachepolicy().
581                  */
582                 if (initial_pmd_value & PMD_SECT_S) {
583                         user_pgprot |= L_PTE_SHARED;
584                         kern_pgprot |= L_PTE_SHARED;
585                         vecs_pgprot |= L_PTE_SHARED;
586                         mem_types[MT_DEVICE_WC].prot_sect |= PMD_SECT_S;
587                         mem_types[MT_DEVICE_WC].prot_pte |= L_PTE_SHARED;
588                         mem_types[MT_DEVICE_CACHED].prot_sect |= PMD_SECT_S;
589                         mem_types[MT_DEVICE_CACHED].prot_pte |= L_PTE_SHARED;
590                         mem_types[MT_MEMORY_RWX].prot_sect |= PMD_SECT_S;
591                         mem_types[MT_MEMORY_RWX].prot_pte |= L_PTE_SHARED;
592                         mem_types[MT_MEMORY_RW].prot_sect |= PMD_SECT_S;
593                         mem_types[MT_MEMORY_RW].prot_pte |= L_PTE_SHARED;
594                         mem_types[MT_MEMORY_DMA_READY].prot_pte |= L_PTE_SHARED;
595                         mem_types[MT_MEMORY_RWX_NONCACHED].prot_sect |= PMD_SECT_S;
596                         mem_types[MT_MEMORY_RWX_NONCACHED].prot_pte |= L_PTE_SHARED;
597                 }
598         }
599
600         /*
601          * Non-cacheable Normal - intended for memory areas that must
602          * not cause dirty cache line writebacks when used
603          */
604         if (cpu_arch >= CPU_ARCH_ARMv6) {
605                 if (cpu_arch >= CPU_ARCH_ARMv7 && (cr & CR_TRE)) {
606                         /* Non-cacheable Normal is XCB = 001 */
607                         mem_types[MT_MEMORY_RWX_NONCACHED].prot_sect |=
608                                 PMD_SECT_BUFFERED;
609                 } else {
610                         /* For both ARMv6 and non-TEX-remapping ARMv7 */
611                         mem_types[MT_MEMORY_RWX_NONCACHED].prot_sect |=
612                                 PMD_SECT_TEX(1);
613                 }
614         } else {
615                 mem_types[MT_MEMORY_RWX_NONCACHED].prot_sect |= PMD_SECT_BUFFERABLE;
616         }
617
618 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
619         /*
620          * Do not generate access flag faults for the kernel mappings.
621          */
622         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mem_types); i++) {
623                 mem_types[i].prot_pte |= PTE_EXT_AF;
624                 if (mem_types[i].prot_sect)
625                         mem_types[i].prot_sect |= PMD_SECT_AF;
626         }
627         kern_pgprot |= PTE_EXT_AF;
628         vecs_pgprot |= PTE_EXT_AF;
629
630         /*
631          * Set PXN for user mappings
632          */
633         user_pgprot |= PTE_EXT_PXN;
634 #endif
635
636         for (i = 0; i < 16; i++) {
637                 pteval_t v = pgprot_val(protection_map[i]);
638                 protection_map[i] = __pgprot(v | user_pgprot);
639         }
640
641         mem_types[MT_LOW_VECTORS].prot_pte |= vecs_pgprot;
642         mem_types[MT_HIGH_VECTORS].prot_pte |= vecs_pgprot;
643
644         pgprot_user   = __pgprot(L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | user_pgprot);
645         pgprot_kernel = __pgprot(L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG |
646                                  L_PTE_DIRTY | kern_pgprot);
647
648         mem_types[MT_LOW_VECTORS].prot_l1 |= ecc_mask;
649         mem_types[MT_HIGH_VECTORS].prot_l1 |= ecc_mask;
650         mem_types[MT_MEMORY_RWX].prot_sect |= ecc_mask | cp->pmd;
651         mem_types[MT_MEMORY_RWX].prot_pte |= kern_pgprot;
652         mem_types[MT_MEMORY_RW].prot_sect |= ecc_mask | cp->pmd;
653         mem_types[MT_MEMORY_RW].prot_pte |= kern_pgprot;
654         mem_types[MT_MEMORY_DMA_READY].prot_pte |= kern_pgprot;
655         mem_types[MT_MEMORY_RWX_NONCACHED].prot_sect |= ecc_mask;
656         mem_types[MT_ROM].prot_sect |= cp->pmd;
657
658         switch (cp->pmd) {
659         case PMD_SECT_WT:
660                 mem_types[MT_CACHECLEAN].prot_sect |= PMD_SECT_WT;
661                 break;
662         case PMD_SECT_WB:
663         case PMD_SECT_WBWA:
664                 mem_types[MT_CACHECLEAN].prot_sect |= PMD_SECT_WB;
665                 break;
666         }
667         pr_info("Memory policy: %sData cache %s\n",
668                 ecc_mask ? "ECC enabled, " : "", cp->policy);
669
670         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mem_types); i++) {
671                 struct mem_type *t = &mem_types[i];
672                 if (t->prot_l1)
673                         t->prot_l1 |= PMD_DOMAIN(t->domain);
674                 if (t->prot_sect)
675                         t->prot_sect |= PMD_DOMAIN(t->domain);
676         }
677 }
678
679 #ifdef CONFIG_ARM_DMA_MEM_BUFFERABLE
680 pgprot_t phys_mem_access_prot(struct file *file, unsigned long pfn,
681                               unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
682 {
683         if (!pfn_valid(pfn))
684                 return pgprot_noncached(vma_prot);
685         else if (file->f_flags & O_SYNC)
686                 return pgprot_writecombine(vma_prot);
687         return vma_prot;
688 }
689 EXPORT_SYMBOL(phys_mem_access_prot);
690 #endif
691
692 #define vectors_base()  (vectors_high() ? 0xffff0000 : 0)
693
694 static void __init *early_alloc(unsigned long sz)
695 {
696         void *ptr = memblock_alloc(sz, sz);
697
698         if (!ptr)
699                 panic("%s: Failed to allocate %lu bytes align=0x%lx\n",
700                       __func__, sz, sz);
701
702         return ptr;
703 }
704
705 static void *__init late_alloc(unsigned long sz)
706 {
707         void *ptr = (void *)__get_free_pages(GFP_PGTABLE_KERNEL, get_order(sz));
708
709         if (!ptr || !pgtable_pte_page_ctor(virt_to_page(ptr)))
710                 BUG();
711         return ptr;
712 }
713
714 static pte_t * __init arm_pte_alloc(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
715                                 unsigned long prot,
716                                 void *(*alloc)(unsigned long sz))
717 {
718         if (pmd_none(*pmd)) {
719                 pte_t *pte = alloc(PTE_HWTABLE_OFF + PTE_HWTABLE_SIZE);
720                 __pmd_populate(pmd, __pa(pte), prot);
721         }
722         BUG_ON(pmd_bad(*pmd));
723         return pte_offset_kernel(pmd, addr);
724 }
725
726 static pte_t * __init early_pte_alloc(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
727                                       unsigned long prot)
728 {
729         return arm_pte_alloc(pmd, addr, prot, early_alloc);
730 }
731
732 static void __init alloc_init_pte(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
733                                   unsigned long end, unsigned long pfn,
734                                   const struct mem_type *type,
735                                   void *(*alloc)(unsigned long sz),
736                                   bool ng)
737 {
738         pte_t *pte = arm_pte_alloc(pmd, addr, type->prot_l1, alloc);
739         do {
740                 set_pte_ext(pte, pfn_pte(pfn, __pgprot(type->prot_pte)),
741                             ng ? PTE_EXT_NG : 0);
742                 pfn++;
743         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
744 }
745
746 static void __init __map_init_section(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
747                         unsigned long end, phys_addr_t phys,
748                         const struct mem_type *type, bool ng)
749 {
750         pmd_t *p = pmd;
751
752 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
753         /*
754          * In classic MMU format, puds and pmds are folded in to
755          * the pgds. pmd_offset gives the PGD entry. PGDs refer to a
756          * group of L1 entries making up one logical pointer to
757          * an L2 table (2MB), where as PMDs refer to the individual
758          * L1 entries (1MB). Hence increment to get the correct
759          * offset for odd 1MB sections.
760          * (See arch/arm/include/asm/pgtable-2level.h)
761          */
762         if (addr & SECTION_SIZE)
763                 pmd++;
764 #endif
765         do {
766                 *pmd = __pmd(phys | type->prot_sect | (ng ? PMD_SECT_nG : 0));
767                 phys += SECTION_SIZE;
768         } while (pmd++, addr += SECTION_SIZE, addr != end);
769
770         flush_pmd_entry(p);
771 }
772
773 static void __init alloc_init_pmd(pud_t *pud, unsigned long addr,
774                                       unsigned long end, phys_addr_t phys,
775                                       const struct mem_type *type,
776                                       void *(*alloc)(unsigned long sz), bool ng)
777 {
778         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
779         unsigned long next;
780
781         do {
782                 /*
783                  * With LPAE, we must loop over to map
784                  * all the pmds for the given range.
785                  */
786                 next = pmd_addr_end(addr, end);
787
788                 /*
789                  * Try a section mapping - addr, next and phys must all be
790                  * aligned to a section boundary.
791                  */
792                 if (type->prot_sect &&
793                                 ((addr | next | phys) & ~SECTION_MASK) == 0) {
794                         __map_init_section(pmd, addr, next, phys, type, ng);
795                 } else {
796                         alloc_init_pte(pmd, addr, next,
797                                        __phys_to_pfn(phys), type, alloc, ng);
798                 }
799
800                 phys += next - addr;
801
802         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
803 }
804
805 static void __init alloc_init_pud(p4d_t *p4d, unsigned long addr,
806                                   unsigned long end, phys_addr_t phys,
807                                   const struct mem_type *type,
808                                   void *(*alloc)(unsigned long sz), bool ng)
809 {
810         pud_t *pud = pud_offset(p4d, addr);
811         unsigned long next;
812
813         do {
814                 next = pud_addr_end(addr, end);
815                 alloc_init_pmd(pud, addr, next, phys, type, alloc, ng);
816                 phys += next - addr;
817         } while (pud++, addr = next, addr != end);
818 }
819
820 static void __init alloc_init_p4d(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
821                                   unsigned long end, phys_addr_t phys,
822                                   const struct mem_type *type,
823                                   void *(*alloc)(unsigned long sz), bool ng)
824 {
825         p4d_t *p4d = p4d_offset(pgd, addr);
826         unsigned long next;
827
828         do {
829                 next = p4d_addr_end(addr, end);
830                 alloc_init_pud(p4d, addr, next, phys, type, alloc, ng);
831                 phys += next - addr;
832         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
833 }
834
835 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
836 static void __init create_36bit_mapping(struct mm_struct *mm,
837                                         struct map_desc *md,
838                                         const struct mem_type *type,
839                                         bool ng)
840 {
841         unsigned long addr, length, end;
842         phys_addr_t phys;
843         pgd_t *pgd;
844
845         addr = md->virtual;
846         phys = __pfn_to_phys(md->pfn);
847         length = PAGE_ALIGN(md->length);
848
849         if (!(cpu_architecture() >= CPU_ARCH_ARMv6 || cpu_is_xsc3())) {
850                 pr_err("MM: CPU does not support supersection mapping for 0x%08llx at 0x%08lx\n",
851                        (long long)__pfn_to_phys((u64)md->pfn), addr);
852                 return;
853         }
854
855         /* N.B. ARMv6 supersections are only defined to work with domain 0.
856          *      Since domain assignments can in fact be arbitrary, the
857          *      'domain == 0' check below is required to insure that ARMv6
858          *      supersections are only allocated for domain 0 regardless
859          *      of the actual domain assignments in use.
860          */
861         if (type->domain) {
862                 pr_err("MM: invalid domain in supersection mapping for 0x%08llx at 0x%08lx\n",
863                        (long long)__pfn_to_phys((u64)md->pfn), addr);
864                 return;
865         }
866
867         if ((addr | length | __pfn_to_phys(md->pfn)) & ~SUPERSECTION_MASK) {
868                 pr_err("MM: cannot create mapping for 0x%08llx at 0x%08lx invalid alignment\n",
869                        (long long)__pfn_to_phys((u64)md->pfn), addr);
870                 return;
871         }
872
873         /*
874          * Shift bits [35:32] of address into bits [23:20] of PMD
875          * (See ARMv6 spec).
876          */
877         phys |= (((md->pfn >> (32 - PAGE_SHIFT)) & 0xF) << 20);
878
879         pgd = pgd_offset(mm, addr);
880         end = addr + length;
881         do {
882                 p4d_t *p4d = p4d_offset(pgd, addr);
883                 pud_t *pud = pud_offset(p4d, addr);
884                 pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
885                 int i;
886
887                 for (i = 0; i < 16; i++)
888                         *pmd++ = __pmd(phys | type->prot_sect | PMD_SECT_SUPER |
889                                        (ng ? PMD_SECT_nG : 0));
890
891                 addr += SUPERSECTION_SIZE;
892                 phys += SUPERSECTION_SIZE;
893                 pgd += SUPERSECTION_SIZE >> PGDIR_SHIFT;
894         } while (addr != end);
895 }
896 #endif  /* !CONFIG_ARM_LPAE */
897
898 static void __init __create_mapping(struct mm_struct *mm, struct map_desc *md,
899                                     void *(*alloc)(unsigned long sz),
900                                     bool ng)
901 {
902         unsigned long addr, length, end;
903         phys_addr_t phys;
904         const struct mem_type *type;
905         pgd_t *pgd;
906
907         type = &mem_types[md->type];
908
909 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
910         /*
911          * Catch 36-bit addresses
912          */
913         if (md->pfn >= 0x100000) {
914                 create_36bit_mapping(mm, md, type, ng);
915                 return;
916         }
917 #endif
918
919         addr = md->virtual & PAGE_MASK;
920         phys = __pfn_to_phys(md->pfn);
921         length = PAGE_ALIGN(md->length + (md->virtual & ~PAGE_MASK));
922
923         if (type->prot_l1 == 0 && ((addr | phys | length) & ~SECTION_MASK)) {
924                 pr_warn("BUG: map for 0x%08llx at 0x%08lx can not be mapped using pages, ignoring.\n",
925                         (long long)__pfn_to_phys(md->pfn), addr);
926                 return;
927         }
928
929         pgd = pgd_offset(mm, addr);
930         end = addr + length;
931         do {
932                 unsigned long next = pgd_addr_end(addr, end);
933
934                 alloc_init_p4d(pgd, addr, next, phys, type, alloc, ng);
935
936                 phys += next - addr;
937                 addr = next;
938         } while (pgd++, addr != end);
939 }
940
941 /*
942  * Create the page directory entries and any necessary
943  * page tables for the mapping specified by `md'.  We
944  * are able to cope here with varying sizes and address
945  * offsets, and we take full advantage of sections and
946  * supersections.
947  */
948 static void __init create_mapping(struct map_desc *md)
949 {
950         if (md->virtual != vectors_base() && md->virtual < TASK_SIZE) {
951                 pr_warn("BUG: not creating mapping for 0x%08llx at 0x%08lx in user region\n",
952                         (long long)__pfn_to_phys((u64)md->pfn), md->virtual);
953                 return;
954         }
955
956         if ((md->type == MT_DEVICE || md->type == MT_ROM) &&
957             md->virtual >= PAGE_OFFSET && md->virtual < FIXADDR_START &&
958             (md->virtual < VMALLOC_START || md->virtual >= VMALLOC_END)) {
959                 pr_warn("BUG: mapping for 0x%08llx at 0x%08lx out of vmalloc space\n",
960                         (long long)__pfn_to_phys((u64)md->pfn), md->virtual);
961         }
962
963         __create_mapping(&init_mm, md, early_alloc, false);
964 }
965
966 void __init create_mapping_late(struct mm_struct *mm, struct map_desc *md,
967                                 bool ng)
968 {
969 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
970         p4d_t *p4d;
971         pud_t *pud;
972
973         p4d = p4d_alloc(mm, pgd_offset(mm, md->virtual), md->virtual);
974         if (!WARN_ON(!p4d))
975                 return;
976         pud = pud_alloc(mm, p4d, md->virtual);
977         if (WARN_ON(!pud))
978                 return;
979         pmd_alloc(mm, pud, 0);
980 #endif
981         __create_mapping(mm, md, late_alloc, ng);
982 }
983
984 /*
985  * Create the architecture specific mappings
986  */
987 void __init iotable_init(struct map_desc *io_desc, int nr)
988 {
989         struct map_desc *md;
990         struct vm_struct *vm;
991         struct static_vm *svm;
992
993         if (!nr)
994                 return;
995
996         svm = memblock_alloc(sizeof(*svm) * nr, __alignof__(*svm));
997         if (!svm)
998                 panic("%s: Failed to allocate %zu bytes align=0x%zx\n",
999                       __func__, sizeof(*svm) * nr, __alignof__(*svm));
1000
1001         for (md = io_desc; nr; md++, nr--) {
1002                 create_mapping(md);
1003
1004                 vm = &svm->vm;
1005                 vm->addr = (void *)(md->virtual & PAGE_MASK);
1006                 vm->size = PAGE_ALIGN(md->length + (md->virtual & ~PAGE_MASK));
1007                 vm->phys_addr = __pfn_to_phys(md->pfn);
1008                 vm->flags = VM_IOREMAP | VM_ARM_STATIC_MAPPING;
1009                 vm->flags |= VM_ARM_MTYPE(md->type);
1010                 vm->caller = iotable_init;
1011                 add_static_vm_early(svm++);
1012         }
1013 }
1014
1015 void __init vm_reserve_area_early(unsigned long addr, unsigned long size,
1016                                   void *caller)
1017 {
1018         struct vm_struct *vm;
1019         struct static_vm *svm;
1020
1021         svm = memblock_alloc(sizeof(*svm), __alignof__(*svm));
1022         if (!svm)
1023                 panic("%s: Failed to allocate %zu bytes align=0x%zx\n",
1024                       __func__, sizeof(*svm), __alignof__(*svm));
1025
1026         vm = &svm->vm;
1027         vm->addr = (void *)addr;
1028         vm->size = size;
1029         vm->flags = VM_IOREMAP | VM_ARM_EMPTY_MAPPING;
1030         vm->caller = caller;
1031         add_static_vm_early(svm);
1032 }
1033
1034 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
1035
1036 /*
1037  * The Linux PMD is made of two consecutive section entries covering 2MB
1038  * (see definition in include/asm/pgtable-2level.h).  However a call to
1039  * create_mapping() may optimize static mappings by using individual
1040  * 1MB section mappings.  This leaves the actual PMD potentially half
1041  * initialized if the top or bottom section entry isn't used, leaving it
1042  * open to problems if a subsequent ioremap() or vmalloc() tries to use
1043  * the virtual space left free by that unused section entry.
1044  *
1045  * Let's avoid the issue by inserting dummy vm entries covering the unused
1046  * PMD halves once the static mappings are in place.
1047  */
1048
1049 static void __init pmd_empty_section_gap(unsigned long addr)
1050 {
1051         vm_reserve_area_early(addr, SECTION_SIZE, pmd_empty_section_gap);
1052 }
1053
1054 static void __init fill_pmd_gaps(void)
1055 {
1056         struct static_vm *svm;
1057         struct vm_struct *vm;
1058         unsigned long addr, next = 0;
1059         pmd_t *pmd;
1060
1061         list_for_each_entry(svm, &static_vmlist, list) {
1062                 vm = &svm->vm;
1063                 addr = (unsigned long)vm->addr;
1064                 if (addr < next)
1065                         continue;
1066
1067                 /*
1068                  * Check if this vm starts on an odd section boundary.
1069                  * If so and the first section entry for this PMD is free
1070                  * then we block the corresponding virtual address.
1071                  */
1072                 if ((addr & ~PMD_MASK) == SECTION_SIZE) {
1073                         pmd = pmd_off_k(addr);
1074                         if (pmd_none(*pmd))
1075                                 pmd_empty_section_gap(addr & PMD_MASK);
1076                 }
1077
1078                 /*
1079                  * Then check if this vm ends on an odd section boundary.
1080                  * If so and the second section entry for this PMD is empty
1081                  * then we block the corresponding virtual address.
1082                  */
1083                 addr += vm->size;
1084                 if ((addr & ~PMD_MASK) == SECTION_SIZE) {
1085                         pmd = pmd_off_k(addr) + 1;
1086                         if (pmd_none(*pmd))
1087                                 pmd_empty_section_gap(addr);
1088                 }
1089
1090                 /* no need to look at any vm entry until we hit the next PMD */
1091                 next = (addr + PMD_SIZE - 1) & PMD_MASK;
1092         }
1093 }
1094
1095 #else
1096 #define fill_pmd_gaps() do { } while (0)
1097 #endif
1098
1099 #if defined(CONFIG_PCI) && !defined(CONFIG_NEED_MACH_IO_H)
1100 static void __init pci_reserve_io(void)
1101 {
1102         struct static_vm *svm;
1103
1104         svm = find_static_vm_vaddr((void *)PCI_IO_VIRT_BASE);
1105         if (svm)
1106                 return;
1107
1108         vm_reserve_area_early(PCI_IO_VIRT_BASE, SZ_2M, pci_reserve_io);
1109 }
1110 #else
1111 #define pci_reserve_io() do { } while (0)
1112 #endif
1113
1114 #ifdef CONFIG_DEBUG_LL
1115 void __init debug_ll_io_init(void)
1116 {
1117         struct map_desc map;
1118
1119         debug_ll_addr(&map.pfn, &map.virtual);
1120         if (!map.pfn || !map.virtual)
1121                 return;
1122         map.pfn = __phys_to_pfn(map.pfn);
1123         map.virtual &= PAGE_MASK;
1124         map.length = PAGE_SIZE;
1125         map.type = MT_DEVICE;
1126         iotable_init(&map, 1);
1127 }
1128 #endif
1129
1130 static void * __initdata vmalloc_min =
1131         (void *)(VMALLOC_END - (240 << 20) - VMALLOC_OFFSET);
1132
1133 /*
1134  * vmalloc=size forces the vmalloc area to be exactly 'size'
1135  * bytes. This can be used to increase (or decrease) the vmalloc
1136  * area - the default is 240m.
1137  */
1138 static int __init early_vmalloc(char *arg)
1139 {
1140         unsigned long vmalloc_reserve = memparse(arg, NULL);
1141
1142         if (vmalloc_reserve < SZ_16M) {
1143                 vmalloc_reserve = SZ_16M;
1144                 pr_warn("vmalloc area too small, limiting to %luMB\n",
1145                         vmalloc_reserve >> 20);
1146         }
1147
1148         if (vmalloc_reserve > VMALLOC_END - (PAGE_OFFSET + SZ_32M)) {
1149                 vmalloc_reserve = VMALLOC_END - (PAGE_OFFSET + SZ_32M);
1150                 pr_warn("vmalloc area is too big, limiting to %luMB\n",
1151                         vmalloc_reserve >> 20);
1152         }
1153
1154         vmalloc_min = (void *)(VMALLOC_END - vmalloc_reserve);
1155         return 0;
1156 }
1157 early_param("vmalloc", early_vmalloc);
1158
1159 phys_addr_t arm_lowmem_limit __initdata = 0;
1160
1161 void __init adjust_lowmem_bounds(void)
1162 {
1163         phys_addr_t memblock_limit = 0;
1164         u64 vmalloc_limit;
1165         struct memblock_region *reg;
1166         phys_addr_t lowmem_limit = 0;
1167
1168         /*
1169          * Let's use our own (unoptimized) equivalent of __pa() that is
1170          * not affected by wrap-arounds when sizeof(phys_addr_t) == 4.
1171          * The result is used as the upper bound on physical memory address
1172          * and may itself be outside the valid range for which phys_addr_t
1173          * and therefore __pa() is defined.
1174          */
1175         vmalloc_limit = (u64)(uintptr_t)vmalloc_min - PAGE_OFFSET + PHYS_OFFSET;
1176
1177         /*
1178          * The first usable region must be PMD aligned. Mark its start
1179          * as MEMBLOCK_NOMAP if it isn't
1180          */
1181         for_each_memblock(memory, reg) {
1182                 if (!memblock_is_nomap(reg)) {
1183                         if (!IS_ALIGNED(reg->base, PMD_SIZE)) {
1184                                 phys_addr_t len;
1185
1186                                 len = round_up(reg->base, PMD_SIZE) - reg->base;
1187                                 memblock_mark_nomap(reg->base, len);
1188                         }
1189                         break;
1190                 }
1191         }
1192
1193         for_each_memblock(memory, reg) {
1194                 phys_addr_t block_start = reg->base;
1195                 phys_addr_t block_end = reg->base + reg->size;
1196
1197                 if (memblock_is_nomap(reg))
1198                         continue;
1199
1200                 if (reg->base < vmalloc_limit) {
1201                         if (block_end > lowmem_limit)
1202                                 /*
1203                                  * Compare as u64 to ensure vmalloc_limit does
1204                                  * not get truncated. block_end should always
1205                                  * fit in phys_addr_t so there should be no
1206                                  * issue with assignment.
1207                                  */
1208                                 lowmem_limit = min_t(u64,
1209                                                          vmalloc_limit,
1210                                                          block_end);
1211
1212                         /*
1213                          * Find the first non-pmd-aligned page, and point
1214                          * memblock_limit at it. This relies on rounding the
1215                          * limit down to be pmd-aligned, which happens at the
1216                          * end of this function.
1217                          *
1218                          * With this algorithm, the start or end of almost any
1219                          * bank can be non-pmd-aligned. The only exception is
1220                          * that the start of the bank 0 must be section-
1221                          * aligned, since otherwise memory would need to be
1222                          * allocated when mapping the start of bank 0, which
1223                          * occurs before any free memory is mapped.
1224                          */
1225                         if (!memblock_limit) {
1226                                 if (!IS_ALIGNED(block_start, PMD_SIZE))
1227                                         memblock_limit = block_start;
1228                                 else if (!IS_ALIGNED(block_end, PMD_SIZE))
1229                                         memblock_limit = lowmem_limit;
1230                         }
1231
1232                 }
1233         }
1234
1235         arm_lowmem_limit = lowmem_limit;
1236
1237         high_memory = __va(arm_lowmem_limit - 1) + 1;
1238
1239         if (!memblock_limit)
1240                 memblock_limit = arm_lowmem_limit;
1241
1242         /*
1243          * Round the memblock limit down to a pmd size.  This
1244          * helps to ensure that we will allocate memory from the
1245          * last full pmd, which should be mapped.
1246          */
1247         memblock_limit = round_down(memblock_limit, PMD_SIZE);
1248
1249         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HIGHMEM) || cache_is_vipt_aliasing()) {
1250                 if (memblock_end_of_DRAM() > arm_lowmem_limit) {
1251                         phys_addr_t end = memblock_end_of_DRAM();
1252
1253                         pr_notice("Ignoring RAM at %pa-%pa\n",
1254                                   &memblock_limit, &end);
1255                         pr_notice("Consider using a HIGHMEM enabled kernel.\n");
1256
1257                         memblock_remove(memblock_limit, end - memblock_limit);
1258                 }
1259         }
1260
1261         memblock_set_current_limit(memblock_limit);
1262 }
1263
1264 static inline void prepare_page_table(void)
1265 {
1266         unsigned long addr;
1267         phys_addr_t end;
1268
1269         /*
1270          * Clear out all the mappings below the kernel image.
1271          */
1272         for (addr = 0; addr < MODULES_VADDR; addr += PMD_SIZE)
1273                 pmd_clear(pmd_off_k(addr));
1274
1275 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
1276         /* The XIP kernel is mapped in the module area -- skip over it */
1277         addr = ((unsigned long)_exiprom + PMD_SIZE - 1) & PMD_MASK;
1278 #endif
1279         for ( ; addr < PAGE_OFFSET; addr += PMD_SIZE)
1280                 pmd_clear(pmd_off_k(addr));
1281
1282         /*
1283          * Find the end of the first block of lowmem.
1284          */
1285         end = memblock.memory.regions[0].base + memblock.memory.regions[0].size;
1286         if (end >= arm_lowmem_limit)
1287                 end = arm_lowmem_limit;
1288
1289         /*
1290          * Clear out all the kernel space mappings, except for the first
1291          * memory bank, up to the vmalloc region.
1292          */
1293         for (addr = __phys_to_virt(end);
1294              addr < VMALLOC_START; addr += PMD_SIZE)
1295                 pmd_clear(pmd_off_k(addr));
1296 }
1297
1298 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
1299 /* the first page is reserved for pgd */
1300 #define SWAPPER_PG_DIR_SIZE     (PAGE_SIZE + \
1301                                  PTRS_PER_PGD * PTRS_PER_PMD * sizeof(pmd_t))
1302 #else
1303 #define SWAPPER_PG_DIR_SIZE     (PTRS_PER_PGD * sizeof(pgd_t))
1304 #endif
1305
1306 /*
1307  * Reserve the special regions of memory
1308  */
1309 void __init arm_mm_memblock_reserve(void)
1310 {
1311         /*
1312          * Reserve the page tables.  These are already in use,
1313          * and can only be in node 0.
1314          */
1315         memblock_reserve(__pa(swapper_pg_dir), SWAPPER_PG_DIR_SIZE);
1316
1317 #ifdef CONFIG_SA1111
1318         /*
1319          * Because of the SA1111 DMA bug, we want to preserve our
1320          * precious DMA-able memory...
1321          */
1322         memblock_reserve(PHYS_OFFSET, __pa(swapper_pg_dir) - PHYS_OFFSET);
1323 #endif
1324 }
1325
1326 /*
1327  * Set up the device mappings.  Since we clear out the page tables for all
1328  * mappings above VMALLOC_START, except early fixmap, we might remove debug
1329  * device mappings.  This means earlycon can be used to debug this function
1330  * Any other function or debugging method which may touch any device _will_
1331  * crash the kernel.
1332  */
1333 static void __init devicemaps_init(const struct machine_desc *mdesc)
1334 {
1335         struct map_desc map;
1336         unsigned long addr;
1337         void *vectors;
1338
1339         /*
1340          * Allocate the vector page early.
1341          */
1342         vectors = early_alloc(PAGE_SIZE * 2);
1343
1344         early_trap_init(vectors);
1345
1346         /*
1347          * Clear page table except top pmd used by early fixmaps
1348          */
1349         for (addr = VMALLOC_START; addr < (FIXADDR_TOP & PMD_MASK); addr += PMD_SIZE)
1350                 pmd_clear(pmd_off_k(addr));
1351
1352         /*
1353          * Map the kernel if it is XIP.
1354          * It is always first in the modulearea.
1355          */
1356 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
1357         map.pfn = __phys_to_pfn(CONFIG_XIP_PHYS_ADDR & SECTION_MASK);
1358         map.virtual = MODULES_VADDR;
1359         map.length = ((unsigned long)_exiprom - map.virtual + ~SECTION_MASK) & SECTION_MASK;
1360         map.type = MT_ROM;
1361         create_mapping(&map);
1362 #endif
1363
1364         /*
1365          * Map the cache flushing regions.
1366          */
1367 #ifdef FLUSH_BASE
1368         map.pfn = __phys_to_pfn(FLUSH_BASE_PHYS);
1369         map.virtual = FLUSH_BASE;
1370         map.length = SZ_1M;
1371         map.type = MT_CACHECLEAN;
1372         create_mapping(&map);
1373 #endif
1374 #ifdef FLUSH_BASE_MINICACHE
1375         map.pfn = __phys_to_pfn(FLUSH_BASE_PHYS + SZ_1M);
1376         map.virtual = FLUSH_BASE_MINICACHE;
1377         map.length = SZ_1M;
1378         map.type = MT_MINICLEAN;
1379         create_mapping(&map);
1380 #endif
1381
1382         /*
1383          * Create a mapping for the machine vectors at the high-vectors
1384          * location (0xffff0000).  If we aren't using high-vectors, also
1385          * create a mapping at the low-vectors virtual address.
1386          */
1387         map.pfn = __phys_to_pfn(virt_to_phys(vectors));
1388         map.virtual = 0xffff0000;
1389         map.length = PAGE_SIZE;
1390 #ifdef CONFIG_KUSER_HELPERS
1391         map.type = MT_HIGH_VECTORS;
1392 #else
1393         map.type = MT_LOW_VECTORS;
1394 #endif
1395         create_mapping(&map);
1396
1397         if (!vectors_high()) {
1398                 map.virtual = 0;
1399                 map.length = PAGE_SIZE * 2;
1400                 map.type = MT_LOW_VECTORS;
1401                 create_mapping(&map);
1402         }
1403
1404         /* Now create a kernel read-only mapping */
1405         map.pfn += 1;
1406         map.virtual = 0xffff0000 + PAGE_SIZE;
1407         map.length = PAGE_SIZE;
1408         map.type = MT_LOW_VECTORS;
1409         create_mapping(&map);
1410
1411         /*
1412          * Ask the machine support to map in the statically mapped devices.
1413          */
1414         if (mdesc->map_io)
1415                 mdesc->map_io();
1416         else
1417                 debug_ll_io_init();
1418         fill_pmd_gaps();
1419
1420         /* Reserve fixed i/o space in VMALLOC region */
1421         pci_reserve_io();
1422
1423         /*
1424          * Finally flush the caches and tlb to ensure that we're in a
1425          * consistent state wrt the writebuffer.  This also ensures that
1426          * any write-allocated cache lines in the vector page are written
1427          * back.  After this point, we can start to touch devices again.
1428          */
1429         local_flush_tlb_all();
1430         flush_cache_all();
1431
1432         /* Enable asynchronous aborts */
1433         early_abt_enable();
1434 }
1435
1436 static void __init kmap_init(void)
1437 {
1438 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1439         pkmap_page_table = early_pte_alloc(pmd_off_k(PKMAP_BASE),
1440                 PKMAP_BASE, _PAGE_KERNEL_TABLE);
1441 #endif
1442
1443         early_pte_alloc(pmd_off_k(FIXADDR_START), FIXADDR_START,
1444                         _PAGE_KERNEL_TABLE);
1445 }
1446
1447 static void __init map_lowmem(void)
1448 {
1449         struct memblock_region *reg;
1450         phys_addr_t kernel_x_start = round_down(__pa(KERNEL_START), SECTION_SIZE);
1451         phys_addr_t kernel_x_end = round_up(__pa(__init_end), SECTION_SIZE);
1452
1453         /* Map all the lowmem memory banks. */
1454         for_each_memblock(memory, reg) {
1455                 phys_addr_t start = reg->base;
1456                 phys_addr_t end = start + reg->size;
1457                 struct map_desc map;
1458
1459                 if (memblock_is_nomap(reg))
1460                         continue;
1461
1462                 if (end > arm_lowmem_limit)
1463                         end = arm_lowmem_limit;
1464                 if (start >= end)
1465                         break;
1466
1467                 if (end < kernel_x_start) {
1468                         map.pfn = __phys_to_pfn(start);
1469                         map.virtual = __phys_to_virt(start);
1470                         map.length = end - start;
1471                         map.type = MT_MEMORY_RWX;
1472
1473                         create_mapping(&map);
1474                 } else if (start >= kernel_x_end) {
1475                         map.pfn = __phys_to_pfn(start);
1476                         map.virtual = __phys_to_virt(start);
1477                         map.length = end - start;
1478                         map.type = MT_MEMORY_RW;
1479
1480                         create_mapping(&map);
1481                 } else {
1482                         /* This better cover the entire kernel */
1483                         if (start < kernel_x_start) {
1484                                 map.pfn = __phys_to_pfn(start);
1485                                 map.virtual = __phys_to_virt(start);
1486                                 map.length = kernel_x_start - start;
1487                                 map.type = MT_MEMORY_RW;
1488
1489                                 create_mapping(&map);
1490                         }
1491
1492                         map.pfn = __phys_to_pfn(kernel_x_start);
1493                         map.virtual = __phys_to_virt(kernel_x_start);
1494                         map.length = kernel_x_end - kernel_x_start;
1495                         map.type = MT_MEMORY_RWX;
1496
1497                         create_mapping(&map);
1498
1499                         if (kernel_x_end < end) {
1500                                 map.pfn = __phys_to_pfn(kernel_x_end);
1501                                 map.virtual = __phys_to_virt(kernel_x_end);
1502                                 map.length = end - kernel_x_end;
1503                                 map.type = MT_MEMORY_RW;
1504
1505                                 create_mapping(&map);
1506                         }
1507                 }
1508         }
1509 }
1510
1511 #ifdef CONFIG_ARM_PV_FIXUP
1512 extern unsigned long __atags_pointer;
1513 typedef void pgtables_remap(long long offset, unsigned long pgd, void *bdata);
1514 pgtables_remap lpae_pgtables_remap_asm;
1515
1516 /*
1517  * early_paging_init() recreates boot time page table setup, allowing machines
1518  * to switch over to a high (>4G) address space on LPAE systems
1519  */
1520 static void __init early_paging_init(const struct machine_desc *mdesc)
1521 {
1522         pgtables_remap *lpae_pgtables_remap;
1523         unsigned long pa_pgd;
1524         unsigned int cr, ttbcr;
1525         long long offset;
1526         void *boot_data;
1527
1528         if (!mdesc->pv_fixup)
1529                 return;
1530
1531         offset = mdesc->pv_fixup();
1532         if (offset == 0)
1533                 return;
1534
1535         /*
1536          * Get the address of the remap function in the 1:1 identity
1537          * mapping setup by the early page table assembly code.  We
1538          * must get this prior to the pv update.  The following barrier
1539          * ensures that this is complete before we fixup any P:V offsets.
1540          */
1541         lpae_pgtables_remap = (pgtables_remap *)(unsigned long)__pa(lpae_pgtables_remap_asm);
1542         pa_pgd = __pa(swapper_pg_dir);
1543         boot_data = __va(__atags_pointer);
1544         barrier();
1545
1546         pr_info("Switching physical address space to 0x%08llx\n",
1547                 (u64)PHYS_OFFSET + offset);
1548
1549         /* Re-set the phys pfn offset, and the pv offset */
1550         __pv_offset += offset;
1551         __pv_phys_pfn_offset += PFN_DOWN(offset);
1552
1553         /* Run the patch stub to update the constants */
1554         fixup_pv_table(&__pv_table_begin,
1555                 (&__pv_table_end - &__pv_table_begin) << 2);
1556
1557         /*
1558          * We changing not only the virtual to physical mapping, but also
1559          * the physical addresses used to access memory.  We need to flush
1560          * all levels of cache in the system with caching disabled to
1561          * ensure that all data is written back, and nothing is prefetched
1562          * into the caches.  We also need to prevent the TLB walkers
1563          * allocating into the caches too.  Note that this is ARMv7 LPAE
1564          * specific.
1565          */
1566         cr = get_cr();
1567         set_cr(cr & ~(CR_I | CR_C));
1568         asm("mrc p15, 0, %0, c2, c0, 2" : "=r" (ttbcr));
1569         asm volatile("mcr p15, 0, %0, c2, c0, 2"
1570                 : : "r" (ttbcr & ~(3 << 8 | 3 << 10)));
1571         flush_cache_all();
1572
1573         /*
1574          * Fixup the page tables - this must be in the idmap region as
1575          * we need to disable the MMU to do this safely, and hence it
1576          * needs to be assembly.  It's fairly simple, as we're using the
1577          * temporary tables setup by the initial assembly code.
1578          */
1579         lpae_pgtables_remap(offset, pa_pgd, boot_data);
1580
1581         /* Re-enable the caches and cacheable TLB walks */
1582         asm volatile("mcr p15, 0, %0, c2, c0, 2" : : "r" (ttbcr));
1583         set_cr(cr);
1584 }
1585
1586 #else
1587
1588 static void __init early_paging_init(const struct machine_desc *mdesc)
1589 {
1590         long long offset;
1591
1592         if (!mdesc->pv_fixup)
1593                 return;
1594
1595         offset = mdesc->pv_fixup();
1596         if (offset == 0)
1597                 return;
1598
1599         pr_crit("Physical address space modification is only to support Keystone2.\n");
1600         pr_crit("Please enable ARM_LPAE and ARM_PATCH_PHYS_VIRT support to use this\n");
1601         pr_crit("feature. Your kernel may crash now, have a good day.\n");
1602         add_taint(TAINT_CPU_OUT_OF_SPEC, LOCKDEP_STILL_OK);
1603 }
1604
1605 #endif
1606
1607 static void __init early_fixmap_shutdown(void)
1608 {
1609         int i;
1610         unsigned long va = fix_to_virt(__end_of_permanent_fixed_addresses - 1);
1611
1612         pte_offset_fixmap = pte_offset_late_fixmap;
1613         pmd_clear(fixmap_pmd(va));
1614         local_flush_tlb_kernel_page(va);
1615
1616         for (i = 0; i < __end_of_permanent_fixed_addresses; i++) {
1617                 pte_t *pte;
1618                 struct map_desc map;
1619
1620                 map.virtual = fix_to_virt(i);
1621                 pte = pte_offset_early_fixmap(pmd_off_k(map.virtual), map.virtual);
1622
1623                 /* Only i/o device mappings are supported ATM */
1624                 if (pte_none(*pte) ||
1625                     (pte_val(*pte) & L_PTE_MT_MASK) != L_PTE_MT_DEV_SHARED)
1626                         continue;
1627
1628                 map.pfn = pte_pfn(*pte);
1629                 map.type = MT_DEVICE;
1630                 map.length = PAGE_SIZE;
1631
1632                 create_mapping(&map);
1633         }
1634 }
1635
1636 /*
1637  * paging_init() sets up the page tables, initialises the zone memory
1638  * maps, and sets up the zero page, bad page and bad page tables.
1639  */
1640 void __init paging_init(const struct machine_desc *mdesc)
1641 {
1642         void *zero_page;
1643
1644         prepare_page_table();
1645         map_lowmem();
1646         memblock_set_current_limit(arm_lowmem_limit);
1647         dma_contiguous_remap();
1648         early_fixmap_shutdown();
1649         devicemaps_init(mdesc);
1650         kmap_init();
1651         tcm_init();
1652
1653         top_pmd = pmd_off_k(0xffff0000);
1654
1655         /* allocate the zero page. */
1656         zero_page = early_alloc(PAGE_SIZE);
1657
1658         bootmem_init();
1659
1660         empty_zero_page = virt_to_page(zero_page);
1661         __flush_dcache_page(NULL, empty_zero_page);
1662
1663         /* Compute the virt/idmap offset, mostly for the sake of KVM */
1664         kimage_voffset = (unsigned long)&kimage_voffset - virt_to_idmap(&kimage_voffset);
1665 }
1666
1667 void __init early_mm_init(const struct machine_desc *mdesc)
1668 {
1669         build_mem_type_table();
1670         early_paging_init(mdesc);
1671 }
1672
1673 void set_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
1674                               pte_t *ptep, pte_t pteval)
1675 {
1676         unsigned long ext = 0;
1677
1678         if (addr < TASK_SIZE && pte_valid_user(pteval)) {
1679                 if (!pte_special(pteval))
1680                         __sync_icache_dcache(pteval);
1681                 ext |= PTE_EXT_NG;
1682         }
1683
1684         set_pte_ext(ptep, pteval, ext);
1685 }