arch/riscv/mm/init.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * Copyright (C) 2012 Regents of the University of California
   4  * Copyright (C) 2019 Western Digital Corporation or its affiliates.
   5  * Copyright (C) 2020 FORTH-ICS/CARV
   6  *  Nick Kossifidis <mick@ics.forth.gr>
   7  */
   8
   9 #include <linux/init.h>
  10 #include <linux/mm.h>
  11 #include <linux/memblock.h>
  12 #include <linux/initrd.h>
  13 #include <linux/swap.h>
  14 #include <linux/swiotlb.h>
  15 #include <linux/sizes.h>
  16 #include <linux/of_fdt.h>
  17 #include <linux/of_reserved_mem.h>
  18 #include <linux/libfdt.h>
  19 #include <linux/set_memory.h>
  20 #include <linux/dma-map-ops.h>
  21 #include <linux/crash_dump.h>
  22 #include <linux/hugetlb.h>
  23
  24 #include <asm/fixmap.h>
  25 #include <asm/tlbflush.h>
  26 #include <asm/sections.h>
  27 #include <asm/soc.h>
  28 #include <asm/io.h>
  29 #include <asm/ptdump.h>
  30 #include <asm/numa.h>
  31
  32 #include "../kernel/head.h"
  33
  34 struct kernel_mapping kernel_map __ro_after_init;
  35 EXPORT_SYMBOL(kernel_map);
  36 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
  37 #define kernel_map      (*(struct kernel_mapping *)XIP_FIXUP(&kernel_map))
  38 #endif
  39
  40 #ifdef CONFIG_64BIT
  41 u64 satp_mode = !IS_ENABLED(CONFIG_XIP_KERNEL) ? SATP_MODE_48 : SATP_MODE_39;
  42 #else
  43 u64 satp_mode = SATP_MODE_32;
  44 #endif
  45 EXPORT_SYMBOL(satp_mode);
  46
  47 bool pgtable_l4_enabled = IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) && !IS_ENABLED(CONFIG_XIP_KERNEL) ?
  48                                 true : false;
  49 EXPORT_SYMBOL(pgtable_l4_enabled);
  50
  51 phys_addr_t phys_ram_base __ro_after_init;
  52 EXPORT_SYMBOL(phys_ram_base);
  53
  54 unsigned long empty_zero_page[PAGE_SIZE / sizeof(unsigned long)]
  55                                                         __page_aligned_bss;
  56 EXPORT_SYMBOL(empty_zero_page);
  57
  58 extern char _start[];
  59 #define DTB_EARLY_BASE_VA      PGDIR_SIZE
  60 void *_dtb_early_va __initdata;
  61 uintptr_t _dtb_early_pa __initdata;
  62
  63 static phys_addr_t dma32_phys_limit __initdata;
  64
  65 static void __init zone_sizes_init(void)
  66 {
  67         unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
  68
  69 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
  70         max_zone_pfns[ZONE_DMA32] = PFN_DOWN(dma32_phys_limit);
  71 #endif
  72         max_zone_pfns[ZONE_NORMAL] = max_low_pfn;
  73
  74         free_area_init(max_zone_pfns);
  75 }
  76
  77 #if defined(CONFIG_MMU) && defined(CONFIG_DEBUG_VM)
  78 static inline void print_mlk(char *name, unsigned long b, unsigned long t)
  79 {
  80         pr_notice("%12s : 0x%08lx - 0x%08lx   (%4ld kB)\n", name, b, t,
  81                   (((t) - (b)) >> 10));
  82 }
  83
  84 static inline void print_mlm(char *name, unsigned long b, unsigned long t)
  85 {
  86         pr_notice("%12s : 0x%08lx - 0x%08lx   (%4ld MB)\n", name, b, t,
  87                   (((t) - (b)) >> 20));
  88 }
  89
  90 static void __init print_vm_layout(void)
  91 {
  92         pr_notice("Virtual kernel memory layout:\n");
  93         print_mlk("fixmap", (unsigned long)FIXADDR_START,
  94                   (unsigned long)FIXADDR_TOP);
  95         print_mlm("pci io", (unsigned long)PCI_IO_START,
  96                   (unsigned long)PCI_IO_END);
  97         print_mlm("vmemmap", (unsigned long)VMEMMAP_START,
  98                   (unsigned long)VMEMMAP_END);
  99         print_mlm("vmalloc", (unsigned long)VMALLOC_START,
 100                   (unsigned long)VMALLOC_END);
 101         print_mlm("lowmem", (unsigned long)PAGE_OFFSET,
 102                   (unsigned long)high_memory);
 103         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT)) {
 104 #ifdef CONFIG_KASAN
 105                 print_mlm("kasan", KASAN_SHADOW_START, KASAN_SHADOW_END);
 106 #endif
 107
 108                 print_mlm("kernel", (unsigned long)KERNEL_LINK_ADDR,
 109                           (unsigned long)ADDRESS_SPACE_END);
 110         }
 111 }
 112 #else
 113 static void print_vm_layout(void) { }
 114 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
 115
 116 void __init mem_init(void)
 117 {
 118 #ifdef CONFIG_FLATMEM
 119         BUG_ON(!mem_map);
 120 #endif /* CONFIG_FLATMEM */
 121
 122 #ifdef CONFIG_SWIOTLB
 123         if (swiotlb_force == SWIOTLB_FORCE ||
 124             max_pfn > PFN_DOWN(dma32_phys_limit))
 125                 swiotlb_init(1);
 126         else
 127                 swiotlb_force = SWIOTLB_NO_FORCE;
 128 #endif
 129         high_memory = (void *)(__va(PFN_PHYS(max_low_pfn)));
 130         memblock_free_all();
 131
 132         print_vm_layout();
 133 }
 134
 135 /* Limit the memory size via mem. */
 136 static phys_addr_t memory_limit;
 137
 138 static int __init early_mem(char *p)
 139 {
 140         u64 size;
 141
 142         if (!p)
 143                 return 1;
 144
 145         size = memparse(p, &p) & PAGE_MASK;
 146         memory_limit = min_t(u64, size, memory_limit);
 147
 148         pr_notice("Memory limited to %lldMB\n", (u64)memory_limit >> 20);
 149
 150         return 0;
 151 }
 152 early_param("mem", early_mem);
 153
 154 static void __init setup_bootmem(void)
 155 {
 156         phys_addr_t vmlinux_end = __pa_symbol(&_end);
 157         phys_addr_t max_mapped_addr;
 158         phys_addr_t phys_ram_end, vmlinux_start;
 159
 160         if (IS_ENABLED(CONFIG_XIP_KERNEL))
 161                 vmlinux_start = __pa_symbol(&_sdata);
 162         else
 163                 vmlinux_start = __pa_symbol(&_start);
 164
 165         memblock_enforce_memory_limit(memory_limit);
 166
 167         /*
 168          * Make sure we align the reservation on PMD_SIZE since we will
 169          * map the kernel in the linear mapping as read-only: we do not want
 170          * any allocation to happen between _end and the next pmd aligned page.
 171          */
 172         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) && IS_ENABLED(CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX))
 173                 vmlinux_end = (vmlinux_end + PMD_SIZE - 1) & PMD_MASK;
 174         /*
 175          * Reserve from the start of the kernel to the end of the kernel
 176          */
 177         memblock_reserve(vmlinux_start, vmlinux_end - vmlinux_start);
 178
 179         phys_ram_end = memblock_end_of_DRAM();
 180         if (!IS_ENABLED(CONFIG_XIP_KERNEL))
 181                 phys_ram_base = memblock_start_of_DRAM();
 182         /*
 183          * memblock allocator is not aware of the fact that last 4K bytes of
 184          * the addressable memory can not be mapped because of IS_ERR_VALUE
 185          * macro. Make sure that last 4k bytes are not usable by memblock
 186          * if end of dram is equal to maximum addressable memory.  For 64-bit
 187          * kernel, this problem can't happen here as the end of the virtual
 188          * address space is occupied by the kernel mapping then this check must
 189          * be done as soon as the kernel mapping base address is determined.
 190          */
 191         if (!IS_ENABLED(CONFIG_64BIT)) {
 192                 max_mapped_addr = __pa(~(ulong)0);
 193                 if (max_mapped_addr == (phys_ram_end - 1))
 194                         memblock_set_current_limit(max_mapped_addr - 4096);
 195         }
 196
 197         min_low_pfn = PFN_UP(phys_ram_base);
 198         max_low_pfn = max_pfn = PFN_DOWN(phys_ram_end);
 199
 200         dma32_phys_limit = min(4UL * SZ_1G, (unsigned long)PFN_PHYS(max_low_pfn));
 201         set_max_mapnr(max_low_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
 202
 203         reserve_initrd_mem();
 204         /*
 205          * If DTB is built in, no need to reserve its memblock.
 206          * Otherwise, do reserve it but avoid using
 207          * early_init_fdt_reserve_self() since __pa() does
 208          * not work for DTB pointers that are fixmap addresses
 209          */
 210         if (!IS_ENABLED(CONFIG_BUILTIN_DTB))
 211                 memblock_reserve(dtb_early_pa, fdt_totalsize(dtb_early_va));
 212
 213         early_init_fdt_scan_reserved_mem();
 214         dma_contiguous_reserve(dma32_phys_limit);
 215         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT))
 216                 hugetlb_cma_reserve(PUD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 217         memblock_allow_resize();
 218 }
 219
 220 #ifdef CONFIG_MMU
 221 struct pt_alloc_ops pt_ops __initdata;
 222
 223 unsigned long riscv_pfn_base __ro_after_init;
 224 EXPORT_SYMBOL(riscv_pfn_base);
 225
 226 pgd_t swapper_pg_dir[PTRS_PER_PGD] __page_aligned_bss;
 227 pgd_t trampoline_pg_dir[PTRS_PER_PGD] __page_aligned_bss;
 228 static pte_t fixmap_pte[PTRS_PER_PTE] __page_aligned_bss;
 229
 230 pgd_t early_pg_dir[PTRS_PER_PGD] __initdata __aligned(PAGE_SIZE);
 231 static pud_t __maybe_unused early_dtb_pud[PTRS_PER_PUD] __initdata __aligned(PAGE_SIZE);
 232 static pmd_t __maybe_unused early_dtb_pmd[PTRS_PER_PMD] __initdata __aligned(PAGE_SIZE);
 233
 234 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 235 #define pt_ops                  (*(struct pt_alloc_ops *)XIP_FIXUP(&pt_ops))
 236 #define trampoline_pg_dir      ((pgd_t *)XIP_FIXUP(trampoline_pg_dir))
 237 #define fixmap_pte             ((pte_t *)XIP_FIXUP(fixmap_pte))
 238 #define early_pg_dir           ((pgd_t *)XIP_FIXUP(early_pg_dir))
 239 #endif /* CONFIG_XIP_KERNEL */
 240
 241 void __set_fixmap(enum fixed_addresses idx, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
 242 {
 243         unsigned long addr = __fix_to_virt(idx);
 244         pte_t *ptep;
 245
 246         BUG_ON(idx <= FIX_HOLE || idx >= __end_of_fixed_addresses);
 247
 248         ptep = &fixmap_pte[pte_index(addr)];
 249
 250         if (pgprot_val(prot))
 251                 set_pte(ptep, pfn_pte(phys >> PAGE_SHIFT, prot));
 252         else
 253                 pte_clear(&init_mm, addr, ptep);
 254         local_flush_tlb_page(addr);
 255 }
 256
 257 static inline pte_t *__init get_pte_virt_early(phys_addr_t pa)
 258 {
 259         return (pte_t *)((uintptr_t)pa);
 260 }
 261
 262 static inline pte_t *__init get_pte_virt_fixmap(phys_addr_t pa)
 263 {
 264         clear_fixmap(FIX_PTE);
 265         return (pte_t *)set_fixmap_offset(FIX_PTE, pa);
 266 }
 267
 268 static inline pte_t *__init get_pte_virt_late(phys_addr_t pa)
 269 {
 270         return (pte_t *) __va(pa);
 271 }
 272
 273 static inline phys_addr_t __init alloc_pte_early(uintptr_t va)
 274 {
 275         /*
 276          * We only create PMD or PGD early mappings so we
 277          * should never reach here with MMU disabled.
 278          */
 279         BUG();
 280 }
 281
 282 static inline phys_addr_t __init alloc_pte_fixmap(uintptr_t va)
 283 {
 284         return memblock_phys_alloc(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
 285 }
 286
 287 static phys_addr_t __init alloc_pte_late(uintptr_t va)
 288 {
 289         unsigned long vaddr;
 290
 291         vaddr = __get_free_page(GFP_KERNEL);
 292         BUG_ON(!vaddr || !pgtable_pte_page_ctor(virt_to_page(vaddr)));
 293
 294         return __pa(vaddr);
 295 }
 296
 297 static void __init create_pte_mapping(pte_t *ptep,
 298                                       uintptr_t va, phys_addr_t pa,
 299                                       phys_addr_t sz, pgprot_t prot)
 300 {
 301         uintptr_t pte_idx = pte_index(va);
 302
 303         BUG_ON(sz != PAGE_SIZE);
 304
 305         if (pte_none(ptep[pte_idx]))
 306                 ptep[pte_idx] = pfn_pte(PFN_DOWN(pa), prot);
 307 }
 308
 309 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
 310
 311 static pmd_t trampoline_pmd[PTRS_PER_PMD] __page_aligned_bss;
 312 static pmd_t fixmap_pmd[PTRS_PER_PMD] __page_aligned_bss;
 313 static pmd_t early_pmd[PTRS_PER_PMD] __initdata __aligned(PAGE_SIZE);
 314
 315 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 316 #define trampoline_pmd ((pmd_t *)XIP_FIXUP(trampoline_pmd))
 317 #define fixmap_pmd     ((pmd_t *)XIP_FIXUP(fixmap_pmd))
 318 #define early_pmd      ((pmd_t *)XIP_FIXUP(early_pmd))
 319 #endif /* CONFIG_XIP_KERNEL */
 320
 321 static pud_t trampoline_pud[PTRS_PER_PUD] __page_aligned_bss;
 322 static pud_t fixmap_pud[PTRS_PER_PUD] __page_aligned_bss;
 323 static pud_t early_pud[PTRS_PER_PUD] __initdata __aligned(PAGE_SIZE);
 324
 325 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 326 #define trampoline_pud ((pud_t *)XIP_FIXUP(trampoline_pud))
 327 #define fixmap_pud     ((pud_t *)XIP_FIXUP(fixmap_pud))
 328 #define early_pud      ((pud_t *)XIP_FIXUP(early_pud))
 329 #endif /* CONFIG_XIP_KERNEL */
 330
 331 static pmd_t *__init get_pmd_virt_early(phys_addr_t pa)
 332 {
 333         /* Before MMU is enabled */
 334         return (pmd_t *)((uintptr_t)pa);
 335 }
 336
 337 static pmd_t *__init get_pmd_virt_fixmap(phys_addr_t pa)
 338 {
 339         clear_fixmap(FIX_PMD);
 340         return (pmd_t *)set_fixmap_offset(FIX_PMD, pa);
 341 }
 342
 343 static pmd_t *__init get_pmd_virt_late(phys_addr_t pa)
 344 {
 345         return (pmd_t *) __va(pa);
 346 }
 347
 348 static phys_addr_t __init alloc_pmd_early(uintptr_t va)
 349 {
 350         BUG_ON((va - kernel_map.virt_addr) >> PUD_SHIFT);
 351
 352         return (uintptr_t)early_pmd;
 353 }
 354
 355 static phys_addr_t __init alloc_pmd_fixmap(uintptr_t va)
 356 {
 357         return memblock_phys_alloc(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
 358 }
 359
 360 static phys_addr_t __init alloc_pmd_late(uintptr_t va)
 361 {
 362         unsigned long vaddr;
 363
 364         vaddr = __get_free_page(GFP_KERNEL);
 365         BUG_ON(!vaddr || !pgtable_pmd_page_ctor(virt_to_page(vaddr)));
 366
 367         return __pa(vaddr);
 368 }
 369
 370 static void __init create_pmd_mapping(pmd_t *pmdp,
 371                                       uintptr_t va, phys_addr_t pa,
 372                                       phys_addr_t sz, pgprot_t prot)
 373 {
 374         pte_t *ptep;
 375         phys_addr_t pte_phys;
 376         uintptr_t pmd_idx = pmd_index(va);
 377
 378         if (sz == PMD_SIZE) {
 379                 if (pmd_none(pmdp[pmd_idx]))
 380                         pmdp[pmd_idx] = pfn_pmd(PFN_DOWN(pa), prot);
 381                 return;
 382         }
 383
 384         if (pmd_none(pmdp[pmd_idx])) {
 385                 pte_phys = pt_ops.alloc_pte(va);
 386                 pmdp[pmd_idx] = pfn_pmd(PFN_DOWN(pte_phys), PAGE_TABLE);
 387                 ptep = pt_ops.get_pte_virt(pte_phys);
 388                 memset(ptep, 0, PAGE_SIZE);
 389         } else {
 390                 pte_phys = PFN_PHYS(_pmd_pfn(pmdp[pmd_idx]));
 391                 ptep = pt_ops.get_pte_virt(pte_phys);
 392         }
 393
 394         create_pte_mapping(ptep, va, pa, sz, prot);
 395 }
 396
 397 static pud_t *__init get_pud_virt_early(phys_addr_t pa)
 398 {
 399         return (pud_t *)((uintptr_t)pa);
 400 }
 401
 402 static pud_t *__init get_pud_virt_fixmap(phys_addr_t pa)
 403 {
 404         clear_fixmap(FIX_PUD);
 405         return (pud_t *)set_fixmap_offset(FIX_PUD, pa);
 406 }
 407
 408 static pud_t *__init get_pud_virt_late(phys_addr_t pa)
 409 {
 410         return (pud_t *)__va(pa);
 411 }
 412
 413 static phys_addr_t __init alloc_pud_early(uintptr_t va)
 414 {
 415         /* Only one PUD is available for early mapping */
 416         BUG_ON((va - kernel_map.virt_addr) >> PGDIR_SHIFT);
 417
 418         return (uintptr_t)early_pud;
 419 }
 420
 421 static phys_addr_t __init alloc_pud_fixmap(uintptr_t va)
 422 {
 423         return memblock_phys_alloc(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
 424 }
 425
 426 static phys_addr_t alloc_pud_late(uintptr_t va)
 427 {
 428         unsigned long vaddr;
 429
 430         vaddr = __get_free_page(GFP_KERNEL);
 431         BUG_ON(!vaddr);
 432         return __pa(vaddr);
 433 }
 434
 435 static void __init create_pud_mapping(pud_t *pudp,
 436                                       uintptr_t va, phys_addr_t pa,
 437                                       phys_addr_t sz, pgprot_t prot)
 438 {
 439         pmd_t *nextp;
 440         phys_addr_t next_phys;
 441         uintptr_t pud_index = pud_index(va);
 442
 443         if (sz == PUD_SIZE) {
 444                 if (pud_val(pudp[pud_index]) == 0)
 445                         pudp[pud_index] = pfn_pud(PFN_DOWN(pa), prot);
 446                 return;
 447         }
 448
 449         if (pud_val(pudp[pud_index]) == 0) {
 450                 next_phys = pt_ops.alloc_pmd(va);
 451                 pudp[pud_index] = pfn_pud(PFN_DOWN(next_phys), PAGE_TABLE);
 452                 nextp = pt_ops.get_pmd_virt(next_phys);
 453                 memset(nextp, 0, PAGE_SIZE);
 454         } else {
 455                 next_phys = PFN_PHYS(_pud_pfn(pudp[pud_index]));
 456                 nextp = pt_ops.get_pmd_virt(next_phys);
 457         }
 458
 459         create_pmd_mapping(nextp, va, pa, sz, prot);
 460 }
 461
 462 #define pgd_next_t              pud_t
 463 #define alloc_pgd_next(__va)    (pgtable_l4_enabled ?                   \
 464                 pt_ops.alloc_pud(__va) : pt_ops.alloc_pmd(__va))
 465 #define get_pgd_next_virt(__pa) (pgtable_l4_enabled ?                   \
 466                 pt_ops.get_pud_virt(__pa) : (pgd_next_t *)pt_ops.get_pmd_virt(__pa))
 467 #define create_pgd_next_mapping(__nextp, __va, __pa, __sz, __prot)      \
 468                                 (pgtable_l4_enabled ?                   \
 469                 create_pud_mapping(__nextp, __va, __pa, __sz, __prot) : \
 470                 create_pmd_mapping((pmd_t *)__nextp, __va, __pa, __sz, __prot))
 471 #define fixmap_pgd_next         (pgtable_l4_enabled ?                   \
 472                 (uintptr_t)fixmap_pud : (uintptr_t)fixmap_pmd)
 473 #define trampoline_pgd_next     (pgtable_l4_enabled ?                   \
 474                 (uintptr_t)trampoline_pud : (uintptr_t)trampoline_pmd)
 475 #define early_dtb_pgd_next      (pgtable_l4_enabled ?                   \
 476                 (uintptr_t)early_dtb_pud : (uintptr_t)early_dtb_pmd)
 477 #else
 478 #define pgd_next_t              pte_t
 479 #define alloc_pgd_next(__va)    pt_ops.alloc_pte(__va)
 480 #define get_pgd_next_virt(__pa) pt_ops.get_pte_virt(__pa)
 481 #define create_pgd_next_mapping(__nextp, __va, __pa, __sz, __prot)      \
 482         create_pte_mapping(__nextp, __va, __pa, __sz, __prot)
 483 #define fixmap_pgd_next         ((uintptr_t)fixmap_pte)
 484 #define early_dtb_pgd_next      ((uintptr_t)early_dtb_pmd)
 485 #define create_pud_mapping(__pmdp, __va, __pa, __sz, __prot)
 486 #define create_pmd_mapping(__pmdp, __va, __pa, __sz, __prot)
 487 #endif /* __PAGETABLE_PMD_FOLDED */
 488
 489 void __init create_pgd_mapping(pgd_t *pgdp,
 490                                       uintptr_t va, phys_addr_t pa,
 491                                       phys_addr_t sz, pgprot_t prot)
 492 {
 493         pgd_next_t *nextp;
 494         phys_addr_t next_phys;
 495         uintptr_t pgd_idx = pgd_index(va);
 496
 497         if (sz == PGDIR_SIZE) {
 498                 if (pgd_val(pgdp[pgd_idx]) == 0)
 499                         pgdp[pgd_idx] = pfn_pgd(PFN_DOWN(pa), prot);
 500                 return;
 501         }
 502
 503         if (pgd_val(pgdp[pgd_idx]) == 0) {
 504                 next_phys = alloc_pgd_next(va);
 505                 pgdp[pgd_idx] = pfn_pgd(PFN_DOWN(next_phys), PAGE_TABLE);
 506                 nextp = get_pgd_next_virt(next_phys);
 507                 memset(nextp, 0, PAGE_SIZE);
 508         } else {
 509                 next_phys = PFN_PHYS(_pgd_pfn(pgdp[pgd_idx]));
 510                 nextp = get_pgd_next_virt(next_phys);
 511         }
 512
 513         create_pgd_next_mapping(nextp, va, pa, sz, prot);
 514 }
 515
 516 static uintptr_t __init best_map_size(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
 517 {
 518         /* Upgrade to PMD_SIZE mappings whenever possible */
 519         if ((base & (PMD_SIZE - 1)) || (size & (PMD_SIZE - 1)))
 520                 return PAGE_SIZE;
 521
 522         return PMD_SIZE;
 523 }
 524
 525 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 526 extern char _xiprom[], _exiprom[], __data_loc;
 527
 528 /* called from head.S with MMU off */
 529 asmlinkage void __init __copy_data(void)
 530 {
 531         void *from = (void *)(&__data_loc);
 532         void *to = (void *)CONFIG_PHYS_RAM_BASE;
 533         size_t sz = (size_t)((uintptr_t)(&_end) - (uintptr_t)(&_sdata));
 534
 535         memcpy(to, from, sz);
 536 }
 537 #endif
 538
 539 #ifdef CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX
 540 static __init pgprot_t pgprot_from_va(uintptr_t va)
 541 {
 542         if (is_va_kernel_text(va))
 543                 return PAGE_KERNEL_READ_EXEC;
 544
 545         /*
 546          * In 64-bit kernel, the kernel mapping is outside the linear mapping so
 547          * we must protect its linear mapping alias from being executed and
 548          * written.
 549          * And rodata section is marked readonly in mark_rodata_ro.
 550          */
 551         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) && is_va_kernel_lm_alias_text(va))
 552                 return PAGE_KERNEL_READ;
 553
 554         return PAGE_KERNEL;
 555 }
 556
 557 void mark_rodata_ro(void)
 558 {
 559         set_kernel_memory(__start_rodata, _data, set_memory_ro);
 560         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT))
 561                 set_kernel_memory(lm_alias(__start_rodata), lm_alias(_data),
 562                                   set_memory_ro);
 563
 564         debug_checkwx();
 565 }
 566 #else
 567 static __init pgprot_t pgprot_from_va(uintptr_t va)
 568 {
 569         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) && !is_kernel_mapping(va))
 570                 return PAGE_KERNEL;
 571
 572         return PAGE_KERNEL_EXEC;
 573 }
 574 #endif /* CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX */
 575
 576 #ifdef CONFIG_64BIT
 577 static void __init disable_pgtable_l4(void)
 578 {
 579         pgtable_l4_enabled = false;
 580         kernel_map.page_offset = PAGE_OFFSET_L3;
 581         satp_mode = SATP_MODE_39;
 582 }
 583
 584 /*
 585  * There is a simple way to determine if 4-level is supported by the
 586  * underlying hardware: establish 1:1 mapping in 4-level page table mode
 587  * then read SATP to see if the configuration was taken into account
 588  * meaning sv48 is supported.
 589  */
 590 static __init void set_satp_mode(void)
 591 {
 592         u64 identity_satp, hw_satp;
 593         uintptr_t set_satp_mode_pmd;
 594
 595         set_satp_mode_pmd = ((unsigned long)set_satp_mode) & PMD_MASK;
 596         create_pgd_mapping(early_pg_dir,
 597                            set_satp_mode_pmd, (uintptr_t)early_pud,
 598                            PGDIR_SIZE, PAGE_TABLE);
 599         create_pud_mapping(early_pud,
 600                            set_satp_mode_pmd, (uintptr_t)early_pmd,
 601                            PUD_SIZE, PAGE_TABLE);
 602         /* Handle the case where set_satp_mode straddles 2 PMDs */
 603         create_pmd_mapping(early_pmd,
 604                            set_satp_mode_pmd, set_satp_mode_pmd,
 605                            PMD_SIZE, PAGE_KERNEL_EXEC);
 606         create_pmd_mapping(early_pmd,
 607                            set_satp_mode_pmd + PMD_SIZE,
 608                            set_satp_mode_pmd + PMD_SIZE,
 609                            PMD_SIZE, PAGE_KERNEL_EXEC);
 610
 611         identity_satp = PFN_DOWN((uintptr_t)&early_pg_dir) | satp_mode;
 612
 613         local_flush_tlb_all();
 614         csr_write(CSR_SATP, identity_satp);
 615         hw_satp = csr_swap(CSR_SATP, 0ULL);
 616         local_flush_tlb_all();
 617
 618         if (hw_satp != identity_satp)
 619                 disable_pgtable_l4();
 620
 621         memset(early_pg_dir, 0, PAGE_SIZE);
 622         memset(early_pud, 0, PAGE_SIZE);
 623         memset(early_pmd, 0, PAGE_SIZE);
 624 }
 625 #endif
 626
 627 /*
 628  * setup_vm() is called from head.S with MMU-off.
 629  *
 630  * Following requirements should be honoured for setup_vm() to work
 631  * correctly:
 632  * 1) It should use PC-relative addressing for accessing kernel symbols.
 633  *    To achieve this we always use GCC cmodel=medany.
 634  * 2) The compiler instrumentation for FTRACE will not work for setup_vm()
 635  *    so disable compiler instrumentation when FTRACE is enabled.
 636  *
 637  * Currently, the above requirements are honoured by using custom CFLAGS
 638  * for init.o in mm/Makefile.
 639  */
 640
 641 #ifndef __riscv_cmodel_medany
 642 #error "setup_vm() is called from head.S before relocate so it should not use absolute addressing."
 643 #endif
 644
 645 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 646 static void __init create_kernel_page_table(pgd_t *pgdir,
 647                                             __always_unused bool early)
 648 {
 649         uintptr_t va, end_va;
 650
 651         /* Map the flash resident part */
 652         end_va = kernel_map.virt_addr + kernel_map.xiprom_sz;
 653         for (va = kernel_map.virt_addr; va < end_va; va += PMD_SIZE)
 654                 create_pgd_mapping(pgdir, va,
 655                                    kernel_map.xiprom + (va - kernel_map.virt_addr),
 656                                    PMD_SIZE, PAGE_KERNEL_EXEC);
 657
 658         /* Map the data in RAM */
 659         end_va = kernel_map.virt_addr + XIP_OFFSET + kernel_map.size;
 660         for (va = kernel_map.virt_addr + XIP_OFFSET; va < end_va; va += PMD_SIZE)
 661                 create_pgd_mapping(pgdir, va,
 662                                    kernel_map.phys_addr + (va - (kernel_map.virt_addr + XIP_OFFSET)),
 663                                    PMD_SIZE, PAGE_KERNEL);
 664 }
 665 #else
 666 static void __init create_kernel_page_table(pgd_t *pgdir, bool early)
 667 {
 668         uintptr_t va, end_va;
 669
 670         end_va = kernel_map.virt_addr + kernel_map.size;
 671         for (va = kernel_map.virt_addr; va < end_va; va += PMD_SIZE)
 672                 create_pgd_mapping(pgdir, va,
 673                                    kernel_map.phys_addr + (va - kernel_map.virt_addr),
 674                                    PMD_SIZE,
 675                                    early ?
 676                                         PAGE_KERNEL_EXEC : pgprot_from_va(va));
 677 }
 678 #endif
 679
 680 /*
 681  * Setup a 4MB mapping that encompasses the device tree: for 64-bit kernel,
 682  * this means 2 PMD entries whereas for 32-bit kernel, this is only 1 PGDIR
 683  * entry.
 684  */
 685 static void __init create_fdt_early_page_table(pgd_t *pgdir, uintptr_t dtb_pa)
 686 {
 687 #ifndef CONFIG_BUILTIN_DTB
 688         uintptr_t pa = dtb_pa & ~(PMD_SIZE - 1);
 689
 690         create_pgd_mapping(early_pg_dir, DTB_EARLY_BASE_VA,
 691                            IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) ? early_dtb_pgd_next : pa,
 692                            PGDIR_SIZE,
 693                            IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) ? PAGE_TABLE : PAGE_KERNEL);
 694
 695         if (pgtable_l4_enabled) {
 696                 create_pud_mapping(early_dtb_pud, DTB_EARLY_BASE_VA,
 697                                    (uintptr_t)early_dtb_pmd, PUD_SIZE, PAGE_TABLE);
 698         }
 699
 700         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT)) {
 701                 create_pmd_mapping(early_dtb_pmd, DTB_EARLY_BASE_VA,
 702                                    pa, PMD_SIZE, PAGE_KERNEL);
 703                 create_pmd_mapping(early_dtb_pmd, DTB_EARLY_BASE_VA + PMD_SIZE,
 704                                    pa + PMD_SIZE, PMD_SIZE, PAGE_KERNEL);
 705         }
 706
 707         dtb_early_va = (void *)DTB_EARLY_BASE_VA + (dtb_pa & (PMD_SIZE - 1));
 708 #else
 709         /*
 710          * For 64-bit kernel, __va can't be used since it would return a linear
 711          * mapping address whereas dtb_early_va will be used before
 712          * setup_vm_final installs the linear mapping. For 32-bit kernel, as the
 713          * kernel is mapped in the linear mapping, that makes no difference.
 714          */
 715         dtb_early_va = kernel_mapping_pa_to_va(XIP_FIXUP(dtb_pa));
 716 #endif
 717
 718         dtb_early_pa = dtb_pa;
 719 }
 720
 721 /*
 722  * MMU is not enabled, the page tables are allocated directly using
 723  * early_pmd/pud/p4d and the address returned is the physical one.
 724  */
 725 void __init pt_ops_set_early(void)
 726 {
 727         pt_ops.alloc_pte = alloc_pte_early;
 728         pt_ops.get_pte_virt = get_pte_virt_early;
 729 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
 730         pt_ops.alloc_pmd = alloc_pmd_early;
 731         pt_ops.get_pmd_virt = get_pmd_virt_early;
 732         pt_ops.alloc_pud = alloc_pud_early;
 733         pt_ops.get_pud_virt = get_pud_virt_early;
 734 #endif
 735 }
 736
 737 /*
 738  * MMU is enabled but page table setup is not complete yet.
 739  * fixmap page table alloc functions must be used as a means to temporarily
 740  * map the allocated physical pages since the linear mapping does not exist yet.
 741  *
 742  * Note that this is called with MMU disabled, hence kernel_mapping_pa_to_va,
 743  * but it will be used as described above.
 744  */
 745 void __init pt_ops_set_fixmap(void)
 746 {
 747         pt_ops.alloc_pte = kernel_mapping_pa_to_va((uintptr_t)alloc_pte_fixmap);
 748         pt_ops.get_pte_virt = kernel_mapping_pa_to_va((uintptr_t)get_pte_virt_fixmap);
 749 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
 750         pt_ops.alloc_pmd = kernel_mapping_pa_to_va((uintptr_t)alloc_pmd_fixmap);
 751         pt_ops.get_pmd_virt = kernel_mapping_pa_to_va((uintptr_t)get_pmd_virt_fixmap);
 752         pt_ops.alloc_pud = kernel_mapping_pa_to_va((uintptr_t)alloc_pud_fixmap);
 753         pt_ops.get_pud_virt = kernel_mapping_pa_to_va((uintptr_t)get_pud_virt_fixmap);
 754 #endif
 755 }
 756
 757 /*
 758  * MMU is enabled and page table setup is complete, so from now, we can use
 759  * generic page allocation functions to setup page table.
 760  */
 761 void __init pt_ops_set_late(void)
 762 {
 763         pt_ops.alloc_pte = alloc_pte_late;
 764         pt_ops.get_pte_virt = get_pte_virt_late;
 765 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
 766         pt_ops.alloc_pmd = alloc_pmd_late;
 767         pt_ops.get_pmd_virt = get_pmd_virt_late;
 768         pt_ops.alloc_pud = alloc_pud_late;
 769         pt_ops.get_pud_virt = get_pud_virt_late;
 770 #endif
 771 }
 772
 773 asmlinkage void __init setup_vm(uintptr_t dtb_pa)
 774 {
 775         pmd_t __maybe_unused fix_bmap_spmd, fix_bmap_epmd;
 776
 777         kernel_map.virt_addr = KERNEL_LINK_ADDR;
 778         kernel_map.page_offset = _AC(CONFIG_PAGE_OFFSET, UL);
 779
 780 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 781         kernel_map.xiprom = (uintptr_t)CONFIG_XIP_PHYS_ADDR;
 782         kernel_map.xiprom_sz = (uintptr_t)(&_exiprom) - (uintptr_t)(&_xiprom);
 783
 784         phys_ram_base = CONFIG_PHYS_RAM_BASE;
 785         kernel_map.phys_addr = (uintptr_t)CONFIG_PHYS_RAM_BASE;
 786         kernel_map.size = (uintptr_t)(&_end) - (uintptr_t)(&_sdata);
 787
 788         kernel_map.va_kernel_xip_pa_offset = kernel_map.virt_addr - kernel_map.xiprom;
 789 #else
 790         kernel_map.phys_addr = (uintptr_t)(&_start);
 791         kernel_map.size = (uintptr_t)(&_end) - kernel_map.phys_addr;
 792 #endif
 793
 794 #if defined(CONFIG_64BIT) && !defined(CONFIG_XIP_KERNEL)
 795         set_satp_mode();
 796 #endif
 797
 798         kernel_map.va_pa_offset = PAGE_OFFSET - kernel_map.phys_addr;
 799         kernel_map.va_kernel_pa_offset = kernel_map.virt_addr - kernel_map.phys_addr;
 800
 801         riscv_pfn_base = PFN_DOWN(kernel_map.phys_addr);
 802
 803         /*
 804          * The default maximal physical memory size is KERN_VIRT_SIZE for 32-bit
 805          * kernel, whereas for 64-bit kernel, the end of the virtual address
 806          * space is occupied by the modules/BPF/kernel mappings which reduces
 807          * the available size of the linear mapping.
 808          */
 809         memory_limit = KERN_VIRT_SIZE - (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) ? SZ_4G : 0);
 810
 811         /* Sanity check alignment and size */
 812         BUG_ON((PAGE_OFFSET % PGDIR_SIZE) != 0);
 813         BUG_ON((kernel_map.phys_addr % PMD_SIZE) != 0);
 814
 815 #ifdef CONFIG_64BIT
 816         /*
 817          * The last 4K bytes of the addressable memory can not be mapped because
 818          * of IS_ERR_VALUE macro.
 819          */
 820         BUG_ON((kernel_map.virt_addr + kernel_map.size) > ADDRESS_SPACE_END - SZ_4K);
 821 #endif
 822
 823         pt_ops_set_early();
 824
 825         /* Setup early PGD for fixmap */
 826         create_pgd_mapping(early_pg_dir, FIXADDR_START,
 827                            fixmap_pgd_next, PGDIR_SIZE, PAGE_TABLE);
 828
 829 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
 830         /* Setup fixmap PUD and PMD */
 831         if (pgtable_l4_enabled)
 832                 create_pud_mapping(fixmap_pud, FIXADDR_START,
 833                                    (uintptr_t)fixmap_pmd, PUD_SIZE, PAGE_TABLE);
 834         create_pmd_mapping(fixmap_pmd, FIXADDR_START,
 835                            (uintptr_t)fixmap_pte, PMD_SIZE, PAGE_TABLE);
 836         /* Setup trampoline PGD and PMD */
 837         create_pgd_mapping(trampoline_pg_dir, kernel_map.virt_addr,
 838                            trampoline_pgd_next, PGDIR_SIZE, PAGE_TABLE);
 839         if (pgtable_l4_enabled)
 840                 create_pud_mapping(trampoline_pud, kernel_map.virt_addr,
 841                                    (uintptr_t)trampoline_pmd, PUD_SIZE, PAGE_TABLE);
 842 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 843         create_pmd_mapping(trampoline_pmd, kernel_map.virt_addr,
 844                            kernel_map.xiprom, PMD_SIZE, PAGE_KERNEL_EXEC);
 845 #else
 846         create_pmd_mapping(trampoline_pmd, kernel_map.virt_addr,
 847                            kernel_map.phys_addr, PMD_SIZE, PAGE_KERNEL_EXEC);
 848 #endif
 849 #else
 850         /* Setup trampoline PGD */
 851         create_pgd_mapping(trampoline_pg_dir, kernel_map.virt_addr,
 852                            kernel_map.phys_addr, PGDIR_SIZE, PAGE_KERNEL_EXEC);
 853 #endif
 854
 855         /*
 856          * Setup early PGD covering entire kernel which will allow
 857          * us to reach paging_init(). We map all memory banks later
 858          * in setup_vm_final() below.
 859          */
 860         create_kernel_page_table(early_pg_dir, true);
 861
 862         /* Setup early mapping for FDT early scan */
 863         create_fdt_early_page_table(early_pg_dir, dtb_pa);
 864
 865         /*
 866          * Bootime fixmap only can handle PMD_SIZE mapping. Thus, boot-ioremap
 867          * range can not span multiple pmds.
 868          */
 869         BUG_ON((__fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN) >> PMD_SHIFT)
 870                      != (__fix_to_virt(FIX_BTMAP_END) >> PMD_SHIFT));
 871
 872 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
 873         /*
 874          * Early ioremap fixmap is already created as it lies within first 2MB
 875          * of fixmap region. We always map PMD_SIZE. Thus, both FIX_BTMAP_END
 876          * FIX_BTMAP_BEGIN should lie in the same pmd. Verify that and warn
 877          * the user if not.
 878          */
 879         fix_bmap_spmd = fixmap_pmd[pmd_index(__fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN))];
 880         fix_bmap_epmd = fixmap_pmd[pmd_index(__fix_to_virt(FIX_BTMAP_END))];
 881         if (pmd_val(fix_bmap_spmd) != pmd_val(fix_bmap_epmd)) {
 882                 WARN_ON(1);
 883                 pr_warn("fixmap btmap start [%08lx] != end [%08lx]\n",
 884                         pmd_val(fix_bmap_spmd), pmd_val(fix_bmap_epmd));
 885                 pr_warn("fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN): %08lx\n",
 886                         fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN));
 887                 pr_warn("fix_to_virt(FIX_BTMAP_END):   %08lx\n",
 888                         fix_to_virt(FIX_BTMAP_END));
 889
 890                 pr_warn("FIX_BTMAP_END:       %d\n", FIX_BTMAP_END);
 891                 pr_warn("FIX_BTMAP_BEGIN:     %d\n", FIX_BTMAP_BEGIN);
 892         }
 893 #endif
 894
 895         pt_ops_set_fixmap();
 896 }
 897
 898 static void __init setup_vm_final(void)
 899 {
 900         uintptr_t va, map_size;
 901         phys_addr_t pa, start, end;
 902         u64 i;
 903
 904         /* Setup swapper PGD for fixmap */
 905         create_pgd_mapping(swapper_pg_dir, FIXADDR_START,
 906                            __pa_symbol(fixmap_pgd_next),
 907                            PGDIR_SIZE, PAGE_TABLE);
 908
 909         /* Map all memory banks in the linear mapping */
 910         for_each_mem_range(i, &start, &end) {
 911                 if (start >= end)
 912                         break;
 913                 if (start <= __pa(PAGE_OFFSET) &&
 914                     __pa(PAGE_OFFSET) < end)
 915                         start = __pa(PAGE_OFFSET);
 916                 if (end >= __pa(PAGE_OFFSET) + memory_limit)
 917                         end = __pa(PAGE_OFFSET) + memory_limit;
 918
 919                 map_size = best_map_size(start, end - start);
 920                 for (pa = start; pa < end; pa += map_size) {
 921                         va = (uintptr_t)__va(pa);
 922
 923                         create_pgd_mapping(swapper_pg_dir, va, pa, map_size,
 924                                            pgprot_from_va(va));
 925                 }
 926         }
 927
 928         /* Map the kernel */
 929         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT))
 930                 create_kernel_page_table(swapper_pg_dir, false);
 931
 932 #ifdef CONFIG_KASAN
 933         kasan_swapper_init();
 934 #endif
 935
 936         /* Clear fixmap PTE and PMD mappings */
 937         clear_fixmap(FIX_PTE);
 938         clear_fixmap(FIX_PMD);
 939         clear_fixmap(FIX_PUD);
 940
 941         /* Move to swapper page table */
 942         csr_write(CSR_SATP, PFN_DOWN(__pa_symbol(swapper_pg_dir)) | satp_mode);
 943         local_flush_tlb_all();
 944
 945         pt_ops_set_late();
 946 }
 947 #else
 948 asmlinkage void __init setup_vm(uintptr_t dtb_pa)
 949 {
 950         dtb_early_va = (void *)dtb_pa;
 951         dtb_early_pa = dtb_pa;
 952 }
 953
 954 static inline void setup_vm_final(void)
 955 {
 956 }
 957 #endif /* CONFIG_MMU */
 958
 959 #ifdef CONFIG_KEXEC_CORE
 960 /*
 961  * reserve_crashkernel() - reserves memory for crash kernel
 962  *
 963  * This function reserves memory area given in "crashkernel=" kernel command
 964  * line parameter. The memory reserved is used by dump capture kernel when
 965  * primary kernel is crashing.
 966  */
 967 static void __init reserve_crashkernel(void)
 968 {
 969         unsigned long long crash_base = 0;
 970         unsigned long long crash_size = 0;
 971         unsigned long search_start = memblock_start_of_DRAM();
 972         unsigned long search_end = memblock_end_of_DRAM();
 973
 974         int ret = 0;
 975
 976         /*
 977          * Don't reserve a region for a crash kernel on a crash kernel
 978          * since it doesn't make much sense and we have limited memory
 979          * resources.
 980          */
 981         if (is_kdump_kernel()) {
 982                 pr_info("crashkernel: ignoring reservation request\n");
 983                 return;
 984         }
 985
 986         ret = parse_crashkernel(boot_command_line, memblock_phys_mem_size(),
 987                                 &crash_size, &crash_base);
 988         if (ret || !crash_size)
 989                 return;
 990
 991         crash_size = PAGE_ALIGN(crash_size);
 992
 993         if (crash_base) {
 994                 search_start = crash_base;
 995                 search_end = crash_base + crash_size;
 996         }
 997
 998         /*
 999          * Current riscv boot protocol requires 2MB alignment for
1000          * RV64 and 4MB alignment for RV32 (hugepage size)
1001          *
1002          * Try to alloc from 32bit addressible physical memory so that
1003          * swiotlb can work on the crash kernel.
1004          */
1005         crash_base = memblock_phys_alloc_range(crash_size, PMD_SIZE,
1006                                                search_start,
1007                                                min(search_end, (unsigned long) SZ_4G));
1008         if (crash_base == 0) {
1009                 /* Try again without restricting region to 32bit addressible memory */
1010                 crash_base = memblock_phys_alloc_range(crash_size, PMD_SIZE,
1011                                                 search_start, search_end);
1012                 if (crash_base == 0) {
1013                         pr_warn("crashkernel: couldn't allocate %lldKB\n",
1014                                 crash_size >> 10);
1015                         return;
1016                 }
1017         }
1018
1019         pr_info("crashkernel: reserved 0x%016llx - 0x%016llx (%lld MB)\n",
1020                 crash_base, crash_base + crash_size, crash_size >> 20);
1021
1022         crashk_res.start = crash_base;
1023         crashk_res.end = crash_base + crash_size - 1;
1024 }
1025 #endif /* CONFIG_KEXEC_CORE */
1026
1027 void __init paging_init(void)
1028 {
1029         setup_bootmem();
1030         setup_vm_final();
1031 }
1032
1033 void __init misc_mem_init(void)
1034 {
1035         early_memtest(min_low_pfn << PAGE_SHIFT, max_low_pfn << PAGE_SHIFT);
1036         arch_numa_init();
1037         sparse_init();
1038         zone_sizes_init();
1039 #ifdef CONFIG_KEXEC_CORE
1040         reserve_crashkernel();
1041 #endif
1042         memblock_dump_all();
1043 }
1044
1045 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
1046 int __meminit vmemmap_populate(unsigned long start, unsigned long end, int node,
1047                                struct vmem_altmap *altmap)
1048 {
1049         return vmemmap_populate_basepages(start, end, node, NULL);
1050 }
1051 #endif