Merge tag 'aspeed-5.4-devicetree' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[sfrench/cifs-2.6.git] / arch / arm / mm / init.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  *  linux/arch/arm/mm/init.c
4  *
5  *  Copyright (C) 1995-2005 Russell King
6  */
7 #include <linux/kernel.h>
8 #include <linux/errno.h>
9 #include <linux/swap.h>
10 #include <linux/init.h>
11 #include <linux/mman.h>
12 #include <linux/sched/signal.h>
13 #include <linux/sched/task.h>
14 #include <linux/export.h>
15 #include <linux/nodemask.h>
16 #include <linux/initrd.h>
17 #include <linux/of_fdt.h>
18 #include <linux/highmem.h>
19 #include <linux/gfp.h>
20 #include <linux/memblock.h>
21 #include <linux/dma-contiguous.h>
22 #include <linux/sizes.h>
23 #include <linux/stop_machine.h>
24 #include <linux/swiotlb.h>
25
26 #include <asm/cp15.h>
27 #include <asm/mach-types.h>
28 #include <asm/memblock.h>
29 #include <asm/memory.h>
30 #include <asm/prom.h>
31 #include <asm/sections.h>
32 #include <asm/setup.h>
33 #include <asm/system_info.h>
34 #include <asm/tlb.h>
35 #include <asm/fixmap.h>
36 #include <asm/ptdump.h>
37
38 #include <asm/mach/arch.h>
39 #include <asm/mach/map.h>
40
41 #include "mm.h"
42
43 #ifdef CONFIG_CPU_CP15_MMU
44 unsigned long __init __clear_cr(unsigned long mask)
45 {
46         cr_alignment = cr_alignment & ~mask;
47         return cr_alignment;
48 }
49 #endif
50
51 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
52 static int __init parse_tag_initrd(const struct tag *tag)
53 {
54         pr_warn("ATAG_INITRD is deprecated; "
55                 "please update your bootloader.\n");
56         phys_initrd_start = __virt_to_phys(tag->u.initrd.start);
57         phys_initrd_size = tag->u.initrd.size;
58         return 0;
59 }
60
61 __tagtable(ATAG_INITRD, parse_tag_initrd);
62
63 static int __init parse_tag_initrd2(const struct tag *tag)
64 {
65         phys_initrd_start = tag->u.initrd.start;
66         phys_initrd_size = tag->u.initrd.size;
67         return 0;
68 }
69
70 __tagtable(ATAG_INITRD2, parse_tag_initrd2);
71 #endif
72
73 static void __init find_limits(unsigned long *min, unsigned long *max_low,
74                                unsigned long *max_high)
75 {
76         *max_low = PFN_DOWN(memblock_get_current_limit());
77         *min = PFN_UP(memblock_start_of_DRAM());
78         *max_high = PFN_DOWN(memblock_end_of_DRAM());
79 }
80
81 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
82
83 phys_addr_t arm_dma_zone_size __read_mostly;
84 EXPORT_SYMBOL(arm_dma_zone_size);
85
86 /*
87  * The DMA mask corresponding to the maximum bus address allocatable
88  * using GFP_DMA.  The default here places no restriction on DMA
89  * allocations.  This must be the smallest DMA mask in the system,
90  * so a successful GFP_DMA allocation will always satisfy this.
91  */
92 phys_addr_t arm_dma_limit;
93 unsigned long arm_dma_pfn_limit;
94
95 static void __init arm_adjust_dma_zone(unsigned long *size, unsigned long *hole,
96         unsigned long dma_size)
97 {
98         if (size[0] <= dma_size)
99                 return;
100
101         size[ZONE_NORMAL] = size[0] - dma_size;
102         size[ZONE_DMA] = dma_size;
103         hole[ZONE_NORMAL] = hole[0];
104         hole[ZONE_DMA] = 0;
105 }
106 #endif
107
108 void __init setup_dma_zone(const struct machine_desc *mdesc)
109 {
110 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
111         if (mdesc->dma_zone_size) {
112                 arm_dma_zone_size = mdesc->dma_zone_size;
113                 arm_dma_limit = PHYS_OFFSET + arm_dma_zone_size - 1;
114         } else
115                 arm_dma_limit = 0xffffffff;
116         arm_dma_pfn_limit = arm_dma_limit >> PAGE_SHIFT;
117 #endif
118 }
119
120 static void __init zone_sizes_init(unsigned long min, unsigned long max_low,
121         unsigned long max_high)
122 {
123         unsigned long zone_size[MAX_NR_ZONES], zhole_size[MAX_NR_ZONES];
124         struct memblock_region *reg;
125
126         /*
127          * initialise the zones.
128          */
129         memset(zone_size, 0, sizeof(zone_size));
130
131         /*
132          * The memory size has already been determined.  If we need
133          * to do anything fancy with the allocation of this memory
134          * to the zones, now is the time to do it.
135          */
136         zone_size[0] = max_low - min;
137 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
138         zone_size[ZONE_HIGHMEM] = max_high - max_low;
139 #endif
140
141         /*
142          * Calculate the size of the holes.
143          *  holes = node_size - sum(bank_sizes)
144          */
145         memcpy(zhole_size, zone_size, sizeof(zhole_size));
146         for_each_memblock(memory, reg) {
147                 unsigned long start = memblock_region_memory_base_pfn(reg);
148                 unsigned long end = memblock_region_memory_end_pfn(reg);
149
150                 if (start < max_low) {
151                         unsigned long low_end = min(end, max_low);
152                         zhole_size[0] -= low_end - start;
153                 }
154 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
155                 if (end > max_low) {
156                         unsigned long high_start = max(start, max_low);
157                         zhole_size[ZONE_HIGHMEM] -= end - high_start;
158                 }
159 #endif
160         }
161
162 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
163         /*
164          * Adjust the sizes according to any special requirements for
165          * this machine type.
166          */
167         if (arm_dma_zone_size)
168                 arm_adjust_dma_zone(zone_size, zhole_size,
169                         arm_dma_zone_size >> PAGE_SHIFT);
170 #endif
171
172         free_area_init_node(0, zone_size, min, zhole_size);
173 }
174
175 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_PFN_VALID
176 int pfn_valid(unsigned long pfn)
177 {
178         return memblock_is_map_memory(__pfn_to_phys(pfn));
179 }
180 EXPORT_SYMBOL(pfn_valid);
181 #endif
182
183 static bool arm_memblock_steal_permitted = true;
184
185 phys_addr_t __init arm_memblock_steal(phys_addr_t size, phys_addr_t align)
186 {
187         phys_addr_t phys;
188
189         BUG_ON(!arm_memblock_steal_permitted);
190
191         phys = memblock_phys_alloc(size, align);
192         if (!phys)
193                 panic("Failed to steal %pa bytes at %pS\n",
194                       &size, (void *)_RET_IP_);
195
196         memblock_free(phys, size);
197         memblock_remove(phys, size);
198
199         return phys;
200 }
201
202 static void __init arm_initrd_init(void)
203 {
204 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
205         phys_addr_t start;
206         unsigned long size;
207
208         initrd_start = initrd_end = 0;
209
210         if (!phys_initrd_size)
211                 return;
212
213         /*
214          * Round the memory region to page boundaries as per free_initrd_mem()
215          * This allows us to detect whether the pages overlapping the initrd
216          * are in use, but more importantly, reserves the entire set of pages
217          * as we don't want these pages allocated for other purposes.
218          */
219         start = round_down(phys_initrd_start, PAGE_SIZE);
220         size = phys_initrd_size + (phys_initrd_start - start);
221         size = round_up(size, PAGE_SIZE);
222
223         if (!memblock_is_region_memory(start, size)) {
224                 pr_err("INITRD: 0x%08llx+0x%08lx is not a memory region - disabling initrd\n",
225                        (u64)start, size);
226                 return;
227         }
228
229         if (memblock_is_region_reserved(start, size)) {
230                 pr_err("INITRD: 0x%08llx+0x%08lx overlaps in-use memory region - disabling initrd\n",
231                        (u64)start, size);
232                 return;
233         }
234
235         memblock_reserve(start, size);
236
237         /* Now convert initrd to virtual addresses */
238         initrd_start = __phys_to_virt(phys_initrd_start);
239         initrd_end = initrd_start + phys_initrd_size;
240 #endif
241 }
242
243 #ifdef CONFIG_CPU_ICACHE_MISMATCH_WORKAROUND
244 void check_cpu_icache_size(int cpuid)
245 {
246         u32 size, ctr;
247
248         asm("mrc p15, 0, %0, c0, c0, 1" : "=r" (ctr));
249
250         size = 1 << ((ctr & 0xf) + 2);
251         if (cpuid != 0 && icache_size != size)
252                 pr_info("CPU%u: detected I-Cache line size mismatch, workaround enabled\n",
253                         cpuid);
254         if (icache_size > size)
255                 icache_size = size;
256 }
257 #endif
258
259 void __init arm_memblock_init(const struct machine_desc *mdesc)
260 {
261         /* Register the kernel text, kernel data and initrd with memblock. */
262         memblock_reserve(__pa(KERNEL_START), KERNEL_END - KERNEL_START);
263
264         arm_initrd_init();
265
266         arm_mm_memblock_reserve();
267
268         /* reserve any platform specific memblock areas */
269         if (mdesc->reserve)
270                 mdesc->reserve();
271
272         early_init_fdt_reserve_self();
273         early_init_fdt_scan_reserved_mem();
274
275         /* reserve memory for DMA contiguous allocations */
276         dma_contiguous_reserve(arm_dma_limit);
277
278         arm_memblock_steal_permitted = false;
279         memblock_dump_all();
280 }
281
282 void __init bootmem_init(void)
283 {
284         memblock_allow_resize();
285
286         find_limits(&min_low_pfn, &max_low_pfn, &max_pfn);
287
288         early_memtest((phys_addr_t)min_low_pfn << PAGE_SHIFT,
289                       (phys_addr_t)max_low_pfn << PAGE_SHIFT);
290
291         /*
292          * Sparsemem tries to allocate bootmem in memory_present(),
293          * so must be done after the fixed reservations
294          */
295         memblocks_present();
296
297         /*
298          * sparse_init() needs the bootmem allocator up and running.
299          */
300         sparse_init();
301
302         /*
303          * Now free the memory - free_area_init_node needs
304          * the sparse mem_map arrays initialized by sparse_init()
305          * for memmap_init_zone(), otherwise all PFNs are invalid.
306          */
307         zone_sizes_init(min_low_pfn, max_low_pfn, max_pfn);
308 }
309
310 /*
311  * Poison init memory with an undefined instruction (ARM) or a branch to an
312  * undefined instruction (Thumb).
313  */
314 static inline void poison_init_mem(void *s, size_t count)
315 {
316         u32 *p = (u32 *)s;
317         for (; count != 0; count -= 4)
318                 *p++ = 0xe7fddef0;
319 }
320
321 static inline void
322 free_memmap(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
323 {
324         struct page *start_pg, *end_pg;
325         phys_addr_t pg, pgend;
326
327         /*
328          * Convert start_pfn/end_pfn to a struct page pointer.
329          */
330         start_pg = pfn_to_page(start_pfn - 1) + 1;
331         end_pg = pfn_to_page(end_pfn - 1) + 1;
332
333         /*
334          * Convert to physical addresses, and
335          * round start upwards and end downwards.
336          */
337         pg = PAGE_ALIGN(__pa(start_pg));
338         pgend = __pa(end_pg) & PAGE_MASK;
339
340         /*
341          * If there are free pages between these,
342          * free the section of the memmap array.
343          */
344         if (pg < pgend)
345                 memblock_free_early(pg, pgend - pg);
346 }
347
348 /*
349  * The mem_map array can get very big.  Free the unused area of the memory map.
350  */
351 static void __init free_unused_memmap(void)
352 {
353         unsigned long start, prev_end = 0;
354         struct memblock_region *reg;
355
356         /*
357          * This relies on each bank being in address order.
358          * The banks are sorted previously in bootmem_init().
359          */
360         for_each_memblock(memory, reg) {
361                 start = memblock_region_memory_base_pfn(reg);
362
363 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
364                 /*
365                  * Take care not to free memmap entries that don't exist
366                  * due to SPARSEMEM sections which aren't present.
367                  */
368                 start = min(start,
369                                  ALIGN(prev_end, PAGES_PER_SECTION));
370 #else
371                 /*
372                  * Align down here since the VM subsystem insists that the
373                  * memmap entries are valid from the bank start aligned to
374                  * MAX_ORDER_NR_PAGES.
375                  */
376                 start = round_down(start, MAX_ORDER_NR_PAGES);
377 #endif
378                 /*
379                  * If we had a previous bank, and there is a space
380                  * between the current bank and the previous, free it.
381                  */
382                 if (prev_end && prev_end < start)
383                         free_memmap(prev_end, start);
384
385                 /*
386                  * Align up here since the VM subsystem insists that the
387                  * memmap entries are valid from the bank end aligned to
388                  * MAX_ORDER_NR_PAGES.
389                  */
390                 prev_end = ALIGN(memblock_region_memory_end_pfn(reg),
391                                  MAX_ORDER_NR_PAGES);
392         }
393
394 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
395         if (!IS_ALIGNED(prev_end, PAGES_PER_SECTION))
396                 free_memmap(prev_end,
397                             ALIGN(prev_end, PAGES_PER_SECTION));
398 #endif
399 }
400
401 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
402 static inline void free_area_high(unsigned long pfn, unsigned long end)
403 {
404         for (; pfn < end; pfn++)
405                 free_highmem_page(pfn_to_page(pfn));
406 }
407 #endif
408
409 static void __init free_highpages(void)
410 {
411 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
412         unsigned long max_low = max_low_pfn;
413         struct memblock_region *mem, *res;
414
415         /* set highmem page free */
416         for_each_memblock(memory, mem) {
417                 unsigned long start = memblock_region_memory_base_pfn(mem);
418                 unsigned long end = memblock_region_memory_end_pfn(mem);
419
420                 /* Ignore complete lowmem entries */
421                 if (end <= max_low)
422                         continue;
423
424                 if (memblock_is_nomap(mem))
425                         continue;
426
427                 /* Truncate partial highmem entries */
428                 if (start < max_low)
429                         start = max_low;
430
431                 /* Find and exclude any reserved regions */
432                 for_each_memblock(reserved, res) {
433                         unsigned long res_start, res_end;
434
435                         res_start = memblock_region_reserved_base_pfn(res);
436                         res_end = memblock_region_reserved_end_pfn(res);
437
438                         if (res_end < start)
439                                 continue;
440                         if (res_start < start)
441                                 res_start = start;
442                         if (res_start > end)
443                                 res_start = end;
444                         if (res_end > end)
445                                 res_end = end;
446                         if (res_start != start)
447                                 free_area_high(start, res_start);
448                         start = res_end;
449                         if (start == end)
450                                 break;
451                 }
452
453                 /* And now free anything which remains */
454                 if (start < end)
455                         free_area_high(start, end);
456         }
457 #endif
458 }
459
460 /*
461  * mem_init() marks the free areas in the mem_map and tells us how much
462  * memory is free.  This is done after various parts of the system have
463  * claimed their memory after the kernel image.
464  */
465 void __init mem_init(void)
466 {
467 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
468         swiotlb_init(1);
469 #endif
470
471         set_max_mapnr(pfn_to_page(max_pfn) - mem_map);
472
473         /* this will put all unused low memory onto the freelists */
474         free_unused_memmap();
475         memblock_free_all();
476
477 #ifdef CONFIG_SA1111
478         /* now that our DMA memory is actually so designated, we can free it */
479         free_reserved_area(__va(PHYS_OFFSET), swapper_pg_dir, -1, NULL);
480 #endif
481
482         free_highpages();
483
484         mem_init_print_info(NULL);
485
486         /*
487          * Check boundaries twice: Some fundamental inconsistencies can
488          * be detected at build time already.
489          */
490 #ifdef CONFIG_MMU
491         BUILD_BUG_ON(TASK_SIZE                          > MODULES_VADDR);
492         BUG_ON(TASK_SIZE                                > MODULES_VADDR);
493 #endif
494
495 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
496         BUILD_BUG_ON(PKMAP_BASE + LAST_PKMAP * PAGE_SIZE > PAGE_OFFSET);
497         BUG_ON(PKMAP_BASE + LAST_PKMAP * PAGE_SIZE      > PAGE_OFFSET);
498 #endif
499 }
500
501 #ifdef CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX
502 struct section_perm {
503         const char *name;
504         unsigned long start;
505         unsigned long end;
506         pmdval_t mask;
507         pmdval_t prot;
508         pmdval_t clear;
509 };
510
511 /* First section-aligned location at or after __start_rodata. */
512 extern char __start_rodata_section_aligned[];
513
514 static struct section_perm nx_perms[] = {
515         /* Make pages tables, etc before _stext RW (set NX). */
516         {
517                 .name   = "pre-text NX",
518                 .start  = PAGE_OFFSET,
519                 .end    = (unsigned long)_stext,
520                 .mask   = ~PMD_SECT_XN,
521                 .prot   = PMD_SECT_XN,
522         },
523         /* Make init RW (set NX). */
524         {
525                 .name   = "init NX",
526                 .start  = (unsigned long)__init_begin,
527                 .end    = (unsigned long)_sdata,
528                 .mask   = ~PMD_SECT_XN,
529                 .prot   = PMD_SECT_XN,
530         },
531         /* Make rodata NX (set RO in ro_perms below). */
532         {
533                 .name   = "rodata NX",
534                 .start  = (unsigned long)__start_rodata_section_aligned,
535                 .end    = (unsigned long)__init_begin,
536                 .mask   = ~PMD_SECT_XN,
537                 .prot   = PMD_SECT_XN,
538         },
539 };
540
541 static struct section_perm ro_perms[] = {
542         /* Make kernel code and rodata RX (set RO). */
543         {
544                 .name   = "text/rodata RO",
545                 .start  = (unsigned long)_stext,
546                 .end    = (unsigned long)__init_begin,
547 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
548                 .mask   = ~(L_PMD_SECT_RDONLY | PMD_SECT_AP2),
549                 .prot   = L_PMD_SECT_RDONLY | PMD_SECT_AP2,
550 #else
551                 .mask   = ~(PMD_SECT_APX | PMD_SECT_AP_WRITE),
552                 .prot   = PMD_SECT_APX | PMD_SECT_AP_WRITE,
553                 .clear  = PMD_SECT_AP_WRITE,
554 #endif
555         },
556 };
557
558 /*
559  * Updates section permissions only for the current mm (sections are
560  * copied into each mm). During startup, this is the init_mm. Is only
561  * safe to be called with preemption disabled, as under stop_machine().
562  */
563 static inline void section_update(unsigned long addr, pmdval_t mask,
564                                   pmdval_t prot, struct mm_struct *mm)
565 {
566         pmd_t *pmd;
567
568         pmd = pmd_offset(pud_offset(pgd_offset(mm, addr), addr), addr);
569
570 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
571         pmd[0] = __pmd((pmd_val(pmd[0]) & mask) | prot);
572 #else
573         if (addr & SECTION_SIZE)
574                 pmd[1] = __pmd((pmd_val(pmd[1]) & mask) | prot);
575         else
576                 pmd[0] = __pmd((pmd_val(pmd[0]) & mask) | prot);
577 #endif
578         flush_pmd_entry(pmd);
579         local_flush_tlb_kernel_range(addr, addr + SECTION_SIZE);
580 }
581
582 /* Make sure extended page tables are in use. */
583 static inline bool arch_has_strict_perms(void)
584 {
585         if (cpu_architecture() < CPU_ARCH_ARMv6)
586                 return false;
587
588         return !!(get_cr() & CR_XP);
589 }
590
591 void set_section_perms(struct section_perm *perms, int n, bool set,
592                         struct mm_struct *mm)
593 {
594         size_t i;
595         unsigned long addr;
596
597         if (!arch_has_strict_perms())
598                 return;
599
600         for (i = 0; i < n; i++) {
601                 if (!IS_ALIGNED(perms[i].start, SECTION_SIZE) ||
602                     !IS_ALIGNED(perms[i].end, SECTION_SIZE)) {
603                         pr_err("BUG: %s section %lx-%lx not aligned to %lx\n",
604                                 perms[i].name, perms[i].start, perms[i].end,
605                                 SECTION_SIZE);
606                         continue;
607                 }
608
609                 for (addr = perms[i].start;
610                      addr < perms[i].end;
611                      addr += SECTION_SIZE)
612                         section_update(addr, perms[i].mask,
613                                 set ? perms[i].prot : perms[i].clear, mm);
614         }
615
616 }
617
618 /**
619  * update_sections_early intended to be called only through stop_machine
620  * framework and executed by only one CPU while all other CPUs will spin and
621  * wait, so no locking is required in this function.
622  */
623 static void update_sections_early(struct section_perm perms[], int n)
624 {
625         struct task_struct *t, *s;
626
627         for_each_process(t) {
628                 if (t->flags & PF_KTHREAD)
629                         continue;
630                 for_each_thread(t, s)
631                         set_section_perms(perms, n, true, s->mm);
632         }
633         set_section_perms(perms, n, true, current->active_mm);
634         set_section_perms(perms, n, true, &init_mm);
635 }
636
637 static int __fix_kernmem_perms(void *unused)
638 {
639         update_sections_early(nx_perms, ARRAY_SIZE(nx_perms));
640         return 0;
641 }
642
643 static void fix_kernmem_perms(void)
644 {
645         stop_machine(__fix_kernmem_perms, NULL, NULL);
646 }
647
648 static int __mark_rodata_ro(void *unused)
649 {
650         update_sections_early(ro_perms, ARRAY_SIZE(ro_perms));
651         return 0;
652 }
653
654 static int kernel_set_to_readonly __read_mostly;
655
656 void mark_rodata_ro(void)
657 {
658         kernel_set_to_readonly = 1;
659         stop_machine(__mark_rodata_ro, NULL, NULL);
660         debug_checkwx();
661 }
662
663 void set_kernel_text_rw(void)
664 {
665         if (!kernel_set_to_readonly)
666                 return;
667
668         set_section_perms(ro_perms, ARRAY_SIZE(ro_perms), false,
669                                 current->active_mm);
670 }
671
672 void set_kernel_text_ro(void)
673 {
674         if (!kernel_set_to_readonly)
675                 return;
676
677         set_section_perms(ro_perms, ARRAY_SIZE(ro_perms), true,
678                                 current->active_mm);
679 }
680
681 #else
682 static inline void fix_kernmem_perms(void) { }
683 #endif /* CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX */
684
685 void free_initmem(void)
686 {
687         fix_kernmem_perms();
688
689         poison_init_mem(__init_begin, __init_end - __init_begin);
690         if (!machine_is_integrator() && !machine_is_cintegrator())
691                 free_initmem_default(-1);
692 }
693
694 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
695 void free_initrd_mem(unsigned long start, unsigned long end)
696 {
697         if (start == initrd_start)
698                 start = round_down(start, PAGE_SIZE);
699         if (end == initrd_end)
700                 end = round_up(end, PAGE_SIZE);
701
702         poison_init_mem((void *)start, PAGE_ALIGN(end) - start);
703         free_reserved_area((void *)start, (void *)end, -1, "initrd");
704 }
705 #endif