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