arch/arm64/include/asm/memory.h

   1 /*
   2  * Based on arch/arm/include/asm/memory.h
   3  *
   4  * Copyright (C) 2000-2002 Russell King
   5  * Copyright (C) 2012 ARM Ltd.
   6  *
   7  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   8  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   9  * published by the Free Software Foundation.
  10  *
  11  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14  * GNU General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  17  * along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  18  *
  19  * Note: this file should not be included by non-asm/.h files
  20  */
  21 #ifndef __ASM_MEMORY_H
  22 #define __ASM_MEMORY_H
  23
  24 #include <linux/compiler.h>
  25 #include <linux/const.h>
  26 #include <linux/types.h>
  27 #include <asm/bug.h>
  28 #include <asm/page-def.h>
  29 #include <asm/sizes.h>
  30
  31 /*
  32  * Size of the PCI I/O space. This must remain a power of two so that
  33  * IO_SPACE_LIMIT acts as a mask for the low bits of I/O addresses.
  34  */
  35 #define PCI_IO_SIZE             SZ_16M
  36
  37 /*
  38  * VMEMMAP_SIZE - allows the whole linear region to be covered by
  39  *                a struct page array
  40  */
  41 #define VMEMMAP_SIZE (UL(1) << (VA_BITS - PAGE_SHIFT - 1 + STRUCT_PAGE_MAX_SHIFT))
  42
  43 /*
  44  * PAGE_OFFSET - the virtual address of the start of the linear map (top
  45  *               (VA_BITS - 1))
  46  * KIMAGE_VADDR - the virtual address of the start of the kernel image
  47  * VA_BITS - the maximum number of bits for virtual addresses.
  48  * VA_START - the first kernel virtual address.
  49  */
  50 #define VA_BITS                 (CONFIG_ARM64_VA_BITS)
  51 #define VA_START                (UL(0xffffffffffffffff) - \
  52         (UL(1) << VA_BITS) + 1)
  53 #define PAGE_OFFSET             (UL(0xffffffffffffffff) - \
  54         (UL(1) << (VA_BITS - 1)) + 1)
  55 #define KIMAGE_VADDR            (MODULES_END)
  56 #define BPF_JIT_REGION_START    (VA_START + KASAN_SHADOW_SIZE)
  57 #define BPF_JIT_REGION_SIZE     (SZ_128M)
  58 #define BPF_JIT_REGION_END      (BPF_JIT_REGION_START + BPF_JIT_REGION_SIZE)
  59 #define MODULES_END             (MODULES_VADDR + MODULES_VSIZE)
  60 #define MODULES_VADDR           (BPF_JIT_REGION_END)
  61 #define MODULES_VSIZE           (SZ_128M)
  62 #define VMEMMAP_START           (PAGE_OFFSET - VMEMMAP_SIZE)
  63 #define PCI_IO_END              (VMEMMAP_START - SZ_2M)
  64 #define PCI_IO_START            (PCI_IO_END - PCI_IO_SIZE)
  65 #define FIXADDR_TOP             (PCI_IO_START - SZ_2M)
  66
  67 #define KERNEL_START      _text
  68 #define KERNEL_END        _end
  69
  70 #ifdef CONFIG_ARM64_USER_VA_BITS_52
  71 #define MAX_USER_VA_BITS        52
  72 #else
  73 #define MAX_USER_VA_BITS        VA_BITS
  74 #endif
  75
  76 /*
  77  * Generic and tag-based KASAN require 1/8th and 1/16th of the kernel virtual
  78  * address space for the shadow region respectively. They can bloat the stack
  79  * significantly, so double the (minimum) stack size when they are in use.
  80  */
  81 #ifdef CONFIG_KASAN
  82 #define KASAN_SHADOW_SIZE       (UL(1) << (VA_BITS - KASAN_SHADOW_SCALE_SHIFT))
  83 #define KASAN_THREAD_SHIFT      1
  84 #else
  85 #define KASAN_SHADOW_SIZE       (0)
  86 #define KASAN_THREAD_SHIFT      0
  87 #endif
  88
  89 #define MIN_THREAD_SHIFT        (14 + KASAN_THREAD_SHIFT)
  90
  91 /*
  92  * VMAP'd stacks are allocated at page granularity, so we must ensure that such
  93  * stacks are a multiple of page size.
  94  */
  95 #if defined(CONFIG_VMAP_STACK) && (MIN_THREAD_SHIFT < PAGE_SHIFT)
  96 #define THREAD_SHIFT            PAGE_SHIFT
  97 #else
  98 #define THREAD_SHIFT            MIN_THREAD_SHIFT
  99 #endif
 100
 101 #if THREAD_SHIFT >= PAGE_SHIFT
 102 #define THREAD_SIZE_ORDER       (THREAD_SHIFT - PAGE_SHIFT)
 103 #endif
 104
 105 #define THREAD_SIZE             (UL(1) << THREAD_SHIFT)
 106
 107 /*
 108  * By aligning VMAP'd stacks to 2 * THREAD_SIZE, we can detect overflow by
 109  * checking sp & (1 << THREAD_SHIFT), which we can do cheaply in the entry
 110  * assembly.
 111  */
 112 #ifdef CONFIG_VMAP_STACK
 113 #define THREAD_ALIGN            (2 * THREAD_SIZE)
 114 #else
 115 #define THREAD_ALIGN            THREAD_SIZE
 116 #endif
 117
 118 #define IRQ_STACK_SIZE          THREAD_SIZE
 119
 120 #define OVERFLOW_STACK_SIZE     SZ_4K
 121
 122 /*
 123  * Alignment of kernel segments (e.g. .text, .data).
 124  */
 125 #if defined(CONFIG_DEBUG_ALIGN_RODATA)
 126 /*
 127  *  4 KB granule:   1 level 2 entry
 128  * 16 KB granule: 128 level 3 entries, with contiguous bit
 129  * 64 KB granule:  32 level 3 entries, with contiguous bit
 130  */
 131 #define SEGMENT_ALIGN                   SZ_2M
 132 #else
 133 /*
 134  *  4 KB granule:  16 level 3 entries, with contiguous bit
 135  * 16 KB granule:   4 level 3 entries, without contiguous bit
 136  * 64 KB granule:   1 level 3 entry
 137  */
 138 #define SEGMENT_ALIGN                   SZ_64K
 139 #endif
 140
 141 /*
 142  * Memory types available.
 143  */
 144 #define MT_DEVICE_nGnRnE        0
 145 #define MT_DEVICE_nGnRE         1
 146 #define MT_DEVICE_GRE           2
 147 #define MT_NORMAL_NC            3
 148 #define MT_NORMAL               4
 149 #define MT_NORMAL_WT            5
 150
 151 /*
 152  * Memory types for Stage-2 translation
 153  */
 154 #define MT_S2_NORMAL            0xf
 155 #define MT_S2_DEVICE_nGnRE      0x1
 156
 157 /*
 158  * Memory types for Stage-2 translation when ID_AA64MMFR2_EL1.FWB is 0001
 159  * Stage-2 enforces Normal-WB and Device-nGnRE
 160  */
 161 #define MT_S2_FWB_NORMAL        6
 162 #define MT_S2_FWB_DEVICE_nGnRE  1
 163
 164 #ifdef CONFIG_ARM64_4K_PAGES
 165 #define IOREMAP_MAX_ORDER       (PUD_SHIFT)
 166 #else
 167 #define IOREMAP_MAX_ORDER       (PMD_SHIFT)
 168 #endif
 169
 170 #ifndef __ASSEMBLY__
 171
 172 #include <linux/bitops.h>
 173 #include <linux/mmdebug.h>
 174
 175 extern s64                      memstart_addr;
 176 /* PHYS_OFFSET - the physical address of the start of memory. */
 177 #define PHYS_OFFSET             ({ VM_BUG_ON(memstart_addr & 1); memstart_addr; })
 178
 179 /* the virtual base of the kernel image (minus TEXT_OFFSET) */
 180 extern u64                      kimage_vaddr;
 181
 182 /* the offset between the kernel virtual and physical mappings */
 183 extern u64                      kimage_voffset;
 184
 185 static inline unsigned long kaslr_offset(void)
 186 {
 187         return kimage_vaddr - KIMAGE_VADDR;
 188 }
 189
 190 /* the actual size of a user virtual address */
 191 extern u64                      vabits_user;
 192
 193 /*
 194  * Allow all memory at the discovery stage. We will clip it later.
 195  */
 196 #define MIN_MEMBLOCK_ADDR       0
 197 #define MAX_MEMBLOCK_ADDR       U64_MAX
 198
 199 /*
 200  * PFNs are used to describe any physical page; this means
 201  * PFN 0 == physical address 0.
 202  *
 203  * This is the PFN of the first RAM page in the kernel
 204  * direct-mapped view.  We assume this is the first page
 205  * of RAM in the mem_map as well.
 206  */
 207 #define PHYS_PFN_OFFSET (PHYS_OFFSET >> PAGE_SHIFT)
 208
 209 /*
 210  * When dealing with data aborts, watchpoints, or instruction traps we may end
 211  * up with a tagged userland pointer. Clear the tag to get a sane pointer to
 212  * pass on to access_ok(), for instance.
 213  */
 214 #define untagged_addr(addr)     \
 215         ((__typeof__(addr))sign_extend64((u64)(addr), 55))
 216
 217 #ifdef CONFIG_KASAN_SW_TAGS
 218 #define __tag_shifted(tag)      ((u64)(tag) << 56)
 219 #define __tag_set(addr, tag)    (__typeof__(addr))( \
 220                 ((u64)(addr) & ~__tag_shifted(0xff)) | __tag_shifted(tag))
 221 #define __tag_reset(addr)       untagged_addr(addr)
 222 #define __tag_get(addr)         (__u8)((u64)(addr) >> 56)
 223 #else
 224 #define __tag_set(addr, tag)    (addr)
 225 #define __tag_reset(addr)       (addr)
 226 #define __tag_get(addr)         0
 227 #endif
 228
 229 /*
 230  * Physical vs virtual RAM address space conversion.  These are
 231  * private definitions which should NOT be used outside memory.h
 232  * files.  Use virt_to_phys/phys_to_virt/__pa/__va instead.
 233  */
 234
 235
 236 /*
 237  * The linear kernel range starts in the middle of the virtual adddress
 238  * space. Testing the top bit for the start of the region is a
 239  * sufficient check.
 240  */
 241 #define __is_lm_address(addr)   (!!((addr) & BIT(VA_BITS - 1)))
 242
 243 #define __lm_to_phys(addr)      (((addr) & ~PAGE_OFFSET) + PHYS_OFFSET)
 244 #define __kimg_to_phys(addr)    ((addr) - kimage_voffset)
 245
 246 #define __virt_to_phys_nodebug(x) ({                                    \
 247         phys_addr_t __x = (phys_addr_t)(x);                             \
 248         __is_lm_address(__x) ? __lm_to_phys(__x) :                      \
 249                                __kimg_to_phys(__x);                     \
 250 })
 251
 252 #define __pa_symbol_nodebug(x)  __kimg_to_phys((phys_addr_t)(x))
 253
 254 #ifdef CONFIG_DEBUG_VIRTUAL
 255 extern phys_addr_t __virt_to_phys(unsigned long x);
 256 extern phys_addr_t __phys_addr_symbol(unsigned long x);
 257 #else
 258 #define __virt_to_phys(x)       __virt_to_phys_nodebug(x)
 259 #define __phys_addr_symbol(x)   __pa_symbol_nodebug(x)
 260 #endif
 261
 262 #define __phys_to_virt(x)       ((unsigned long)((x) - PHYS_OFFSET) | PAGE_OFFSET)
 263 #define __phys_to_kimg(x)       ((unsigned long)((x) + kimage_voffset))
 264
 265 /*
 266  * Convert a page to/from a physical address
 267  */
 268 #define page_to_phys(page)      (__pfn_to_phys(page_to_pfn(page)))
 269 #define phys_to_page(phys)      (pfn_to_page(__phys_to_pfn(phys)))
 270
 271 /*
 272  * Note: Drivers should NOT use these.  They are the wrong
 273  * translation for translating DMA addresses.  Use the driver
 274  * DMA support - see dma-mapping.h.
 275  */
 276 #define virt_to_phys virt_to_phys
 277 static inline phys_addr_t virt_to_phys(const volatile void *x)
 278 {
 279         return __virt_to_phys((unsigned long)(x));
 280 }
 281
 282 #define phys_to_virt phys_to_virt
 283 static inline void *phys_to_virt(phys_addr_t x)
 284 {
 285         return (void *)(__phys_to_virt(x));
 286 }
 287
 288 /*
 289  * Drivers should NOT use these either.
 290  */
 291 #define __pa(x)                 __virt_to_phys((unsigned long)(x))
 292 #define __pa_symbol(x)          __phys_addr_symbol(RELOC_HIDE((unsigned long)(x), 0))
 293 #define __pa_nodebug(x)         __virt_to_phys_nodebug((unsigned long)(x))
 294 #define __va(x)                 ((void *)__phys_to_virt((phys_addr_t)(x)))
 295 #define pfn_to_kaddr(pfn)       __va((pfn) << PAGE_SHIFT)
 296 #define virt_to_pfn(x)      __phys_to_pfn(__virt_to_phys((unsigned long)(x)))
 297 #define sym_to_pfn(x)       __phys_to_pfn(__pa_symbol(x))
 298
 299 /*
 300  *  virt_to_page(k)     convert a _valid_ virtual address to struct page *
 301  *  virt_addr_valid(k)  indicates whether a virtual address is valid
 302  */
 303 #define ARCH_PFN_OFFSET         ((unsigned long)PHYS_PFN_OFFSET)
 304
 305 #if !defined(CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP) || defined(CONFIG_DEBUG_VIRTUAL)
 306 #define virt_to_page(kaddr)     pfn_to_page(__pa(kaddr) >> PAGE_SHIFT)
 307 #define _virt_addr_valid(kaddr) pfn_valid(__pa(kaddr) >> PAGE_SHIFT)
 308 #else
 309 #define __virt_to_pgoff(kaddr)  (((u64)(kaddr) & ~PAGE_OFFSET) / PAGE_SIZE * sizeof(struct page))
 310 #define __page_to_voff(kaddr)   (((u64)(kaddr) & ~VMEMMAP_START) * PAGE_SIZE / sizeof(struct page))
 311
 312 #define page_to_virt(page)      ({                                      \
 313         unsigned long __addr =                                          \
 314                 ((__page_to_voff(page)) | PAGE_OFFSET);                 \
 315         unsigned long __addr_tag =                                      \
 316                  __tag_set(__addr, page_kasan_tag(page));               \
 317         ((void *)__addr_tag);                                           \
 318 })
 319
 320 #define virt_to_page(vaddr)     ((struct page *)((__virt_to_pgoff(vaddr)) | VMEMMAP_START))
 321
 322 #define _virt_addr_valid(kaddr) pfn_valid((((u64)(kaddr) & ~PAGE_OFFSET) \
 323                                            + PHYS_OFFSET) >> PAGE_SHIFT)
 324 #endif
 325 #endif
 326
 327 #define _virt_addr_is_linear(kaddr)     \
 328         (__tag_reset((u64)(kaddr)) >= PAGE_OFFSET)
 329 #define virt_addr_valid(kaddr)          \
 330         (_virt_addr_is_linear(kaddr) && _virt_addr_valid(kaddr))
 331
 332 /*
 333  * Given that the GIC architecture permits ITS implementations that can only be
 334  * configured with a LPI table address once, GICv3 systems with many CPUs may
 335  * end up reserving a lot of different regions after a kexec for their LPI
 336  * tables (one per CPU), as we are forced to reuse the same memory after kexec
 337  * (and thus reserve it persistently with EFI beforehand)
 338  */
 339 #if defined(CONFIG_EFI) && defined(CONFIG_ARM_GIC_V3_ITS)
 340 # define INIT_MEMBLOCK_RESERVED_REGIONS (INIT_MEMBLOCK_REGIONS + NR_CPUS + 1)
 341 #endif
 342
 343 #include <asm-generic/memory_model.h>
 344
 345 #endif