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 #ifdef CONFIG_KASAN_EXTRA
  84 #define KASAN_THREAD_SHIFT      2
  85 #else
  86 #define KASAN_THREAD_SHIFT      1
  87 #endif /* CONFIG_KASAN_EXTRA */
  88 #else
  89 #define KASAN_SHADOW_SIZE       (0)
  90 #define KASAN_THREAD_SHIFT      0
  91 #endif
  92
  93 #define MIN_THREAD_SHIFT        (14 + KASAN_THREAD_SHIFT)
  94
  95 /*
  96  * VMAP'd stacks are allocated at page granularity, so we must ensure that such
  97  * stacks are a multiple of page size.
  98  */
  99 #if defined(CONFIG_VMAP_STACK) && (MIN_THREAD_SHIFT < PAGE_SHIFT)
 100 #define THREAD_SHIFT            PAGE_SHIFT
 101 #else
 102 #define THREAD_SHIFT            MIN_THREAD_SHIFT
 103 #endif
 104
 105 #if THREAD_SHIFT >= PAGE_SHIFT
 106 #define THREAD_SIZE_ORDER       (THREAD_SHIFT - PAGE_SHIFT)
 107 #endif
 108
 109 #define THREAD_SIZE             (UL(1) << THREAD_SHIFT)
 110
 111 /*
 112  * By aligning VMAP'd stacks to 2 * THREAD_SIZE, we can detect overflow by
 113  * checking sp & (1 << THREAD_SHIFT), which we can do cheaply in the entry
 114  * assembly.
 115  */
 116 #ifdef CONFIG_VMAP_STACK
 117 #define THREAD_ALIGN            (2 * THREAD_SIZE)
 118 #else
 119 #define THREAD_ALIGN            THREAD_SIZE
 120 #endif
 121
 122 #define IRQ_STACK_SIZE          THREAD_SIZE
 123
 124 #define OVERFLOW_STACK_SIZE     SZ_4K
 125
 126 /*
 127  * Alignment of kernel segments (e.g. .text, .data).
 128  */
 129 #if defined(CONFIG_DEBUG_ALIGN_RODATA)
 130 /*
 131  *  4 KB granule:   1 level 2 entry
 132  * 16 KB granule: 128 level 3 entries, with contiguous bit
 133  * 64 KB granule:  32 level 3 entries, with contiguous bit
 134  */
 135 #define SEGMENT_ALIGN                   SZ_2M
 136 #else
 137 /*
 138  *  4 KB granule:  16 level 3 entries, with contiguous bit
 139  * 16 KB granule:   4 level 3 entries, without contiguous bit
 140  * 64 KB granule:   1 level 3 entry
 141  */
 142 #define SEGMENT_ALIGN                   SZ_64K
 143 #endif
 144
 145 /*
 146  * Memory types available.
 147  */
 148 #define MT_DEVICE_nGnRnE        0
 149 #define MT_DEVICE_nGnRE         1
 150 #define MT_DEVICE_GRE           2
 151 #define MT_NORMAL_NC            3
 152 #define MT_NORMAL               4
 153 #define MT_NORMAL_WT            5
 154
 155 /*
 156  * Memory types for Stage-2 translation
 157  */
 158 #define MT_S2_NORMAL            0xf
 159 #define MT_S2_DEVICE_nGnRE      0x1
 160
 161 /*
 162  * Memory types for Stage-2 translation when ID_AA64MMFR2_EL1.FWB is 0001
 163  * Stage-2 enforces Normal-WB and Device-nGnRE
 164  */
 165 #define MT_S2_FWB_NORMAL        6
 166 #define MT_S2_FWB_DEVICE_nGnRE  1
 167
 168 #ifdef CONFIG_ARM64_4K_PAGES
 169 #define IOREMAP_MAX_ORDER       (PUD_SHIFT)
 170 #else
 171 #define IOREMAP_MAX_ORDER       (PMD_SHIFT)
 172 #endif
 173
 174 #ifndef __ASSEMBLY__
 175
 176 #include <linux/bitops.h>
 177 #include <linux/mmdebug.h>
 178
 179 extern s64                      memstart_addr;
 180 /* PHYS_OFFSET - the physical address of the start of memory. */
 181 #define PHYS_OFFSET             ({ VM_BUG_ON(memstart_addr & 1); memstart_addr; })
 182
 183 /* the virtual base of the kernel image (minus TEXT_OFFSET) */
 184 extern u64                      kimage_vaddr;
 185
 186 /* the offset between the kernel virtual and physical mappings */
 187 extern u64                      kimage_voffset;
 188
 189 static inline unsigned long kaslr_offset(void)
 190 {
 191         return kimage_vaddr - KIMAGE_VADDR;
 192 }
 193
 194 /* the actual size of a user virtual address */
 195 extern u64                      vabits_user;
 196
 197 /*
 198  * Allow all memory at the discovery stage. We will clip it later.
 199  */
 200 #define MIN_MEMBLOCK_ADDR       0
 201 #define MAX_MEMBLOCK_ADDR       U64_MAX
 202
 203 /*
 204  * PFNs are used to describe any physical page; this means
 205  * PFN 0 == physical address 0.
 206  *
 207  * This is the PFN of the first RAM page in the kernel
 208  * direct-mapped view.  We assume this is the first page
 209  * of RAM in the mem_map as well.
 210  */
 211 #define PHYS_PFN_OFFSET (PHYS_OFFSET >> PAGE_SHIFT)
 212
 213 /*
 214  * When dealing with data aborts, watchpoints, or instruction traps we may end
 215  * up with a tagged userland pointer. Clear the tag to get a sane pointer to
 216  * pass on to access_ok(), for instance.
 217  */
 218 #define untagged_addr(addr)     \
 219         ((__typeof__(addr))sign_extend64((u64)(addr), 55))
 220
 221 #ifdef CONFIG_KASAN_SW_TAGS
 222 #define __tag_shifted(tag)      ((u64)(tag) << 56)
 223 #define __tag_set(addr, tag)    (__typeof__(addr))( \
 224                 ((u64)(addr) & ~__tag_shifted(0xff)) | __tag_shifted(tag))
 225 #define __tag_reset(addr)       untagged_addr(addr)
 226 #define __tag_get(addr)         (__u8)((u64)(addr) >> 56)
 227 #else
 228 #define __tag_set(addr, tag)    (addr)
 229 #define __tag_reset(addr)       (addr)
 230 #define __tag_get(addr)         0
 231 #endif
 232
 233 /*
 234  * Physical vs virtual RAM address space conversion.  These are
 235  * private definitions which should NOT be used outside memory.h
 236  * files.  Use virt_to_phys/phys_to_virt/__pa/__va instead.
 237  */
 238
 239
 240 /*
 241  * The linear kernel range starts in the middle of the virtual adddress
 242  * space. Testing the top bit for the start of the region is a
 243  * sufficient check.
 244  */
 245 #define __is_lm_address(addr)   (!!((addr) & BIT(VA_BITS - 1)))
 246
 247 #define __lm_to_phys(addr)      (((addr) & ~PAGE_OFFSET) + PHYS_OFFSET)
 248 #define __kimg_to_phys(addr)    ((addr) - kimage_voffset)
 249
 250 #define __virt_to_phys_nodebug(x) ({                                    \
 251         phys_addr_t __x = (phys_addr_t)(x);                             \
 252         __is_lm_address(__x) ? __lm_to_phys(__x) :                      \
 253                                __kimg_to_phys(__x);                     \
 254 })
 255
 256 #define __pa_symbol_nodebug(x)  __kimg_to_phys((phys_addr_t)(x))
 257
 258 #ifdef CONFIG_DEBUG_VIRTUAL
 259 extern phys_addr_t __virt_to_phys(unsigned long x);
 260 extern phys_addr_t __phys_addr_symbol(unsigned long x);
 261 #else
 262 #define __virt_to_phys(x)       __virt_to_phys_nodebug(x)
 263 #define __phys_addr_symbol(x)   __pa_symbol_nodebug(x)
 264 #endif
 265
 266 #define __phys_to_virt(x)       ((unsigned long)((x) - PHYS_OFFSET) | PAGE_OFFSET)
 267 #define __phys_to_kimg(x)       ((unsigned long)((x) + kimage_voffset))
 268
 269 /*
 270  * Convert a page to/from a physical address
 271  */
 272 #define page_to_phys(page)      (__pfn_to_phys(page_to_pfn(page)))
 273 #define phys_to_page(phys)      (pfn_to_page(__phys_to_pfn(phys)))
 274
 275 /*
 276  * Note: Drivers should NOT use these.  They are the wrong
 277  * translation for translating DMA addresses.  Use the driver
 278  * DMA support - see dma-mapping.h.
 279  */
 280 #define virt_to_phys virt_to_phys
 281 static inline phys_addr_t virt_to_phys(const volatile void *x)
 282 {
 283         return __virt_to_phys((unsigned long)(x));
 284 }
 285
 286 #define phys_to_virt phys_to_virt
 287 static inline void *phys_to_virt(phys_addr_t x)
 288 {
 289         return (void *)(__phys_to_virt(x));
 290 }
 291
 292 /*
 293  * Drivers should NOT use these either.
 294  */
 295 #define __pa(x)                 __virt_to_phys((unsigned long)(x))
 296 #define __pa_symbol(x)          __phys_addr_symbol(RELOC_HIDE((unsigned long)(x), 0))
 297 #define __pa_nodebug(x)         __virt_to_phys_nodebug((unsigned long)(x))
 298 #define __va(x)                 ((void *)__phys_to_virt((phys_addr_t)(x)))
 299 #define pfn_to_kaddr(pfn)       __va((pfn) << PAGE_SHIFT)
 300 #define virt_to_pfn(x)      __phys_to_pfn(__virt_to_phys((unsigned long)(x)))
 301 #define sym_to_pfn(x)       __phys_to_pfn(__pa_symbol(x))
 302
 303 /*
 304  *  virt_to_page(k)     convert a _valid_ virtual address to struct page *
 305  *  virt_addr_valid(k)  indicates whether a virtual address is valid
 306  */
 307 #define ARCH_PFN_OFFSET         ((unsigned long)PHYS_PFN_OFFSET)
 308
 309 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
 310 #define virt_to_page(kaddr)     pfn_to_page(__pa(kaddr) >> PAGE_SHIFT)
 311 #define _virt_addr_valid(kaddr) pfn_valid(__pa(kaddr) >> PAGE_SHIFT)
 312 #else
 313 #define __virt_to_pgoff(kaddr)  (((u64)(kaddr) & ~PAGE_OFFSET) / PAGE_SIZE * sizeof(struct page))
 314 #define __page_to_voff(kaddr)   (((u64)(kaddr) & ~VMEMMAP_START) * PAGE_SIZE / sizeof(struct page))
 315
 316 #define page_to_virt(page)      ({                                      \
 317         unsigned long __addr =                                          \
 318                 ((__page_to_voff(page)) | PAGE_OFFSET);                 \
 319         __addr = __tag_set(__addr, page_kasan_tag(page));               \
 320         ((void *)__addr);                                               \
 321 })
 322
 323 #define virt_to_page(vaddr)     ((struct page *)((__virt_to_pgoff(vaddr)) | VMEMMAP_START))
 324
 325 #define _virt_addr_valid(kaddr) pfn_valid((((u64)(kaddr) & ~PAGE_OFFSET) \
 326                                            + PHYS_OFFSET) >> PAGE_SHIFT)
 327 #endif
 328 #endif
 329
 330 #define _virt_addr_is_linear(kaddr)     \
 331         (__tag_reset((u64)(kaddr)) >= PAGE_OFFSET)
 332 #define virt_addr_valid(kaddr)          \
 333         (_virt_addr_is_linear(kaddr) && _virt_addr_valid(kaddr))
 334
 335 #include <asm-generic/memory_model.h>
 336
 337 #endif