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  * Allow for constants defined here to be used from assembly code
  33  * by prepending the UL suffix only with actual C code compilation.
  34  */
  35 #define UL(x) _AC(x, UL)
  36
  37 /*
  38  * Size of the PCI I/O space. This must remain a power of two so that
  39  * IO_SPACE_LIMIT acts as a mask for the low bits of I/O addresses.
  40  */
  41 #define PCI_IO_SIZE             SZ_16M
  42
  43 /*
  44  * Log2 of the upper bound of the size of a struct page. Used for sizing
  45  * the vmemmap region only, does not affect actual memory footprint.
  46  * We don't use sizeof(struct page) directly since taking its size here
  47  * requires its definition to be available at this point in the inclusion
  48  * chain, and it may not be a power of 2 in the first place.
  49  */
  50 #define STRUCT_PAGE_MAX_SHIFT   6
  51
  52 /*
  53  * VMEMMAP_SIZE - allows the whole linear region to be covered by
  54  *                a struct page array
  55  */
  56 #define VMEMMAP_SIZE (UL(1) << (VA_BITS - PAGE_SHIFT - 1 + STRUCT_PAGE_MAX_SHIFT))
  57
  58 /*
  59  * PAGE_OFFSET - the virtual address of the start of the linear map (top
  60  *               (VA_BITS - 1))
  61  * KIMAGE_VADDR - the virtual address of the start of the kernel image
  62  * VA_BITS - the maximum number of bits for virtual addresses.
  63  * VA_START - the first kernel virtual address.
  64  * TASK_SIZE - the maximum size of a user space task.
  65  * TASK_UNMAPPED_BASE - the lower boundary of the mmap VM area.
  66  */
  67 #define VA_BITS                 (CONFIG_ARM64_VA_BITS)
  68 #define VA_START                (UL(0xffffffffffffffff) - \
  69         (UL(1) << VA_BITS) + 1)
  70 #define PAGE_OFFSET             (UL(0xffffffffffffffff) - \
  71         (UL(1) << (VA_BITS - 1)) + 1)
  72 #define KIMAGE_VADDR            (MODULES_END)
  73 #define MODULES_END             (MODULES_VADDR + MODULES_VSIZE)
  74 #define MODULES_VADDR           (VA_START + KASAN_SHADOW_SIZE)
  75 #define MODULES_VSIZE           (SZ_128M)
  76 #define VMEMMAP_START           (PAGE_OFFSET - VMEMMAP_SIZE)
  77 #define PCI_IO_END              (VMEMMAP_START - SZ_2M)
  78 #define PCI_IO_START            (PCI_IO_END - PCI_IO_SIZE)
  79 #define FIXADDR_TOP             (PCI_IO_START - SZ_2M)
  80 #define TASK_SIZE_64            (UL(1) << VA_BITS)
  81
  82 #ifdef CONFIG_COMPAT
  83 #define TASK_SIZE_32            UL(0x100000000)
  84 #define TASK_SIZE               (test_thread_flag(TIF_32BIT) ? \
  85                                 TASK_SIZE_32 : TASK_SIZE_64)
  86 #define TASK_SIZE_OF(tsk)       (test_tsk_thread_flag(tsk, TIF_32BIT) ? \
  87                                 TASK_SIZE_32 : TASK_SIZE_64)
  88 #else
  89 #define TASK_SIZE               TASK_SIZE_64
  90 #endif /* CONFIG_COMPAT */
  91
  92 #define TASK_UNMAPPED_BASE      (PAGE_ALIGN(TASK_SIZE / 4))
  93
  94 #define KERNEL_START      _text
  95 #define KERNEL_END        _end
  96
  97 /*
  98  * KASAN requires 1/8th of the kernel virtual address space for the shadow
  99  * region. KASAN can bloat the stack significantly, so double the (minimum)
 100  * stack size when KASAN is in use.
 101  */
 102 #ifdef CONFIG_KASAN
 103 #define KASAN_SHADOW_SIZE       (UL(1) << (VA_BITS - 3))
 104 #define KASAN_THREAD_SHIFT      1
 105 #else
 106 #define KASAN_SHADOW_SIZE       (0)
 107 #define KASAN_THREAD_SHIFT      0
 108 #endif
 109
 110 #define MIN_THREAD_SHIFT        (14 + KASAN_THREAD_SHIFT)
 111
 112 /*
 113  * VMAP'd stacks are allocated at page granularity, so we must ensure that such
 114  * stacks are a multiple of page size.
 115  */
 116 #if defined(CONFIG_VMAP_STACK) && (MIN_THREAD_SHIFT < PAGE_SHIFT)
 117 #define THREAD_SHIFT            PAGE_SHIFT
 118 #else
 119 #define THREAD_SHIFT            MIN_THREAD_SHIFT
 120 #endif
 121
 122 #if THREAD_SHIFT >= PAGE_SHIFT
 123 #define THREAD_SIZE_ORDER       (THREAD_SHIFT - PAGE_SHIFT)
 124 #endif
 125
 126 #define THREAD_SIZE             (UL(1) << THREAD_SHIFT)
 127
 128 /*
 129  * By aligning VMAP'd stacks to 2 * THREAD_SIZE, we can detect overflow by
 130  * checking sp & (1 << THREAD_SHIFT), which we can do cheaply in the entry
 131  * assembly.
 132  */
 133 #ifdef CONFIG_VMAP_STACK
 134 #define THREAD_ALIGN            (2 * THREAD_SIZE)
 135 #else
 136 #define THREAD_ALIGN            THREAD_SIZE
 137 #endif
 138
 139 #define IRQ_STACK_SIZE          THREAD_SIZE
 140
 141 #define OVERFLOW_STACK_SIZE     SZ_4K
 142
 143 /*
 144  * Alignment of kernel segments (e.g. .text, .data).
 145  */
 146 #if defined(CONFIG_DEBUG_ALIGN_RODATA)
 147 /*
 148  *  4 KB granule:   1 level 2 entry
 149  * 16 KB granule: 128 level 3 entries, with contiguous bit
 150  * 64 KB granule:  32 level 3 entries, with contiguous bit
 151  */
 152 #define SEGMENT_ALIGN                   SZ_2M
 153 #else
 154 /*
 155  *  4 KB granule:  16 level 3 entries, with contiguous bit
 156  * 16 KB granule:   4 level 3 entries, without contiguous bit
 157  * 64 KB granule:   1 level 3 entry
 158  */
 159 #define SEGMENT_ALIGN                   SZ_64K
 160 #endif
 161
 162 /*
 163  * Memory types available.
 164  */
 165 #define MT_DEVICE_nGnRnE        0
 166 #define MT_DEVICE_nGnRE         1
 167 #define MT_DEVICE_GRE           2
 168 #define MT_NORMAL_NC            3
 169 #define MT_NORMAL               4
 170 #define MT_NORMAL_WT            5
 171
 172 /*
 173  * Memory types for Stage-2 translation
 174  */
 175 #define MT_S2_NORMAL            0xf
 176 #define MT_S2_DEVICE_nGnRE      0x1
 177
 178 #ifdef CONFIG_ARM64_4K_PAGES
 179 #define IOREMAP_MAX_ORDER       (PUD_SHIFT)
 180 #else
 181 #define IOREMAP_MAX_ORDER       (PMD_SHIFT)
 182 #endif
 183
 184 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
 185 #define __early_init_dt_declare_initrd(__start, __end)                  \
 186         do {                                                            \
 187                 initrd_start = (__start);                               \
 188                 initrd_end = (__end);                                   \
 189         } while (0)
 190 #endif
 191
 192 #ifndef __ASSEMBLY__
 193
 194 #include <linux/bitops.h>
 195 #include <linux/mmdebug.h>
 196
 197 extern s64                      memstart_addr;
 198 /* PHYS_OFFSET - the physical address of the start of memory. */
 199 #define PHYS_OFFSET             ({ VM_BUG_ON(memstart_addr & 1); memstart_addr; })
 200
 201 /* the virtual base of the kernel image (minus TEXT_OFFSET) */
 202 extern u64                      kimage_vaddr;
 203
 204 /* the offset between the kernel virtual and physical mappings */
 205 extern u64                      kimage_voffset;
 206
 207 static inline unsigned long kaslr_offset(void)
 208 {
 209         return kimage_vaddr - KIMAGE_VADDR;
 210 }
 211
 212 /*
 213  * Allow all memory at the discovery stage. We will clip it later.
 214  */
 215 #define MIN_MEMBLOCK_ADDR       0
 216 #define MAX_MEMBLOCK_ADDR       U64_MAX
 217
 218 /*
 219  * PFNs are used to describe any physical page; this means
 220  * PFN 0 == physical address 0.
 221  *
 222  * This is the PFN of the first RAM page in the kernel
 223  * direct-mapped view.  We assume this is the first page
 224  * of RAM in the mem_map as well.
 225  */
 226 #define PHYS_PFN_OFFSET (PHYS_OFFSET >> PAGE_SHIFT)
 227
 228 /*
 229  * Physical vs virtual RAM address space conversion.  These are
 230  * private definitions which should NOT be used outside memory.h
 231  * files.  Use virt_to_phys/phys_to_virt/__pa/__va instead.
 232  */
 233
 234
 235 /*
 236  * The linear kernel range starts in the middle of the virtual adddress
 237  * space. Testing the top bit for the start of the region is a
 238  * sufficient check.
 239  */
 240 #define __is_lm_address(addr)   (!!((addr) & BIT(VA_BITS - 1)))
 241
 242 #define __lm_to_phys(addr)      (((addr) & ~PAGE_OFFSET) + PHYS_OFFSET)
 243 #define __kimg_to_phys(addr)    ((addr) - kimage_voffset)
 244
 245 #define __virt_to_phys_nodebug(x) ({                                    \
 246         phys_addr_t __x = (phys_addr_t)(x);                             \
 247         __is_lm_address(__x) ? __lm_to_phys(__x) :                      \
 248                                __kimg_to_phys(__x);                     \
 249 })
 250
 251 #define __pa_symbol_nodebug(x)  __kimg_to_phys((phys_addr_t)(x))
 252
 253 #ifdef CONFIG_DEBUG_VIRTUAL
 254 extern phys_addr_t __virt_to_phys(unsigned long x);
 255 extern phys_addr_t __phys_addr_symbol(unsigned long x);
 256 #else
 257 #define __virt_to_phys(x)       __virt_to_phys_nodebug(x)
 258 #define __phys_addr_symbol(x)   __pa_symbol_nodebug(x)
 259 #endif
 260
 261 #define __phys_to_virt(x)       ((unsigned long)((x) - PHYS_OFFSET) | PAGE_OFFSET)
 262 #define __phys_to_kimg(x)       ((unsigned long)((x) + kimage_voffset))
 263
 264 /*
 265  * Convert a page to/from a physical address
 266  */
 267 #define page_to_phys(page)      (__pfn_to_phys(page_to_pfn(page)))
 268 #define phys_to_page(phys)      (pfn_to_page(__phys_to_pfn(phys)))
 269
 270 /*
 271  * Note: Drivers should NOT use these.  They are the wrong
 272  * translation for translating DMA addresses.  Use the driver
 273  * DMA support - see dma-mapping.h.
 274  */
 275 #define virt_to_phys virt_to_phys
 276 static inline phys_addr_t virt_to_phys(const volatile void *x)
 277 {
 278         return __virt_to_phys((unsigned long)(x));
 279 }
 280
 281 #define phys_to_virt phys_to_virt
 282 static inline void *phys_to_virt(phys_addr_t x)
 283 {
 284         return (void *)(__phys_to_virt(x));
 285 }
 286
 287 /*
 288  * Drivers should NOT use these either.
 289  */
 290 #define __pa(x)                 __virt_to_phys((unsigned long)(x))
 291 #define __pa_symbol(x)          __phys_addr_symbol(RELOC_HIDE((unsigned long)(x), 0))
 292 #define __pa_nodebug(x)         __virt_to_phys_nodebug((unsigned long)(x))
 293 #define __va(x)                 ((void *)__phys_to_virt((phys_addr_t)(x)))
 294 #define pfn_to_kaddr(pfn)       __va((pfn) << PAGE_SHIFT)
 295 #define virt_to_pfn(x)      __phys_to_pfn(__virt_to_phys((unsigned long)(x)))
 296 #define sym_to_pfn(x)       __phys_to_pfn(__pa_symbol(x))
 297
 298 /*
 299  *  virt_to_page(k)     convert a _valid_ virtual address to struct page *
 300  *  virt_addr_valid(k)  indicates whether a virtual address is valid
 301  */
 302 #define ARCH_PFN_OFFSET         ((unsigned long)PHYS_PFN_OFFSET)
 303
 304 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
 305 #define virt_to_page(kaddr)     pfn_to_page(__pa(kaddr) >> PAGE_SHIFT)
 306 #define _virt_addr_valid(kaddr) pfn_valid(__pa(kaddr) >> PAGE_SHIFT)
 307 #else
 308 #define __virt_to_pgoff(kaddr)  (((u64)(kaddr) & ~PAGE_OFFSET) / PAGE_SIZE * sizeof(struct page))
 309 #define __page_to_voff(kaddr)   (((u64)(kaddr) & ~VMEMMAP_START) * PAGE_SIZE / sizeof(struct page))
 310
 311 #define page_to_virt(page)      ((void *)((__page_to_voff(page)) | PAGE_OFFSET))
 312 #define virt_to_page(vaddr)     ((struct page *)((__virt_to_pgoff(vaddr)) | VMEMMAP_START))
 313
 314 #define _virt_addr_valid(kaddr) pfn_valid((((u64)(kaddr) & ~PAGE_OFFSET) \
 315                                            + PHYS_OFFSET) >> PAGE_SHIFT)
 316 #endif
 317 #endif
 318
 319 #define _virt_addr_is_linear(kaddr)     (((u64)(kaddr)) >= PAGE_OFFSET)
 320 #define virt_addr_valid(kaddr)          (_virt_addr_is_linear(kaddr) && \
 321                                          _virt_addr_valid(kaddr))
 322
 323 #include <asm-generic/memory_model.h>
 324
 325 #endif