Merge tag 'arm64-fixes' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/arm64/linux
[sfrench/cifs-2.6.git] / arch / arm64 / mm / init.c
1 /*
2  * Based on arch/arm/mm/init.c
3  *
4  * Copyright (C) 1995-2005 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
20 #include <linux/kernel.h>
21 #include <linux/export.h>
22 #include <linux/errno.h>
23 #include <linux/swap.h>
24 #include <linux/init.h>
25 #include <linux/cache.h>
26 #include <linux/mman.h>
27 #include <linux/nodemask.h>
28 #include <linux/initrd.h>
29 #include <linux/gfp.h>
30 #include <linux/memblock.h>
31 #include <linux/sort.h>
32 #include <linux/of.h>
33 #include <linux/of_fdt.h>
34 #include <linux/dma-mapping.h>
35 #include <linux/dma-contiguous.h>
36 #include <linux/efi.h>
37 #include <linux/swiotlb.h>
38 #include <linux/vmalloc.h>
39 #include <linux/mm.h>
40 #include <linux/kexec.h>
41 #include <linux/crash_dump.h>
42
43 #include <asm/boot.h>
44 #include <asm/fixmap.h>
45 #include <asm/kasan.h>
46 #include <asm/kernel-pgtable.h>
47 #include <asm/memory.h>
48 #include <asm/numa.h>
49 #include <asm/sections.h>
50 #include <asm/setup.h>
51 #include <asm/sizes.h>
52 #include <asm/tlb.h>
53 #include <asm/alternative.h>
54
55 /*
56  * We need to be able to catch inadvertent references to memstart_addr
57  * that occur (potentially in generic code) before arm64_memblock_init()
58  * executes, which assigns it its actual value. So use a default value
59  * that cannot be mistaken for a real physical address.
60  */
61 s64 memstart_addr __ro_after_init = -1;
62 EXPORT_SYMBOL(memstart_addr);
63
64 phys_addr_t arm64_dma_phys_limit __ro_after_init;
65
66 #ifdef CONFIG_KEXEC_CORE
67 /*
68  * reserve_crashkernel() - reserves memory for crash kernel
69  *
70  * This function reserves memory area given in "crashkernel=" kernel command
71  * line parameter. The memory reserved is used by dump capture kernel when
72  * primary kernel is crashing.
73  */
74 static void __init reserve_crashkernel(void)
75 {
76         unsigned long long crash_base, crash_size;
77         int ret;
78
79         ret = parse_crashkernel(boot_command_line, memblock_phys_mem_size(),
80                                 &crash_size, &crash_base);
81         /* no crashkernel= or invalid value specified */
82         if (ret || !crash_size)
83                 return;
84
85         crash_size = PAGE_ALIGN(crash_size);
86
87         if (crash_base == 0) {
88                 /* Current arm64 boot protocol requires 2MB alignment */
89                 crash_base = memblock_find_in_range(0, ARCH_LOW_ADDRESS_LIMIT,
90                                 crash_size, SZ_2M);
91                 if (crash_base == 0) {
92                         pr_warn("cannot allocate crashkernel (size:0x%llx)\n",
93                                 crash_size);
94                         return;
95                 }
96         } else {
97                 /* User specifies base address explicitly. */
98                 if (!memblock_is_region_memory(crash_base, crash_size)) {
99                         pr_warn("cannot reserve crashkernel: region is not memory\n");
100                         return;
101                 }
102
103                 if (memblock_is_region_reserved(crash_base, crash_size)) {
104                         pr_warn("cannot reserve crashkernel: region overlaps reserved memory\n");
105                         return;
106                 }
107
108                 if (!IS_ALIGNED(crash_base, SZ_2M)) {
109                         pr_warn("cannot reserve crashkernel: base address is not 2MB aligned\n");
110                         return;
111                 }
112         }
113         memblock_reserve(crash_base, crash_size);
114
115         pr_info("crashkernel reserved: 0x%016llx - 0x%016llx (%lld MB)\n",
116                 crash_base, crash_base + crash_size, crash_size >> 20);
117
118         crashk_res.start = crash_base;
119         crashk_res.end = crash_base + crash_size - 1;
120 }
121
122 static void __init kexec_reserve_crashkres_pages(void)
123 {
124 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
125         phys_addr_t addr;
126         struct page *page;
127
128         if (!crashk_res.end)
129                 return;
130
131         /*
132          * To reduce the size of hibernation image, all the pages are
133          * marked as Reserved initially.
134          */
135         for (addr = crashk_res.start; addr < (crashk_res.end + 1);
136                         addr += PAGE_SIZE) {
137                 page = phys_to_page(addr);
138                 SetPageReserved(page);
139         }
140 #endif
141 }
142 #else
143 static void __init reserve_crashkernel(void)
144 {
145 }
146
147 static void __init kexec_reserve_crashkres_pages(void)
148 {
149 }
150 #endif /* CONFIG_KEXEC_CORE */
151
152 #ifdef CONFIG_CRASH_DUMP
153 static int __init early_init_dt_scan_elfcorehdr(unsigned long node,
154                 const char *uname, int depth, void *data)
155 {
156         const __be32 *reg;
157         int len;
158
159         if (depth != 1 || strcmp(uname, "chosen") != 0)
160                 return 0;
161
162         reg = of_get_flat_dt_prop(node, "linux,elfcorehdr", &len);
163         if (!reg || (len < (dt_root_addr_cells + dt_root_size_cells)))
164                 return 1;
165
166         elfcorehdr_addr = dt_mem_next_cell(dt_root_addr_cells, &reg);
167         elfcorehdr_size = dt_mem_next_cell(dt_root_size_cells, &reg);
168
169         return 1;
170 }
171
172 /*
173  * reserve_elfcorehdr() - reserves memory for elf core header
174  *
175  * This function reserves the memory occupied by an elf core header
176  * described in the device tree. This region contains all the
177  * information about primary kernel's core image and is used by a dump
178  * capture kernel to access the system memory on primary kernel.
179  */
180 static void __init reserve_elfcorehdr(void)
181 {
182         of_scan_flat_dt(early_init_dt_scan_elfcorehdr, NULL);
183
184         if (!elfcorehdr_size)
185                 return;
186
187         if (memblock_is_region_reserved(elfcorehdr_addr, elfcorehdr_size)) {
188                 pr_warn("elfcorehdr is overlapped\n");
189                 return;
190         }
191
192         memblock_reserve(elfcorehdr_addr, elfcorehdr_size);
193
194         pr_info("Reserving %lldKB of memory at 0x%llx for elfcorehdr\n",
195                 elfcorehdr_size >> 10, elfcorehdr_addr);
196 }
197 #else
198 static void __init reserve_elfcorehdr(void)
199 {
200 }
201 #endif /* CONFIG_CRASH_DUMP */
202 /*
203  * Return the maximum physical address for ZONE_DMA32 (DMA_BIT_MASK(32)). It
204  * currently assumes that for memory starting above 4G, 32-bit devices will
205  * use a DMA offset.
206  */
207 static phys_addr_t __init max_zone_dma_phys(void)
208 {
209         phys_addr_t offset = memblock_start_of_DRAM() & GENMASK_ULL(63, 32);
210         return min(offset + (1ULL << 32), memblock_end_of_DRAM());
211 }
212
213 #ifdef CONFIG_NUMA
214
215 static void __init zone_sizes_init(unsigned long min, unsigned long max)
216 {
217         unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES]  = {0};
218
219         if (IS_ENABLED(CONFIG_ZONE_DMA32))
220                 max_zone_pfns[ZONE_DMA32] = PFN_DOWN(max_zone_dma_phys());
221         max_zone_pfns[ZONE_NORMAL] = max;
222
223         free_area_init_nodes(max_zone_pfns);
224 }
225
226 #else
227
228 static void __init zone_sizes_init(unsigned long min, unsigned long max)
229 {
230         struct memblock_region *reg;
231         unsigned long zone_size[MAX_NR_ZONES], zhole_size[MAX_NR_ZONES];
232         unsigned long max_dma = min;
233
234         memset(zone_size, 0, sizeof(zone_size));
235
236         /* 4GB maximum for 32-bit only capable devices */
237 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
238         max_dma = PFN_DOWN(arm64_dma_phys_limit);
239         zone_size[ZONE_DMA32] = max_dma - min;
240 #endif
241         zone_size[ZONE_NORMAL] = max - max_dma;
242
243         memcpy(zhole_size, zone_size, sizeof(zhole_size));
244
245         for_each_memblock(memory, reg) {
246                 unsigned long start = memblock_region_memory_base_pfn(reg);
247                 unsigned long end = memblock_region_memory_end_pfn(reg);
248
249                 if (start >= max)
250                         continue;
251
252 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
253                 if (start < max_dma) {
254                         unsigned long dma_end = min(end, max_dma);
255                         zhole_size[ZONE_DMA32] -= dma_end - start;
256                 }
257 #endif
258                 if (end > max_dma) {
259                         unsigned long normal_end = min(end, max);
260                         unsigned long normal_start = max(start, max_dma);
261                         zhole_size[ZONE_NORMAL] -= normal_end - normal_start;
262                 }
263         }
264
265         free_area_init_node(0, zone_size, min, zhole_size);
266 }
267
268 #endif /* CONFIG_NUMA */
269
270 int pfn_valid(unsigned long pfn)
271 {
272         phys_addr_t addr = pfn << PAGE_SHIFT;
273
274         if ((addr >> PAGE_SHIFT) != pfn)
275                 return 0;
276
277 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
278         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
279                 return 0;
280
281         if (!valid_section(__nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn))))
282                 return 0;
283 #endif
284         return memblock_is_map_memory(addr);
285 }
286 EXPORT_SYMBOL(pfn_valid);
287
288 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
289 static void __init arm64_memory_present(void)
290 {
291 }
292 #else
293 static void __init arm64_memory_present(void)
294 {
295         struct memblock_region *reg;
296
297         for_each_memblock(memory, reg) {
298                 int nid = memblock_get_region_node(reg);
299
300                 memory_present(nid, memblock_region_memory_base_pfn(reg),
301                                 memblock_region_memory_end_pfn(reg));
302         }
303 }
304 #endif
305
306 static phys_addr_t memory_limit = PHYS_ADDR_MAX;
307
308 /*
309  * Limit the memory size that was specified via FDT.
310  */
311 static int __init early_mem(char *p)
312 {
313         if (!p)
314                 return 1;
315
316         memory_limit = memparse(p, &p) & PAGE_MASK;
317         pr_notice("Memory limited to %lldMB\n", memory_limit >> 20);
318
319         return 0;
320 }
321 early_param("mem", early_mem);
322
323 static int __init early_init_dt_scan_usablemem(unsigned long node,
324                 const char *uname, int depth, void *data)
325 {
326         struct memblock_region *usablemem = data;
327         const __be32 *reg;
328         int len;
329
330         if (depth != 1 || strcmp(uname, "chosen") != 0)
331                 return 0;
332
333         reg = of_get_flat_dt_prop(node, "linux,usable-memory-range", &len);
334         if (!reg || (len < (dt_root_addr_cells + dt_root_size_cells)))
335                 return 1;
336
337         usablemem->base = dt_mem_next_cell(dt_root_addr_cells, &reg);
338         usablemem->size = dt_mem_next_cell(dt_root_size_cells, &reg);
339
340         return 1;
341 }
342
343 static void __init fdt_enforce_memory_region(void)
344 {
345         struct memblock_region reg = {
346                 .size = 0,
347         };
348
349         of_scan_flat_dt(early_init_dt_scan_usablemem, &reg);
350
351         if (reg.size)
352                 memblock_cap_memory_range(reg.base, reg.size);
353 }
354
355 void __init arm64_memblock_init(void)
356 {
357         const s64 linear_region_size = -(s64)PAGE_OFFSET;
358
359         /* Handle linux,usable-memory-range property */
360         fdt_enforce_memory_region();
361
362         /* Remove memory above our supported physical address size */
363         memblock_remove(1ULL << PHYS_MASK_SHIFT, ULLONG_MAX);
364
365         /*
366          * Ensure that the linear region takes up exactly half of the kernel
367          * virtual address space. This way, we can distinguish a linear address
368          * from a kernel/module/vmalloc address by testing a single bit.
369          */
370         BUILD_BUG_ON(linear_region_size != BIT(VA_BITS - 1));
371
372         /*
373          * Select a suitable value for the base of physical memory.
374          */
375         memstart_addr = round_down(memblock_start_of_DRAM(),
376                                    ARM64_MEMSTART_ALIGN);
377
378         /*
379          * Remove the memory that we will not be able to cover with the
380          * linear mapping. Take care not to clip the kernel which may be
381          * high in memory.
382          */
383         memblock_remove(max_t(u64, memstart_addr + linear_region_size,
384                         __pa_symbol(_end)), ULLONG_MAX);
385         if (memstart_addr + linear_region_size < memblock_end_of_DRAM()) {
386                 /* ensure that memstart_addr remains sufficiently aligned */
387                 memstart_addr = round_up(memblock_end_of_DRAM() - linear_region_size,
388                                          ARM64_MEMSTART_ALIGN);
389                 memblock_remove(0, memstart_addr);
390         }
391
392         /*
393          * Apply the memory limit if it was set. Since the kernel may be loaded
394          * high up in memory, add back the kernel region that must be accessible
395          * via the linear mapping.
396          */
397         if (memory_limit != PHYS_ADDR_MAX) {
398                 memblock_mem_limit_remove_map(memory_limit);
399                 memblock_add(__pa_symbol(_text), (u64)(_end - _text));
400         }
401
402         if (IS_ENABLED(CONFIG_BLK_DEV_INITRD) && phys_initrd_size) {
403                 /*
404                  * Add back the memory we just removed if it results in the
405                  * initrd to become inaccessible via the linear mapping.
406                  * Otherwise, this is a no-op
407                  */
408                 u64 base = phys_initrd_start & PAGE_MASK;
409                 u64 size = PAGE_ALIGN(phys_initrd_size);
410
411                 /*
412                  * We can only add back the initrd memory if we don't end up
413                  * with more memory than we can address via the linear mapping.
414                  * It is up to the bootloader to position the kernel and the
415                  * initrd reasonably close to each other (i.e., within 32 GB of
416                  * each other) so that all granule/#levels combinations can
417                  * always access both.
418                  */
419                 if (WARN(base < memblock_start_of_DRAM() ||
420                          base + size > memblock_start_of_DRAM() +
421                                        linear_region_size,
422                         "initrd not fully accessible via the linear mapping -- please check your bootloader ...\n")) {
423                         initrd_start = 0;
424                 } else {
425                         memblock_remove(base, size); /* clear MEMBLOCK_ flags */
426                         memblock_add(base, size);
427                         memblock_reserve(base, size);
428                 }
429         }
430
431         if (IS_ENABLED(CONFIG_RANDOMIZE_BASE)) {
432                 extern u16 memstart_offset_seed;
433                 u64 range = linear_region_size -
434                             (memblock_end_of_DRAM() - memblock_start_of_DRAM());
435
436                 /*
437                  * If the size of the linear region exceeds, by a sufficient
438                  * margin, the size of the region that the available physical
439                  * memory spans, randomize the linear region as well.
440                  */
441                 if (memstart_offset_seed > 0 && range >= ARM64_MEMSTART_ALIGN) {
442                         range /= ARM64_MEMSTART_ALIGN;
443                         memstart_addr -= ARM64_MEMSTART_ALIGN *
444                                          ((range * memstart_offset_seed) >> 16);
445                 }
446         }
447
448         /*
449          * Register the kernel text, kernel data, initrd, and initial
450          * pagetables with memblock.
451          */
452         memblock_reserve(__pa_symbol(_text), _end - _text);
453         if (IS_ENABLED(CONFIG_BLK_DEV_INITRD) && phys_initrd_size) {
454                 /* the generic initrd code expects virtual addresses */
455                 initrd_start = __phys_to_virt(phys_initrd_start);
456                 initrd_end = initrd_start + phys_initrd_size;
457         }
458
459         early_init_fdt_scan_reserved_mem();
460
461         /* 4GB maximum for 32-bit only capable devices */
462         if (IS_ENABLED(CONFIG_ZONE_DMA32))
463                 arm64_dma_phys_limit = max_zone_dma_phys();
464         else
465                 arm64_dma_phys_limit = PHYS_MASK + 1;
466
467         reserve_crashkernel();
468
469         reserve_elfcorehdr();
470
471         high_memory = __va(memblock_end_of_DRAM() - 1) + 1;
472
473         dma_contiguous_reserve(arm64_dma_phys_limit);
474 }
475
476 void __init bootmem_init(void)
477 {
478         unsigned long min, max;
479
480         min = PFN_UP(memblock_start_of_DRAM());
481         max = PFN_DOWN(memblock_end_of_DRAM());
482
483         early_memtest(min << PAGE_SHIFT, max << PAGE_SHIFT);
484
485         max_pfn = max_low_pfn = max;
486
487         arm64_numa_init();
488         /*
489          * Sparsemem tries to allocate bootmem in memory_present(), so must be
490          * done after the fixed reservations.
491          */
492         arm64_memory_present();
493
494         sparse_init();
495         zone_sizes_init(min, max);
496
497         memblock_dump_all();
498 }
499
500 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
501 static inline void free_memmap(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
502 {
503         struct page *start_pg, *end_pg;
504         unsigned long pg, pgend;
505
506         /*
507          * Convert start_pfn/end_pfn to a struct page pointer.
508          */
509         start_pg = pfn_to_page(start_pfn - 1) + 1;
510         end_pg = pfn_to_page(end_pfn - 1) + 1;
511
512         /*
513          * Convert to physical addresses, and round start upwards and end
514          * downwards.
515          */
516         pg = (unsigned long)PAGE_ALIGN(__pa(start_pg));
517         pgend = (unsigned long)__pa(end_pg) & PAGE_MASK;
518
519         /*
520          * If there are free pages between these, free the section of the
521          * memmap array.
522          */
523         if (pg < pgend)
524                 memblock_free(pg, pgend - pg);
525 }
526
527 /*
528  * The mem_map array can get very big. Free the unused area of the memory map.
529  */
530 static void __init free_unused_memmap(void)
531 {
532         unsigned long start, prev_end = 0;
533         struct memblock_region *reg;
534
535         for_each_memblock(memory, reg) {
536                 start = __phys_to_pfn(reg->base);
537
538 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
539                 /*
540                  * Take care not to free memmap entries that don't exist due
541                  * to SPARSEMEM sections which aren't present.
542                  */
543                 start = min(start, ALIGN(prev_end, PAGES_PER_SECTION));
544 #endif
545                 /*
546                  * If we had a previous bank, and there is a space between the
547                  * current bank and the previous, free it.
548                  */
549                 if (prev_end && prev_end < start)
550                         free_memmap(prev_end, start);
551
552                 /*
553                  * Align up here since the VM subsystem insists that the
554                  * memmap entries are valid from the bank end aligned to
555                  * MAX_ORDER_NR_PAGES.
556                  */
557                 prev_end = ALIGN(__phys_to_pfn(reg->base + reg->size),
558                                  MAX_ORDER_NR_PAGES);
559         }
560
561 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
562         if (!IS_ALIGNED(prev_end, PAGES_PER_SECTION))
563                 free_memmap(prev_end, ALIGN(prev_end, PAGES_PER_SECTION));
564 #endif
565 }
566 #endif  /* !CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP */
567
568 /*
569  * mem_init() marks the free areas in the mem_map and tells us how much memory
570  * is free.  This is done after various parts of the system have claimed their
571  * memory after the kernel image.
572  */
573 void __init mem_init(void)
574 {
575         if (swiotlb_force == SWIOTLB_FORCE ||
576             max_pfn > (arm64_dma_phys_limit >> PAGE_SHIFT))
577                 swiotlb_init(1);
578         else
579                 swiotlb_force = SWIOTLB_NO_FORCE;
580
581         set_max_mapnr(pfn_to_page(max_pfn) - mem_map);
582
583 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
584         free_unused_memmap();
585 #endif
586         /* this will put all unused low memory onto the freelists */
587         memblock_free_all();
588
589         kexec_reserve_crashkres_pages();
590
591         mem_init_print_info(NULL);
592
593         /*
594          * Check boundaries twice: Some fundamental inconsistencies can be
595          * detected at build time already.
596          */
597 #ifdef CONFIG_COMPAT
598         BUILD_BUG_ON(TASK_SIZE_32 > DEFAULT_MAP_WINDOW_64);
599 #endif
600
601         if (PAGE_SIZE >= 16384 && get_num_physpages() <= 128) {
602                 extern int sysctl_overcommit_memory;
603                 /*
604                  * On a machine this small we won't get anywhere without
605                  * overcommit, so turn it on by default.
606                  */
607                 sysctl_overcommit_memory = OVERCOMMIT_ALWAYS;
608         }
609 }
610
611 void free_initmem(void)
612 {
613         free_reserved_area(lm_alias(__init_begin),
614                            lm_alias(__init_end),
615                            0, "unused kernel");
616         /*
617          * Unmap the __init region but leave the VM area in place. This
618          * prevents the region from being reused for kernel modules, which
619          * is not supported by kallsyms.
620          */
621         unmap_kernel_range((u64)__init_begin, (u64)(__init_end - __init_begin));
622 }
623
624 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
625
626 static int keep_initrd __initdata;
627
628 void __init free_initrd_mem(unsigned long start, unsigned long end)
629 {
630         if (!keep_initrd) {
631                 free_reserved_area((void *)start, (void *)end, 0, "initrd");
632                 memblock_free(__virt_to_phys(start), end - start);
633         }
634 }
635
636 static int __init keepinitrd_setup(char *__unused)
637 {
638         keep_initrd = 1;
639         return 1;
640 }
641
642 __setup("keepinitrd", keepinitrd_setup);
643 #endif
644
645 /*
646  * Dump out memory limit information on panic.
647  */
648 static int dump_mem_limit(struct notifier_block *self, unsigned long v, void *p)
649 {
650         if (memory_limit != PHYS_ADDR_MAX) {
651                 pr_emerg("Memory Limit: %llu MB\n", memory_limit >> 20);
652         } else {
653                 pr_emerg("Memory Limit: none\n");
654         }
655         return 0;
656 }
657
658 static struct notifier_block mem_limit_notifier = {
659         .notifier_call = dump_mem_limit,
660 };
661
662 static int __init register_mem_limit_dumper(void)
663 {
664         atomic_notifier_chain_register(&panic_notifier_list,
665                                        &mem_limit_notifier);
666         return 0;
667 }
668 __initcall(register_mem_limit_dumper);