arch/arm64/mm/mmu.c

   1 /*
   2  * Based on arch/arm/mm/mmu.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/cache.h>
  21 #include <linux/export.h>
  22 #include <linux/kernel.h>
  23 #include <linux/errno.h>
  24 #include <linux/init.h>
  25 #include <linux/ioport.h>
  26 #include <linux/kexec.h>
  27 #include <linux/libfdt.h>
  28 #include <linux/mman.h>
  29 #include <linux/nodemask.h>
  30 #include <linux/memblock.h>
  31 #include <linux/fs.h>
  32 #include <linux/io.h>
  33 #include <linux/mm.h>
  34 #include <linux/vmalloc.h>
  35
  36 #include <asm/barrier.h>
  37 #include <asm/cputype.h>
  38 #include <asm/fixmap.h>
  39 #include <asm/kasan.h>
  40 #include <asm/kernel-pgtable.h>
  41 #include <asm/sections.h>
  42 #include <asm/setup.h>
  43 #include <asm/sizes.h>
  44 #include <asm/tlb.h>
  45 #include <asm/memblock.h>
  46 #include <asm/mmu_context.h>
  47 #include <asm/ptdump.h>
  48 #include <asm/tlbflush.h>
  49
  50 #define NO_BLOCK_MAPPINGS       BIT(0)
  51 #define NO_CONT_MAPPINGS        BIT(1)
  52
  53 u64 idmap_t0sz = TCR_T0SZ(VA_BITS);
  54 u64 idmap_ptrs_per_pgd = PTRS_PER_PGD;
  55 u64 vabits_user __ro_after_init;
  56 EXPORT_SYMBOL(vabits_user);
  57
  58 u64 kimage_voffset __ro_after_init;
  59 EXPORT_SYMBOL(kimage_voffset);
  60
  61 /*
  62  * Empty_zero_page is a special page that is used for zero-initialized data
  63  * and COW.
  64  */
  65 unsigned long empty_zero_page[PAGE_SIZE / sizeof(unsigned long)] __page_aligned_bss;
  66 EXPORT_SYMBOL(empty_zero_page);
  67
  68 static pte_t bm_pte[PTRS_PER_PTE] __page_aligned_bss;
  69 static pmd_t bm_pmd[PTRS_PER_PMD] __page_aligned_bss __maybe_unused;
  70 static pud_t bm_pud[PTRS_PER_PUD] __page_aligned_bss __maybe_unused;
  71
  72 static DEFINE_SPINLOCK(swapper_pgdir_lock);
  73
  74 void set_swapper_pgd(pgd_t *pgdp, pgd_t pgd)
  75 {
  76         pgd_t *fixmap_pgdp;
  77
  78         spin_lock(&swapper_pgdir_lock);
  79         fixmap_pgdp = pgd_set_fixmap(__pa_symbol(pgdp));
  80         WRITE_ONCE(*fixmap_pgdp, pgd);
  81         /*
  82          * We need dsb(ishst) here to ensure the page-table-walker sees
  83          * our new entry before set_p?d() returns. The fixmap's
  84          * flush_tlb_kernel_range() via clear_fixmap() does this for us.
  85          */
  86         pgd_clear_fixmap();
  87         spin_unlock(&swapper_pgdir_lock);
  88 }
  89
  90 pgprot_t phys_mem_access_prot(struct file *file, unsigned long pfn,
  91                               unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
  92 {
  93         if (!pfn_valid(pfn))
  94                 return pgprot_noncached(vma_prot);
  95         else if (file->f_flags & O_SYNC)
  96                 return pgprot_writecombine(vma_prot);
  97         return vma_prot;
  98 }
  99 EXPORT_SYMBOL(phys_mem_access_prot);
 100
 101 static phys_addr_t __init early_pgtable_alloc(void)
 102 {
 103         phys_addr_t phys;
 104         void *ptr;
 105
 106         phys = memblock_phys_alloc(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
 107
 108         /*
 109          * The FIX_{PGD,PUD,PMD} slots may be in active use, but the FIX_PTE
 110          * slot will be free, so we can (ab)use the FIX_PTE slot to initialise
 111          * any level of table.
 112          */
 113         ptr = pte_set_fixmap(phys);
 114
 115         memset(ptr, 0, PAGE_SIZE);
 116
 117         /*
 118          * Implicit barriers also ensure the zeroed page is visible to the page
 119          * table walker
 120          */
 121         pte_clear_fixmap();
 122
 123         return phys;
 124 }
 125
 126 static bool pgattr_change_is_safe(u64 old, u64 new)
 127 {
 128         /*
 129          * The following mapping attributes may be updated in live
 130          * kernel mappings without the need for break-before-make.
 131          */
 132         static const pteval_t mask = PTE_PXN | PTE_RDONLY | PTE_WRITE | PTE_NG;
 133
 134         /* creating or taking down mappings is always safe */
 135         if (old == 0 || new == 0)
 136                 return true;
 137
 138         /* live contiguous mappings may not be manipulated at all */
 139         if ((old | new) & PTE_CONT)
 140                 return false;
 141
 142         /* Transitioning from Non-Global to Global is unsafe */
 143         if (old & ~new & PTE_NG)
 144                 return false;
 145
 146         return ((old ^ new) & ~mask) == 0;
 147 }
 148
 149 static void init_pte(pmd_t *pmdp, unsigned long addr, unsigned long end,
 150                      phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
 151 {
 152         pte_t *ptep;
 153
 154         ptep = pte_set_fixmap_offset(pmdp, addr);
 155         do {
 156                 pte_t old_pte = READ_ONCE(*ptep);
 157
 158                 set_pte(ptep, pfn_pte(__phys_to_pfn(phys), prot));
 159
 160                 /*
 161                  * After the PTE entry has been populated once, we
 162                  * only allow updates to the permission attributes.
 163                  */
 164                 BUG_ON(!pgattr_change_is_safe(pte_val(old_pte),
 165                                               READ_ONCE(pte_val(*ptep))));
 166
 167                 phys += PAGE_SIZE;
 168         } while (ptep++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
 169
 170         pte_clear_fixmap();
 171 }
 172
 173 static void alloc_init_cont_pte(pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
 174                                 unsigned long end, phys_addr_t phys,
 175                                 pgprot_t prot,
 176                                 phys_addr_t (*pgtable_alloc)(void),
 177                                 int flags)
 178 {
 179         unsigned long next;
 180         pmd_t pmd = READ_ONCE(*pmdp);
 181
 182         BUG_ON(pmd_sect(pmd));
 183         if (pmd_none(pmd)) {
 184                 phys_addr_t pte_phys;
 185                 BUG_ON(!pgtable_alloc);
 186                 pte_phys = pgtable_alloc();
 187                 __pmd_populate(pmdp, pte_phys, PMD_TYPE_TABLE);
 188                 pmd = READ_ONCE(*pmdp);
 189         }
 190         BUG_ON(pmd_bad(pmd));
 191
 192         do {
 193                 pgprot_t __prot = prot;
 194
 195                 next = pte_cont_addr_end(addr, end);
 196
 197                 /* use a contiguous mapping if the range is suitably aligned */
 198                 if ((((addr | next | phys) & ~CONT_PTE_MASK) == 0) &&
 199                     (flags & NO_CONT_MAPPINGS) == 0)
 200                         __prot = __pgprot(pgprot_val(prot) | PTE_CONT);
 201
 202                 init_pte(pmdp, addr, next, phys, __prot);
 203
 204                 phys += next - addr;
 205         } while (addr = next, addr != end);
 206 }
 207
 208 static void init_pmd(pud_t *pudp, unsigned long addr, unsigned long end,
 209                      phys_addr_t phys, pgprot_t prot,
 210                      phys_addr_t (*pgtable_alloc)(void), int flags)
 211 {
 212         unsigned long next;
 213         pmd_t *pmdp;
 214
 215         pmdp = pmd_set_fixmap_offset(pudp, addr);
 216         do {
 217                 pmd_t old_pmd = READ_ONCE(*pmdp);
 218
 219                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 220
 221                 /* try section mapping first */
 222                 if (((addr | next | phys) & ~SECTION_MASK) == 0 &&
 223                     (flags & NO_BLOCK_MAPPINGS) == 0) {
 224                         pmd_set_huge(pmdp, phys, prot);
 225
 226                         /*
 227                          * After the PMD entry has been populated once, we
 228                          * only allow updates to the permission attributes.
 229                          */
 230                         BUG_ON(!pgattr_change_is_safe(pmd_val(old_pmd),
 231                                                       READ_ONCE(pmd_val(*pmdp))));
 232                 } else {
 233                         alloc_init_cont_pte(pmdp, addr, next, phys, prot,
 234                                             pgtable_alloc, flags);
 235
 236                         BUG_ON(pmd_val(old_pmd) != 0 &&
 237                                pmd_val(old_pmd) != READ_ONCE(pmd_val(*pmdp)));
 238                 }
 239                 phys += next - addr;
 240         } while (pmdp++, addr = next, addr != end);
 241
 242         pmd_clear_fixmap();
 243 }
 244
 245 static void alloc_init_cont_pmd(pud_t *pudp, unsigned long addr,
 246                                 unsigned long end, phys_addr_t phys,
 247                                 pgprot_t prot,
 248                                 phys_addr_t (*pgtable_alloc)(void), int flags)
 249 {
 250         unsigned long next;
 251         pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
 252
 253         /*
 254          * Check for initial section mappings in the pgd/pud.
 255          */
 256         BUG_ON(pud_sect(pud));
 257         if (pud_none(pud)) {
 258                 phys_addr_t pmd_phys;
 259                 BUG_ON(!pgtable_alloc);
 260                 pmd_phys = pgtable_alloc();
 261                 __pud_populate(pudp, pmd_phys, PUD_TYPE_TABLE);
 262                 pud = READ_ONCE(*pudp);
 263         }
 264         BUG_ON(pud_bad(pud));
 265
 266         do {
 267                 pgprot_t __prot = prot;
 268
 269                 next = pmd_cont_addr_end(addr, end);
 270
 271                 /* use a contiguous mapping if the range is suitably aligned */
 272                 if ((((addr | next | phys) & ~CONT_PMD_MASK) == 0) &&
 273                     (flags & NO_CONT_MAPPINGS) == 0)
 274                         __prot = __pgprot(pgprot_val(prot) | PTE_CONT);
 275
 276                 init_pmd(pudp, addr, next, phys, __prot, pgtable_alloc, flags);
 277
 278                 phys += next - addr;
 279         } while (addr = next, addr != end);
 280 }
 281
 282 static inline bool use_1G_block(unsigned long addr, unsigned long next,
 283                         unsigned long phys)
 284 {
 285         if (PAGE_SHIFT != 12)
 286                 return false;
 287
 288         if (((addr | next | phys) & ~PUD_MASK) != 0)
 289                 return false;
 290
 291         return true;
 292 }
 293
 294 static void alloc_init_pud(pgd_t *pgdp, unsigned long addr, unsigned long end,
 295                            phys_addr_t phys, pgprot_t prot,
 296                            phys_addr_t (*pgtable_alloc)(void),
 297                            int flags)
 298 {
 299         unsigned long next;
 300         pud_t *pudp;
 301         pgd_t pgd = READ_ONCE(*pgdp);
 302
 303         if (pgd_none(pgd)) {
 304                 phys_addr_t pud_phys;
 305                 BUG_ON(!pgtable_alloc);
 306                 pud_phys = pgtable_alloc();
 307                 __pgd_populate(pgdp, pud_phys, PUD_TYPE_TABLE);
 308                 pgd = READ_ONCE(*pgdp);
 309         }
 310         BUG_ON(pgd_bad(pgd));
 311
 312         pudp = pud_set_fixmap_offset(pgdp, addr);
 313         do {
 314                 pud_t old_pud = READ_ONCE(*pudp);
 315
 316                 next = pud_addr_end(addr, end);
 317
 318                 /*
 319                  * For 4K granule only, attempt to put down a 1GB block
 320                  */
 321                 if (use_1G_block(addr, next, phys) &&
 322                     (flags & NO_BLOCK_MAPPINGS) == 0) {
 323                         pud_set_huge(pudp, phys, prot);
 324
 325                         /*
 326                          * After the PUD entry has been populated once, we
 327                          * only allow updates to the permission attributes.
 328                          */
 329                         BUG_ON(!pgattr_change_is_safe(pud_val(old_pud),
 330                                                       READ_ONCE(pud_val(*pudp))));
 331                 } else {
 332                         alloc_init_cont_pmd(pudp, addr, next, phys, prot,
 333                                             pgtable_alloc, flags);
 334
 335                         BUG_ON(pud_val(old_pud) != 0 &&
 336                                pud_val(old_pud) != READ_ONCE(pud_val(*pudp)));
 337                 }
 338                 phys += next - addr;
 339         } while (pudp++, addr = next, addr != end);
 340
 341         pud_clear_fixmap();
 342 }
 343
 344 static void __create_pgd_mapping(pgd_t *pgdir, phys_addr_t phys,
 345                                  unsigned long virt, phys_addr_t size,
 346                                  pgprot_t prot,
 347                                  phys_addr_t (*pgtable_alloc)(void),
 348                                  int flags)
 349 {
 350         unsigned long addr, length, end, next;
 351         pgd_t *pgdp = pgd_offset_raw(pgdir, virt);
 352
 353         /*
 354          * If the virtual and physical address don't have the same offset
 355          * within a page, we cannot map the region as the caller expects.
 356          */
 357         if (WARN_ON((phys ^ virt) & ~PAGE_MASK))
 358                 return;
 359
 360         phys &= PAGE_MASK;
 361         addr = virt & PAGE_MASK;
 362         length = PAGE_ALIGN(size + (virt & ~PAGE_MASK));
 363
 364         end = addr + length;
 365         do {
 366                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 367                 alloc_init_pud(pgdp, addr, next, phys, prot, pgtable_alloc,
 368                                flags);
 369                 phys += next - addr;
 370         } while (pgdp++, addr = next, addr != end);
 371 }
 372
 373 static phys_addr_t pgd_pgtable_alloc(void)
 374 {
 375         void *ptr = (void *)__get_free_page(PGALLOC_GFP);
 376         if (!ptr || !pgtable_page_ctor(virt_to_page(ptr)))
 377                 BUG();
 378
 379         /* Ensure the zeroed page is visible to the page table walker */
 380         dsb(ishst);
 381         return __pa(ptr);
 382 }
 383
 384 /*
 385  * This function can only be used to modify existing table entries,
 386  * without allocating new levels of table. Note that this permits the
 387  * creation of new section or page entries.
 388  */
 389 static void __init create_mapping_noalloc(phys_addr_t phys, unsigned long virt,
 390                                   phys_addr_t size, pgprot_t prot)
 391 {
 392         if (virt < VMALLOC_START) {
 393                 pr_warn("BUG: not creating mapping for %pa at 0x%016lx - outside kernel range\n",
 394                         &phys, virt);
 395                 return;
 396         }
 397         __create_pgd_mapping(init_mm.pgd, phys, virt, size, prot, NULL,
 398                              NO_CONT_MAPPINGS);
 399 }
 400
 401 void __init create_pgd_mapping(struct mm_struct *mm, phys_addr_t phys,
 402                                unsigned long virt, phys_addr_t size,
 403                                pgprot_t prot, bool page_mappings_only)
 404 {
 405         int flags = 0;
 406
 407         BUG_ON(mm == &init_mm);
 408
 409         if (page_mappings_only)
 410                 flags = NO_BLOCK_MAPPINGS | NO_CONT_MAPPINGS;
 411
 412         __create_pgd_mapping(mm->pgd, phys, virt, size, prot,
 413                              pgd_pgtable_alloc, flags);
 414 }
 415
 416 static void update_mapping_prot(phys_addr_t phys, unsigned long virt,
 417                                 phys_addr_t size, pgprot_t prot)
 418 {
 419         if (virt < VMALLOC_START) {
 420                 pr_warn("BUG: not updating mapping for %pa at 0x%016lx - outside kernel range\n",
 421                         &phys, virt);
 422                 return;
 423         }
 424
 425         __create_pgd_mapping(init_mm.pgd, phys, virt, size, prot, NULL,
 426                              NO_CONT_MAPPINGS);
 427
 428         /* flush the TLBs after updating live kernel mappings */
 429         flush_tlb_kernel_range(virt, virt + size);
 430 }
 431
 432 static void __init __map_memblock(pgd_t *pgdp, phys_addr_t start,
 433                                   phys_addr_t end, pgprot_t prot, int flags)
 434 {
 435         __create_pgd_mapping(pgdp, start, __phys_to_virt(start), end - start,
 436                              prot, early_pgtable_alloc, flags);
 437 }
 438
 439 void __init mark_linear_text_alias_ro(void)
 440 {
 441         /*
 442          * Remove the write permissions from the linear alias of .text/.rodata
 443          */
 444         update_mapping_prot(__pa_symbol(_text), (unsigned long)lm_alias(_text),
 445                             (unsigned long)__init_begin - (unsigned long)_text,
 446                             PAGE_KERNEL_RO);
 447 }
 448
 449 static void __init map_mem(pgd_t *pgdp)
 450 {
 451         phys_addr_t kernel_start = __pa_symbol(_text);
 452         phys_addr_t kernel_end = __pa_symbol(__init_begin);
 453         struct memblock_region *reg;
 454         int flags = 0;
 455
 456         if (rodata_full || debug_pagealloc_enabled())
 457                 flags = NO_BLOCK_MAPPINGS | NO_CONT_MAPPINGS;
 458
 459         /*
 460          * Take care not to create a writable alias for the
 461          * read-only text and rodata sections of the kernel image.
 462          * So temporarily mark them as NOMAP to skip mappings in
 463          * the following for-loop
 464          */
 465         memblock_mark_nomap(kernel_start, kernel_end - kernel_start);
 466 #ifdef CONFIG_KEXEC_CORE
 467         if (crashk_res.end)
 468                 memblock_mark_nomap(crashk_res.start,
 469                                     resource_size(&crashk_res));
 470 #endif
 471
 472         /* map all the memory banks */
 473         for_each_memblock(memory, reg) {
 474                 phys_addr_t start = reg->base;
 475                 phys_addr_t end = start + reg->size;
 476
 477                 if (start >= end)
 478                         break;
 479                 if (memblock_is_nomap(reg))
 480                         continue;
 481
 482                 __map_memblock(pgdp, start, end, PAGE_KERNEL, flags);
 483         }
 484
 485         /*
 486          * Map the linear alias of the [_text, __init_begin) interval
 487          * as non-executable now, and remove the write permission in
 488          * mark_linear_text_alias_ro() below (which will be called after
 489          * alternative patching has completed). This makes the contents
 490          * of the region accessible to subsystems such as hibernate,
 491          * but protects it from inadvertent modification or execution.
 492          * Note that contiguous mappings cannot be remapped in this way,
 493          * so we should avoid them here.
 494          */
 495         __map_memblock(pgdp, kernel_start, kernel_end,
 496                        PAGE_KERNEL, NO_CONT_MAPPINGS);
 497         memblock_clear_nomap(kernel_start, kernel_end - kernel_start);
 498
 499 #ifdef CONFIG_KEXEC_CORE
 500         /*
 501          * Use page-level mappings here so that we can shrink the region
 502          * in page granularity and put back unused memory to buddy system
 503          * through /sys/kernel/kexec_crash_size interface.
 504          */
 505         if (crashk_res.end) {
 506                 __map_memblock(pgdp, crashk_res.start, crashk_res.end + 1,
 507                                PAGE_KERNEL,
 508                                NO_BLOCK_MAPPINGS | NO_CONT_MAPPINGS);
 509                 memblock_clear_nomap(crashk_res.start,
 510                                      resource_size(&crashk_res));
 511         }
 512 #endif
 513 }
 514
 515 void mark_rodata_ro(void)
 516 {
 517         unsigned long section_size;
 518
 519         /*
 520          * mark .rodata as read only. Use __init_begin rather than __end_rodata
 521          * to cover NOTES and EXCEPTION_TABLE.
 522          */
 523         section_size = (unsigned long)__init_begin - (unsigned long)__start_rodata;
 524         update_mapping_prot(__pa_symbol(__start_rodata), (unsigned long)__start_rodata,
 525                             section_size, PAGE_KERNEL_RO);
 526
 527         debug_checkwx();
 528 }
 529
 530 static void __init map_kernel_segment(pgd_t *pgdp, void *va_start, void *va_end,
 531                                       pgprot_t prot, struct vm_struct *vma,
 532                                       int flags, unsigned long vm_flags)
 533 {
 534         phys_addr_t pa_start = __pa_symbol(va_start);
 535         unsigned long size = va_end - va_start;
 536
 537         BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(pa_start));
 538         BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(size));
 539
 540         __create_pgd_mapping(pgdp, pa_start, (unsigned long)va_start, size, prot,
 541                              early_pgtable_alloc, flags);
 542
 543         if (!(vm_flags & VM_NO_GUARD))
 544                 size += PAGE_SIZE;
 545
 546         vma->addr       = va_start;
 547         vma->phys_addr  = pa_start;
 548         vma->size       = size;
 549         vma->flags      = VM_MAP | vm_flags;
 550         vma->caller     = __builtin_return_address(0);
 551
 552         vm_area_add_early(vma);
 553 }
 554
 555 static int __init parse_rodata(char *arg)
 556 {
 557         int ret = strtobool(arg, &rodata_enabled);
 558         if (!ret) {
 559                 rodata_full = false;
 560                 return 0;
 561         }
 562
 563         /* permit 'full' in addition to boolean options */
 564         if (strcmp(arg, "full"))
 565                 return -EINVAL;
 566
 567         rodata_enabled = true;
 568         rodata_full = true;
 569         return 0;
 570 }
 571 early_param("rodata", parse_rodata);
 572
 573 #ifdef CONFIG_UNMAP_KERNEL_AT_EL0
 574 static int __init map_entry_trampoline(void)
 575 {
 576         pgprot_t prot = rodata_enabled ? PAGE_KERNEL_ROX : PAGE_KERNEL_EXEC;
 577         phys_addr_t pa_start = __pa_symbol(__entry_tramp_text_start);
 578
 579         /* The trampoline is always mapped and can therefore be global */
 580         pgprot_val(prot) &= ~PTE_NG;
 581
 582         /* Map only the text into the trampoline page table */
 583         memset(tramp_pg_dir, 0, PGD_SIZE);
 584         __create_pgd_mapping(tramp_pg_dir, pa_start, TRAMP_VALIAS, PAGE_SIZE,
 585                              prot, pgd_pgtable_alloc, 0);
 586
 587         /* Map both the text and data into the kernel page table */
 588         __set_fixmap(FIX_ENTRY_TRAMP_TEXT, pa_start, prot);
 589         if (IS_ENABLED(CONFIG_RANDOMIZE_BASE)) {
 590                 extern char __entry_tramp_data_start[];
 591
 592                 __set_fixmap(FIX_ENTRY_TRAMP_DATA,
 593                              __pa_symbol(__entry_tramp_data_start),
 594                              PAGE_KERNEL_RO);
 595         }
 596
 597         return 0;
 598 }
 599 core_initcall(map_entry_trampoline);
 600 #endif
 601
 602 /*
 603  * Create fine-grained mappings for the kernel.
 604  */
 605 static void __init map_kernel(pgd_t *pgdp)
 606 {
 607         static struct vm_struct vmlinux_text, vmlinux_rodata, vmlinux_inittext,
 608                                 vmlinux_initdata, vmlinux_data;
 609
 610         /*
 611          * External debuggers may need to write directly to the text
 612          * mapping to install SW breakpoints. Allow this (only) when
 613          * explicitly requested with rodata=off.
 614          */
 615         pgprot_t text_prot = rodata_enabled ? PAGE_KERNEL_ROX : PAGE_KERNEL_EXEC;
 616
 617         /*
 618          * Only rodata will be remapped with different permissions later on,
 619          * all other segments are allowed to use contiguous mappings.
 620          */
 621         map_kernel_segment(pgdp, _text, _etext, text_prot, &vmlinux_text, 0,
 622                            VM_NO_GUARD);
 623         map_kernel_segment(pgdp, __start_rodata, __inittext_begin, PAGE_KERNEL,
 624                            &vmlinux_rodata, NO_CONT_MAPPINGS, VM_NO_GUARD);
 625         map_kernel_segment(pgdp, __inittext_begin, __inittext_end, text_prot,
 626                            &vmlinux_inittext, 0, VM_NO_GUARD);
 627         map_kernel_segment(pgdp, __initdata_begin, __initdata_end, PAGE_KERNEL,
 628                            &vmlinux_initdata, 0, VM_NO_GUARD);
 629         map_kernel_segment(pgdp, _data, _end, PAGE_KERNEL, &vmlinux_data, 0, 0);
 630
 631         if (!READ_ONCE(pgd_val(*pgd_offset_raw(pgdp, FIXADDR_START)))) {
 632                 /*
 633                  * The fixmap falls in a separate pgd to the kernel, and doesn't
 634                  * live in the carveout for the swapper_pg_dir. We can simply
 635                  * re-use the existing dir for the fixmap.
 636                  */
 637                 set_pgd(pgd_offset_raw(pgdp, FIXADDR_START),
 638                         READ_ONCE(*pgd_offset_k(FIXADDR_START)));
 639         } else if (CONFIG_PGTABLE_LEVELS > 3) {
 640                 /*
 641                  * The fixmap shares its top level pgd entry with the kernel
 642                  * mapping. This can really only occur when we are running
 643                  * with 16k/4 levels, so we can simply reuse the pud level
 644                  * entry instead.
 645                  */
 646                 BUG_ON(!IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_16K_PAGES));
 647                 pud_populate(&init_mm,
 648                              pud_set_fixmap_offset(pgdp, FIXADDR_START),
 649                              lm_alias(bm_pmd));
 650                 pud_clear_fixmap();
 651         } else {
 652                 BUG();
 653         }
 654
 655         kasan_copy_shadow(pgdp);
 656 }
 657
 658 /*
 659  * paging_init() sets up the page tables, initialises the zone memory
 660  * maps and sets up the zero page.
 661  */
 662 void __init paging_init(void)
 663 {
 664         pgd_t *pgdp = pgd_set_fixmap(__pa_symbol(swapper_pg_dir));
 665
 666         map_kernel(pgdp);
 667         map_mem(pgdp);
 668
 669         pgd_clear_fixmap();
 670
 671         cpu_replace_ttbr1(lm_alias(swapper_pg_dir));
 672         init_mm.pgd = swapper_pg_dir;
 673
 674         memblock_free(__pa_symbol(init_pg_dir),
 675                       __pa_symbol(init_pg_end) - __pa_symbol(init_pg_dir));
 676
 677         memblock_allow_resize();
 678 }
 679
 680 /*
 681  * Check whether a kernel address is valid (derived from arch/x86/).
 682  */
 683 int kern_addr_valid(unsigned long addr)
 684 {
 685         pgd_t *pgdp;
 686         pud_t *pudp, pud;
 687         pmd_t *pmdp, pmd;
 688         pte_t *ptep, pte;
 689
 690         if ((((long)addr) >> VA_BITS) != -1UL)
 691                 return 0;
 692
 693         pgdp = pgd_offset_k(addr);
 694         if (pgd_none(READ_ONCE(*pgdp)))
 695                 return 0;
 696
 697         pudp = pud_offset(pgdp, addr);
 698         pud = READ_ONCE(*pudp);
 699         if (pud_none(pud))
 700                 return 0;
 701
 702         if (pud_sect(pud))
 703                 return pfn_valid(pud_pfn(pud));
 704
 705         pmdp = pmd_offset(pudp, addr);
 706         pmd = READ_ONCE(*pmdp);
 707         if (pmd_none(pmd))
 708                 return 0;
 709
 710         if (pmd_sect(pmd))
 711                 return pfn_valid(pmd_pfn(pmd));
 712
 713         ptep = pte_offset_kernel(pmdp, addr);
 714         pte = READ_ONCE(*ptep);
 715         if (pte_none(pte))
 716                 return 0;
 717
 718         return pfn_valid(pte_pfn(pte));
 719 }
 720 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
 721 #if !ARM64_SWAPPER_USES_SECTION_MAPS
 722 int __meminit vmemmap_populate(unsigned long start, unsigned long end, int node,
 723                 struct vmem_altmap *altmap)
 724 {
 725         return vmemmap_populate_basepages(start, end, node);
 726 }
 727 #else   /* !ARM64_SWAPPER_USES_SECTION_MAPS */
 728 int __meminit vmemmap_populate(unsigned long start, unsigned long end, int node,
 729                 struct vmem_altmap *altmap)
 730 {
 731         unsigned long addr = start;
 732         unsigned long next;
 733         pgd_t *pgdp;
 734         pud_t *pudp;
 735         pmd_t *pmdp;
 736
 737         do {
 738                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 739
 740                 pgdp = vmemmap_pgd_populate(addr, node);
 741                 if (!pgdp)
 742                         return -ENOMEM;
 743
 744                 pudp = vmemmap_pud_populate(pgdp, addr, node);
 745                 if (!pudp)
 746                         return -ENOMEM;
 747
 748                 pmdp = pmd_offset(pudp, addr);
 749                 if (pmd_none(READ_ONCE(*pmdp))) {
 750                         void *p = NULL;
 751
 752                         p = vmemmap_alloc_block_buf(PMD_SIZE, node);
 753                         if (!p)
 754                                 return -ENOMEM;
 755
 756                         pmd_set_huge(pmdp, __pa(p), __pgprot(PROT_SECT_NORMAL));
 757                 } else
 758                         vmemmap_verify((pte_t *)pmdp, node, addr, next);
 759         } while (addr = next, addr != end);
 760
 761         return 0;
 762 }
 763 #endif  /* CONFIG_ARM64_64K_PAGES */
 764 void vmemmap_free(unsigned long start, unsigned long end,
 765                 struct vmem_altmap *altmap)
 766 {
 767 }
 768 #endif  /* CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP */
 769
 770 static inline pud_t * fixmap_pud(unsigned long addr)
 771 {
 772         pgd_t *pgdp = pgd_offset_k(addr);
 773         pgd_t pgd = READ_ONCE(*pgdp);
 774
 775         BUG_ON(pgd_none(pgd) || pgd_bad(pgd));
 776
 777         return pud_offset_kimg(pgdp, addr);
 778 }
 779
 780 static inline pmd_t * fixmap_pmd(unsigned long addr)
 781 {
 782         pud_t *pudp = fixmap_pud(addr);
 783         pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
 784
 785         BUG_ON(pud_none(pud) || pud_bad(pud));
 786
 787         return pmd_offset_kimg(pudp, addr);
 788 }
 789
 790 static inline pte_t * fixmap_pte(unsigned long addr)
 791 {
 792         return &bm_pte[pte_index(addr)];
 793 }
 794
 795 /*
 796  * The p*d_populate functions call virt_to_phys implicitly so they can't be used
 797  * directly on kernel symbols (bm_p*d). This function is called too early to use
 798  * lm_alias so __p*d_populate functions must be used to populate with the
 799  * physical address from __pa_symbol.
 800  */
 801 void __init early_fixmap_init(void)
 802 {
 803         pgd_t *pgdp, pgd;
 804         pud_t *pudp;
 805         pmd_t *pmdp;
 806         unsigned long addr = FIXADDR_START;
 807
 808         pgdp = pgd_offset_k(addr);
 809         pgd = READ_ONCE(*pgdp);
 810         if (CONFIG_PGTABLE_LEVELS > 3 &&
 811             !(pgd_none(pgd) || pgd_page_paddr(pgd) == __pa_symbol(bm_pud))) {
 812                 /*
 813                  * We only end up here if the kernel mapping and the fixmap
 814                  * share the top level pgd entry, which should only happen on
 815                  * 16k/4 levels configurations.
 816                  */
 817                 BUG_ON(!IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_16K_PAGES));
 818                 pudp = pud_offset_kimg(pgdp, addr);
 819         } else {
 820                 if (pgd_none(pgd))
 821                         __pgd_populate(pgdp, __pa_symbol(bm_pud), PUD_TYPE_TABLE);
 822                 pudp = fixmap_pud(addr);
 823         }
 824         if (pud_none(READ_ONCE(*pudp)))
 825                 __pud_populate(pudp, __pa_symbol(bm_pmd), PMD_TYPE_TABLE);
 826         pmdp = fixmap_pmd(addr);
 827         __pmd_populate(pmdp, __pa_symbol(bm_pte), PMD_TYPE_TABLE);
 828
 829         /*
 830          * The boot-ioremap range spans multiple pmds, for which
 831          * we are not prepared:
 832          */
 833         BUILD_BUG_ON((__fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN) >> PMD_SHIFT)
 834                      != (__fix_to_virt(FIX_BTMAP_END) >> PMD_SHIFT));
 835
 836         if ((pmdp != fixmap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN)))
 837              || pmdp != fixmap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_END))) {
 838                 WARN_ON(1);
 839                 pr_warn("pmdp %p != %p, %p\n",
 840                         pmdp, fixmap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN)),
 841                         fixmap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_END)));
 842                 pr_warn("fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN): %08lx\n",
 843                         fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN));
 844                 pr_warn("fix_to_virt(FIX_BTMAP_END):   %08lx\n",
 845                         fix_to_virt(FIX_BTMAP_END));
 846
 847                 pr_warn("FIX_BTMAP_END:       %d\n", FIX_BTMAP_END);
 848                 pr_warn("FIX_BTMAP_BEGIN:     %d\n", FIX_BTMAP_BEGIN);
 849         }
 850 }
 851
 852 /*
 853  * Unusually, this is also called in IRQ context (ghes_iounmap_irq) so if we
 854  * ever need to use IPIs for TLB broadcasting, then we're in trouble here.
 855  */
 856 void __set_fixmap(enum fixed_addresses idx,
 857                                phys_addr_t phys, pgprot_t flags)
 858 {
 859         unsigned long addr = __fix_to_virt(idx);
 860         pte_t *ptep;
 861
 862         BUG_ON(idx <= FIX_HOLE || idx >= __end_of_fixed_addresses);
 863
 864         ptep = fixmap_pte(addr);
 865
 866         if (pgprot_val(flags)) {
 867                 set_pte(ptep, pfn_pte(phys >> PAGE_SHIFT, flags));
 868         } else {
 869                 pte_clear(&init_mm, addr, ptep);
 870                 flush_tlb_kernel_range(addr, addr+PAGE_SIZE);
 871         }
 872 }
 873
 874 void *__init __fixmap_remap_fdt(phys_addr_t dt_phys, int *size, pgprot_t prot)
 875 {
 876         const u64 dt_virt_base = __fix_to_virt(FIX_FDT);
 877         int offset;
 878         void *dt_virt;
 879
 880         /*
 881          * Check whether the physical FDT address is set and meets the minimum
 882          * alignment requirement. Since we are relying on MIN_FDT_ALIGN to be
 883          * at least 8 bytes so that we can always access the magic and size
 884          * fields of the FDT header after mapping the first chunk, double check
 885          * here if that is indeed the case.
 886          */
 887         BUILD_BUG_ON(MIN_FDT_ALIGN < 8);
 888         if (!dt_phys || dt_phys % MIN_FDT_ALIGN)
 889                 return NULL;
 890
 891         /*
 892          * Make sure that the FDT region can be mapped without the need to
 893          * allocate additional translation table pages, so that it is safe
 894          * to call create_mapping_noalloc() this early.
 895          *
 896          * On 64k pages, the FDT will be mapped using PTEs, so we need to
 897          * be in the same PMD as the rest of the fixmap.
 898          * On 4k pages, we'll use section mappings for the FDT so we only
 899          * have to be in the same PUD.
 900          */
 901         BUILD_BUG_ON(dt_virt_base % SZ_2M);
 902
 903         BUILD_BUG_ON(__fix_to_virt(FIX_FDT_END) >> SWAPPER_TABLE_SHIFT !=
 904                      __fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN) >> SWAPPER_TABLE_SHIFT);
 905
 906         offset = dt_phys % SWAPPER_BLOCK_SIZE;
 907         dt_virt = (void *)dt_virt_base + offset;
 908
 909         /* map the first chunk so we can read the size from the header */
 910         create_mapping_noalloc(round_down(dt_phys, SWAPPER_BLOCK_SIZE),
 911                         dt_virt_base, SWAPPER_BLOCK_SIZE, prot);
 912
 913         if (fdt_magic(dt_virt) != FDT_MAGIC)
 914                 return NULL;
 915
 916         *size = fdt_totalsize(dt_virt);
 917         if (*size > MAX_FDT_SIZE)
 918                 return NULL;
 919
 920         if (offset + *size > SWAPPER_BLOCK_SIZE)
 921                 create_mapping_noalloc(round_down(dt_phys, SWAPPER_BLOCK_SIZE), dt_virt_base,
 922                                round_up(offset + *size, SWAPPER_BLOCK_SIZE), prot);
 923
 924         return dt_virt;
 925 }
 926
 927 void *__init fixmap_remap_fdt(phys_addr_t dt_phys)
 928 {
 929         void *dt_virt;
 930         int size;
 931
 932         dt_virt = __fixmap_remap_fdt(dt_phys, &size, PAGE_KERNEL_RO);
 933         if (!dt_virt)
 934                 return NULL;
 935
 936         memblock_reserve(dt_phys, size);
 937         return dt_virt;
 938 }
 939
 940 int __init arch_ioremap_pud_supported(void)
 941 {
 942         /* only 4k granule supports level 1 block mappings */
 943         return IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_4K_PAGES);
 944 }
 945
 946 int __init arch_ioremap_pmd_supported(void)
 947 {
 948         return 1;
 949 }
 950
 951 int pud_set_huge(pud_t *pudp, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
 952 {
 953         pgprot_t sect_prot = __pgprot(PUD_TYPE_SECT |
 954                                         pgprot_val(mk_sect_prot(prot)));
 955         pud_t new_pud = pfn_pud(__phys_to_pfn(phys), sect_prot);
 956
 957         /* Only allow permission changes for now */
 958         if (!pgattr_change_is_safe(READ_ONCE(pud_val(*pudp)),
 959                                    pud_val(new_pud)))
 960                 return 0;
 961
 962         BUG_ON(phys & ~PUD_MASK);
 963         set_pud(pudp, new_pud);
 964         return 1;
 965 }
 966
 967 int pmd_set_huge(pmd_t *pmdp, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
 968 {
 969         pgprot_t sect_prot = __pgprot(PMD_TYPE_SECT |
 970                                         pgprot_val(mk_sect_prot(prot)));
 971         pmd_t new_pmd = pfn_pmd(__phys_to_pfn(phys), sect_prot);
 972
 973         /* Only allow permission changes for now */
 974         if (!pgattr_change_is_safe(READ_ONCE(pmd_val(*pmdp)),
 975                                    pmd_val(new_pmd)))
 976                 return 0;
 977
 978         BUG_ON(phys & ~PMD_MASK);
 979         set_pmd(pmdp, new_pmd);
 980         return 1;
 981 }
 982
 983 int pud_clear_huge(pud_t *pudp)
 984 {
 985         if (!pud_sect(READ_ONCE(*pudp)))
 986                 return 0;
 987         pud_clear(pudp);
 988         return 1;
 989 }
 990
 991 int pmd_clear_huge(pmd_t *pmdp)
 992 {
 993         if (!pmd_sect(READ_ONCE(*pmdp)))
 994                 return 0;
 995         pmd_clear(pmdp);
 996         return 1;
 997 }
 998
 999 int pmd_free_pte_page(pmd_t *pmdp, unsigned long addr)
1000 {
1001         pte_t *table;
1002         pmd_t pmd;
1003
1004         pmd = READ_ONCE(*pmdp);
1005
1006         if (!pmd_table(pmd)) {
1007                 VM_WARN_ON(1);
1008                 return 1;
1009         }
1010
1011         table = pte_offset_kernel(pmdp, addr);
1012         pmd_clear(pmdp);
1013         __flush_tlb_kernel_pgtable(addr);
1014         pte_free_kernel(NULL, table);
1015         return 1;
1016 }
1017
1018 int pud_free_pmd_page(pud_t *pudp, unsigned long addr)
1019 {
1020         pmd_t *table;
1021         pmd_t *pmdp;
1022         pud_t pud;
1023         unsigned long next, end;
1024
1025         pud = READ_ONCE(*pudp);
1026
1027         if (!pud_table(pud)) {
1028                 VM_WARN_ON(1);
1029                 return 1;
1030         }
1031
1032         table = pmd_offset(pudp, addr);
1033         pmdp = table;
1034         next = addr;
1035         end = addr + PUD_SIZE;
1036         do {
1037                 pmd_free_pte_page(pmdp, next);
1038         } while (pmdp++, next += PMD_SIZE, next != end);
1039
1040         pud_clear(pudp);
1041         __flush_tlb_kernel_pgtable(addr);
1042         pmd_free(NULL, table);
1043         return 1;
1044 }
1045
1046 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1047 int arch_add_memory(int nid, u64 start, u64 size, struct vmem_altmap *altmap,
1048                     bool want_memblock)
1049 {
1050         int flags = 0;
1051
1052         if (rodata_full || debug_pagealloc_enabled())
1053                 flags = NO_BLOCK_MAPPINGS | NO_CONT_MAPPINGS;
1054
1055         __create_pgd_mapping(swapper_pg_dir, start, __phys_to_virt(start),
1056                              size, PAGE_KERNEL, pgd_pgtable_alloc, flags);
1057
1058         return __add_pages(nid, start >> PAGE_SHIFT, size >> PAGE_SHIFT,
1059                            altmap, want_memblock);
1060 }
1061 #endif