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