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