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