arch/arm64/mm/mmu.c

   1 /*
   2  * Based on arch/arm/mm/mmu.c
   3  *
   4  * Copyright (C) 1995-2005 Russell King
   5  * Copyright (C) 2012 ARM Ltd.
   6  *
   7  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   8  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   9  * published by the Free Software Foundation.
  10  *
  11  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14  * GNU General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  17  * along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  18  */
  19
  20 #include <linux/cache.h>
  21 #include <linux/export.h>
  22 #include <linux/kernel.h>
  23 #include <linux/errno.h>
  24 #include <linux/init.h>
  25 #include <linux/ioport.h>
  26 #include <linux/kexec.h>
  27 #include <linux/libfdt.h>
  28 #include <linux/mman.h>
  29 #include <linux/nodemask.h>
  30 #include <linux/memblock.h>
  31 #include <linux/fs.h>
  32 #include <linux/io.h>
  33 #include <linux/mm.h>
  34 #include <linux/vmalloc.h>
  35
  36 #include <asm/barrier.h>
  37 #include <asm/cputype.h>
  38 #include <asm/fixmap.h>
  39 #include <asm/kasan.h>
  40 #include <asm/kernel-pgtable.h>
  41 #include <asm/sections.h>
  42 #include <asm/setup.h>
  43 #include <asm/sizes.h>
  44 #include <asm/tlb.h>
  45 #include <asm/memblock.h>
  46 #include <asm/mmu_context.h>
  47 #include <asm/ptdump.h>
  48 #include <asm/tlbflush.h>
  49
  50 #define NO_BLOCK_MAPPINGS       BIT(0)
  51 #define NO_CONT_MAPPINGS        BIT(1)
  52
  53 u64 idmap_t0sz = TCR_T0SZ(VA_BITS);
  54 u64 idmap_ptrs_per_pgd = PTRS_PER_PGD;
  55
  56 u64 kimage_voffset __ro_after_init;
  57 EXPORT_SYMBOL(kimage_voffset);
  58
  59 /*
  60  * Empty_zero_page is a special page that is used for zero-initialized data
  61  * and COW.
  62  */
  63 unsigned long empty_zero_page[PAGE_SIZE / sizeof(unsigned long)] __page_aligned_bss;
  64 EXPORT_SYMBOL(empty_zero_page);
  65
  66 static pte_t bm_pte[PTRS_PER_PTE] __page_aligned_bss;
  67 static pmd_t bm_pmd[PTRS_PER_PMD] __page_aligned_bss __maybe_unused;
  68 static pud_t bm_pud[PTRS_PER_PUD] __page_aligned_bss __maybe_unused;
  69
  70 static DEFINE_SPINLOCK(swapper_pgdir_lock);
  71
  72 void set_swapper_pgd(pgd_t *pgdp, pgd_t pgd)
  73 {
  74         pgd_t *fixmap_pgdp;
  75
  76         spin_lock(&swapper_pgdir_lock);
  77         fixmap_pgdp = pgd_set_fixmap(__pa_symbol(pgdp));
  78         WRITE_ONCE(*fixmap_pgdp, pgd);
  79         /*
  80          * We need dsb(ishst) here to ensure the page-table-walker sees
  81          * our new entry before set_p?d() returns. The fixmap's
  82          * flush_tlb_kernel_range() via clear_fixmap() does this for us.
  83          */
  84         pgd_clear_fixmap();
  85         spin_unlock(&swapper_pgdir_lock);
  86 }
  87
  88 pgprot_t phys_mem_access_prot(struct file *file, unsigned long pfn,
  89                               unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
  90 {
  91         if (!pfn_valid(pfn))
  92                 return pgprot_noncached(vma_prot);
  93         else if (file->f_flags & O_SYNC)
  94                 return pgprot_writecombine(vma_prot);
  95         return vma_prot;
  96 }
  97 EXPORT_SYMBOL(phys_mem_access_prot);
  98
  99 static phys_addr_t __init early_pgtable_alloc(void)
 100 {
 101         phys_addr_t phys;
 102         void *ptr;
 103
 104         phys = memblock_alloc(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
 105
 106         /*
 107          * The FIX_{PGD,PUD,PMD} slots may be in active use, but the FIX_PTE
 108          * slot will be free, so we can (ab)use the FIX_PTE slot to initialise
 109          * any level of table.
 110          */
 111         ptr = pte_set_fixmap(phys);
 112
 113         memset(ptr, 0, PAGE_SIZE);
 114
 115         /*
 116          * Implicit barriers also ensure the zeroed page is visible to the page
 117          * table walker
 118          */
 119         pte_clear_fixmap();
 120
 121         return phys;
 122 }
 123
 124 static bool pgattr_change_is_safe(u64 old, u64 new)
 125 {
 126         /*
 127          * The following mapping attributes may be updated in live
 128          * kernel mappings without the need for break-before-make.
 129          */
 130         static const pteval_t mask = PTE_PXN | PTE_RDONLY | PTE_WRITE | PTE_NG;
 131
 132         /* creating or taking down mappings is always safe */
 133         if (old == 0 || new == 0)
 134                 return true;
 135
 136         /* live contiguous mappings may not be manipulated at all */
 137         if ((old | new) & PTE_CONT)
 138                 return false;
 139
 140         /* Transitioning from Non-Global to Global is unsafe */
 141         if (old & ~new & PTE_NG)
 142                 return false;
 143
 144         return ((old ^ new) & ~mask) == 0;
 145 }
 146
 147 static void init_pte(pmd_t *pmdp, unsigned long addr, unsigned long end,
 148                      phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
 149 {
 150         pte_t *ptep;
 151
 152         ptep = pte_set_fixmap_offset(pmdp, addr);
 153         do {
 154                 pte_t old_pte = READ_ONCE(*ptep);
 155
 156                 set_pte(ptep, pfn_pte(__phys_to_pfn(phys), prot));
 157
 158                 /*
 159                  * After the PTE entry has been populated once, we
 160                  * only allow updates to the permission attributes.
 161                  */
 162                 BUG_ON(!pgattr_change_is_safe(pte_val(old_pte),
 163                                               READ_ONCE(pte_val(*ptep))));
 164
 165                 phys += PAGE_SIZE;
 166         } while (ptep++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
 167
 168         pte_clear_fixmap();
 169 }
 170
 171 static void alloc_init_cont_pte(pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
 172                                 unsigned long end, phys_addr_t phys,
 173                                 pgprot_t prot,
 174                                 phys_addr_t (*pgtable_alloc)(void),
 175                                 int flags)
 176 {
 177         unsigned long next;
 178         pmd_t pmd = READ_ONCE(*pmdp);
 179
 180         BUG_ON(pmd_sect(pmd));
 181         if (pmd_none(pmd)) {
 182                 phys_addr_t pte_phys;
 183                 BUG_ON(!pgtable_alloc);
 184                 pte_phys = pgtable_alloc();
 185                 __pmd_populate(pmdp, pte_phys, PMD_TYPE_TABLE);
 186                 pmd = READ_ONCE(*pmdp);
 187         }
 188         BUG_ON(pmd_bad(pmd));
 189
 190         do {
 191                 pgprot_t __prot = prot;
 192
 193                 next = pte_cont_addr_end(addr, end);
 194
 195                 /* use a contiguous mapping if the range is suitably aligned */
 196                 if ((((addr | next | phys) & ~CONT_PTE_MASK) == 0) &&
 197                     (flags & NO_CONT_MAPPINGS) == 0)
 198                         __prot = __pgprot(pgprot_val(prot) | PTE_CONT);
 199
 200                 init_pte(pmdp, addr, next, phys, __prot);
 201
 202                 phys += next - addr;
 203         } while (addr = next, addr != end);
 204 }
 205
 206 static void init_pmd(pud_t *pudp, unsigned long addr, unsigned long end,
 207                      phys_addr_t phys, pgprot_t prot,
 208                      phys_addr_t (*pgtable_alloc)(void), int flags)
 209 {
 210         unsigned long next;
 211         pmd_t *pmdp;
 212
 213         pmdp = pmd_set_fixmap_offset(pudp, addr);
 214         do {
 215                 pmd_t old_pmd = READ_ONCE(*pmdp);
 216
 217                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 218
 219                 /* try section mapping first */
 220                 if (((addr | next | phys) & ~SECTION_MASK) == 0 &&
 221                     (flags & NO_BLOCK_MAPPINGS) == 0) {
 222                         pmd_set_huge(pmdp, phys, prot);
 223
 224                         /*
 225                          * After the PMD entry has been populated once, we
 226                          * only allow updates to the permission attributes.
 227                          */
 228                         BUG_ON(!pgattr_change_is_safe(pmd_val(old_pmd),
 229                                                       READ_ONCE(pmd_val(*pmdp))));
 230                 } else {
 231                         alloc_init_cont_pte(pmdp, addr, next, phys, prot,
 232                                             pgtable_alloc, flags);
 233
 234                         BUG_ON(pmd_val(old_pmd) != 0 &&
 235                                pmd_val(old_pmd) != READ_ONCE(pmd_val(*pmdp)));
 236                 }
 237                 phys += next - addr;
 238         } while (pmdp++, addr = next, addr != end);
 239
 240         pmd_clear_fixmap();
 241 }
 242
 243 static void alloc_init_cont_pmd(pud_t *pudp, unsigned long addr,
 244                                 unsigned long end, phys_addr_t phys,
 245                                 pgprot_t prot,
 246                                 phys_addr_t (*pgtable_alloc)(void), int flags)
 247 {
 248         unsigned long next;
 249         pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
 250
 251         /*
 252          * Check for initial section mappings in the pgd/pud.
 253          */
 254         BUG_ON(pud_sect(pud));
 255         if (pud_none(pud)) {
 256                 phys_addr_t pmd_phys;
 257                 BUG_ON(!pgtable_alloc);
 258                 pmd_phys = pgtable_alloc();
 259                 __pud_populate(pudp, pmd_phys, PUD_TYPE_TABLE);
 260                 pud = READ_ONCE(*pudp);
 261         }
 262         BUG_ON(pud_bad(pud));
 263
 264         do {
 265                 pgprot_t __prot = prot;
 266
 267                 next = pmd_cont_addr_end(addr, end);
 268
 269                 /* use a contiguous mapping if the range is suitably aligned */
 270                 if ((((addr | next | phys) & ~CONT_PMD_MASK) == 0) &&
 271                     (flags & NO_CONT_MAPPINGS) == 0)
 272                         __prot = __pgprot(pgprot_val(prot) | PTE_CONT);
 273
 274                 init_pmd(pudp, addr, next, phys, __prot, pgtable_alloc, flags);
 275
 276                 phys += next - addr;
 277         } while (addr = next, addr != end);
 278 }
 279
 280 static inline bool use_1G_block(unsigned long addr, unsigned long next,
 281                         unsigned long phys)
 282 {
 283         if (PAGE_SHIFT != 12)
 284                 return false;
 285
 286         if (((addr | next | phys) & ~PUD_MASK) != 0)
 287                 return false;
 288
 289         return true;
 290 }
 291
 292 static void alloc_init_pud(pgd_t *pgdp, unsigned long addr, unsigned long end,
 293                            phys_addr_t phys, pgprot_t prot,
 294                            phys_addr_t (*pgtable_alloc)(void),
 295                            int flags)
 296 {
 297         unsigned long next;
 298         pud_t *pudp;
 299         pgd_t pgd = READ_ONCE(*pgdp);
 300
 301         if (pgd_none(pgd)) {
 302                 phys_addr_t pud_phys;
 303                 BUG_ON(!pgtable_alloc);
 304                 pud_phys = pgtable_alloc();
 305                 __pgd_populate(pgdp, pud_phys, PUD_TYPE_TABLE);
 306                 pgd = READ_ONCE(*pgdp);
 307         }
 308         BUG_ON(pgd_bad(pgd));
 309
 310         pudp = pud_set_fixmap_offset(pgdp, addr);
 311         do {
 312                 pud_t old_pud = READ_ONCE(*pudp);
 313
 314                 next = pud_addr_end(addr, end);
 315
 316                 /*
 317                  * For 4K granule only, attempt to put down a 1GB block
 318                  */
 319                 if (use_1G_block(addr, next, phys) &&
 320                     (flags & NO_BLOCK_MAPPINGS) == 0) {
 321                         pud_set_huge(pudp, phys, prot);
 322
 323                         /*
 324                          * After the PUD entry has been populated once, we
 325                          * only allow updates to the permission attributes.
 326                          */
 327                         BUG_ON(!pgattr_change_is_safe(pud_val(old_pud),
 328                                                       READ_ONCE(pud_val(*pudp))));
 329                 } else {
 330                         alloc_init_cont_pmd(pudp, addr, next, phys, prot,
 331                                             pgtable_alloc, flags);
 332
 333                         BUG_ON(pud_val(old_pud) != 0 &&
 334                                pud_val(old_pud) != READ_ONCE(pud_val(*pudp)));
 335                 }
 336                 phys += next - addr;
 337         } while (pudp++, addr = next, addr != end);
 338
 339         pud_clear_fixmap();
 340 }
 341
 342 static void __create_pgd_mapping(pgd_t *pgdir, phys_addr_t phys,
 343                                  unsigned long virt, phys_addr_t size,
 344                                  pgprot_t prot,
 345                                  phys_addr_t (*pgtable_alloc)(void),
 346                                  int flags)
 347 {
 348         unsigned long addr, length, end, next;
 349         pgd_t *pgdp = pgd_offset_raw(pgdir, virt);
 350
 351         /*
 352          * If the virtual and physical address don't have the same offset
 353          * within a page, we cannot map the region as the caller expects.
 354          */
 355         if (WARN_ON((phys ^ virt) & ~PAGE_MASK))
 356                 return;
 357
 358         phys &= PAGE_MASK;
 359         addr = virt & PAGE_MASK;
 360         length = PAGE_ALIGN(size + (virt & ~PAGE_MASK));
 361
 362         end = addr + length;
 363         do {
 364                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 365                 alloc_init_pud(pgdp, addr, next, phys, prot, pgtable_alloc,
 366                                flags);
 367                 phys += next - addr;
 368         } while (pgdp++, addr = next, addr != end);
 369 }
 370
 371 static phys_addr_t pgd_pgtable_alloc(void)
 372 {
 373         void *ptr = (void *)__get_free_page(PGALLOC_GFP);
 374         if (!ptr || !pgtable_page_ctor(virt_to_page(ptr)))
 375                 BUG();
 376
 377         /* Ensure the zeroed page is visible to the page table walker */
 378         dsb(ishst);
 379         return __pa(ptr);
 380 }
 381
 382 /*
 383  * This function can only be used to modify existing table entries,
 384  * without allocating new levels of table. Note that this permits the
 385  * creation of new section or page entries.
 386  */
 387 static void __init create_mapping_noalloc(phys_addr_t phys, unsigned long virt,
 388                                   phys_addr_t size, pgprot_t prot)
 389 {
 390         if (virt < VMALLOC_START) {
 391                 pr_warn("BUG: not creating mapping for %pa at 0x%016lx - outside kernel range\n",
 392                         &phys, virt);
 393                 return;
 394         }
 395         __create_pgd_mapping(init_mm.pgd, phys, virt, size, prot, NULL,
 396                              NO_CONT_MAPPINGS);
 397 }
 398
 399 void __init create_pgd_mapping(struct mm_struct *mm, phys_addr_t phys,
 400                                unsigned long virt, phys_addr_t size,
 401                                pgprot_t prot, bool page_mappings_only)
 402 {
 403         int flags = 0;
 404
 405         BUG_ON(mm == &init_mm);
 406
 407         if (page_mappings_only)
 408                 flags = NO_BLOCK_MAPPINGS | NO_CONT_MAPPINGS;
 409
 410         __create_pgd_mapping(mm->pgd, phys, virt, size, prot,
 411                              pgd_pgtable_alloc, flags);
 412 }
 413
 414 static void update_mapping_prot(phys_addr_t phys, unsigned long virt,
 415                                 phys_addr_t size, pgprot_t prot)
 416 {
 417         if (virt < VMALLOC_START) {
 418                 pr_warn("BUG: not updating mapping for %pa at 0x%016lx - outside kernel range\n",
 419                         &phys, virt);
 420                 return;
 421         }
 422
 423         __create_pgd_mapping(init_mm.pgd, phys, virt, size, prot, NULL,
 424                              NO_CONT_MAPPINGS);
 425
 426         /* flush the TLBs after updating live kernel mappings */
 427         flush_tlb_kernel_range(virt, virt + size);
 428 }
 429
 430 static void __init __map_memblock(pgd_t *pgdp, phys_addr_t start,
 431                                   phys_addr_t end, pgprot_t prot, int flags)
 432 {
 433         __create_pgd_mapping(pgdp, start, __phys_to_virt(start), end - start,
 434                              prot, early_pgtable_alloc, flags);
 435 }
 436
 437 void __init mark_linear_text_alias_ro(void)
 438 {
 439         /*
 440          * Remove the write permissions from the linear alias of .text/.rodata
 441          */
 442         update_mapping_prot(__pa_symbol(_text), (unsigned long)lm_alias(_text),
 443                             (unsigned long)__init_begin - (unsigned long)_text,
 444                             PAGE_KERNEL_RO);
 445 }
 446
 447 static void __init map_mem(pgd_t *pgdp)
 448 {
 449         phys_addr_t kernel_start = __pa_symbol(_text);
 450         phys_addr_t kernel_end = __pa_symbol(__init_begin);
 451         struct memblock_region *reg;
 452         int flags = 0;
 453
 454         if (debug_pagealloc_enabled())
 455                 flags = NO_BLOCK_MAPPINGS | NO_CONT_MAPPINGS;
 456
 457         /*
 458          * Take care not to create a writable alias for the
 459          * read-only text and rodata sections of the kernel image.
 460          * So temporarily mark them as NOMAP to skip mappings in
 461          * the following for-loop
 462          */
 463         memblock_mark_nomap(kernel_start, kernel_end - kernel_start);
 464 #ifdef CONFIG_KEXEC_CORE
 465         if (crashk_res.end)
 466                 memblock_mark_nomap(crashk_res.start,
 467                                     resource_size(&crashk_res));
 468 #endif
 469
 470         /* map all the memory banks */
 471         for_each_memblock(memory, reg) {
 472                 phys_addr_t start = reg->base;
 473                 phys_addr_t end = start + reg->size;
 474
 475                 if (start >= end)
 476                         break;
 477                 if (memblock_is_nomap(reg))
 478                         continue;
 479
 480                 __map_memblock(pgdp, start, end, PAGE_KERNEL, flags);
 481         }
 482
 483         /*
 484          * Map the linear alias of the [_text, __init_begin) interval
 485          * as non-executable now, and remove the write permission in
 486          * mark_linear_text_alias_ro() below (which will be called after
 487          * alternative patching has completed). This makes the contents
 488          * of the region accessible to subsystems such as hibernate,
 489          * but protects it from inadvertent modification or execution.
 490          * Note that contiguous mappings cannot be remapped in this way,
 491          * so we should avoid them here.
 492          */
 493         __map_memblock(pgdp, kernel_start, kernel_end,
 494                        PAGE_KERNEL, NO_CONT_MAPPINGS);
 495         memblock_clear_nomap(kernel_start, kernel_end - kernel_start);
 496
 497 #ifdef CONFIG_KEXEC_CORE
 498         /*
 499          * Use page-level mappings here so that we can shrink the region
 500          * in page granularity and put back unused memory to buddy system
 501          * through /sys/kernel/kexec_crash_size interface.
 502          */
 503         if (crashk_res.end) {
 504                 __map_memblock(pgdp, crashk_res.start, crashk_res.end + 1,
 505                                PAGE_KERNEL,
 506                                NO_BLOCK_MAPPINGS | NO_CONT_MAPPINGS);
 507                 memblock_clear_nomap(crashk_res.start,
 508                                      resource_size(&crashk_res));
 509         }
 510 #endif
 511 }
 512
 513 void mark_rodata_ro(void)
 514 {
 515         unsigned long section_size;
 516
 517         /*
 518          * mark .rodata as read only. Use __init_begin rather than __end_rodata
 519          * to cover NOTES and EXCEPTION_TABLE.
 520          */
 521         section_size = (unsigned long)__init_begin - (unsigned long)__start_rodata;
 522         update_mapping_prot(__pa_symbol(__start_rodata), (unsigned long)__start_rodata,
 523                             section_size, PAGE_KERNEL_RO);
 524
 525         debug_checkwx();
 526 }
 527
 528 static void __init map_kernel_segment(pgd_t *pgdp, void *va_start, void *va_end,
 529                                       pgprot_t prot, struct vm_struct *vma,
 530                                       int flags, unsigned long vm_flags)
 531 {
 532         phys_addr_t pa_start = __pa_symbol(va_start);
 533         unsigned long size = va_end - va_start;
 534
 535         BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(pa_start));
 536         BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(size));
 537
 538         __create_pgd_mapping(pgdp, pa_start, (unsigned long)va_start, size, prot,
 539                              early_pgtable_alloc, flags);
 540
 541         if (!(vm_flags & VM_NO_GUARD))
 542                 size += PAGE_SIZE;
 543
 544         vma->addr       = va_start;
 545         vma->phys_addr  = pa_start;
 546         vma->size       = size;
 547         vma->flags      = VM_MAP | vm_flags;
 548         vma->caller     = __builtin_return_address(0);
 549
 550         vm_area_add_early(vma);
 551 }
 552
 553 static int __init parse_rodata(char *arg)
 554 {
 555         return strtobool(arg, &rodata_enabled);
 556 }
 557 early_param("rodata", parse_rodata);
 558
 559 #ifdef CONFIG_UNMAP_KERNEL_AT_EL0
 560 static int __init map_entry_trampoline(void)
 561 {
 562         pgprot_t prot = rodata_enabled ? PAGE_KERNEL_ROX : PAGE_KERNEL_EXEC;
 563         phys_addr_t pa_start = __pa_symbol(__entry_tramp_text_start);
 564
 565         /* The trampoline is always mapped and can therefore be global */
 566         pgprot_val(prot) &= ~PTE_NG;
 567
 568         /* Map only the text into the trampoline page table */
 569         memset(tramp_pg_dir, 0, PGD_SIZE);
 570         __create_pgd_mapping(tramp_pg_dir, pa_start, TRAMP_VALIAS, PAGE_SIZE,
 571                              prot, pgd_pgtable_alloc, 0);
 572
 573         /* Map both the text and data into the kernel page table */
 574         __set_fixmap(FIX_ENTRY_TRAMP_TEXT, pa_start, prot);
 575         if (IS_ENABLED(CONFIG_RANDOMIZE_BASE)) {
 576                 extern char __entry_tramp_data_start[];
 577
 578                 __set_fixmap(FIX_ENTRY_TRAMP_DATA,
 579                              __pa_symbol(__entry_tramp_data_start),
 580                              PAGE_KERNEL_RO);
 581         }
 582
 583         return 0;
 584 }
 585 core_initcall(map_entry_trampoline);
 586 #endif
 587
 588 /*
 589  * Create fine-grained mappings for the kernel.
 590  */
 591 static void __init map_kernel(pgd_t *pgdp)
 592 {
 593         static struct vm_struct vmlinux_text, vmlinux_rodata, vmlinux_inittext,
 594                                 vmlinux_initdata, vmlinux_data;
 595
 596         /*
 597          * External debuggers may need to write directly to the text
 598          * mapping to install SW breakpoints. Allow this (only) when
 599          * explicitly requested with rodata=off.
 600          */
 601         pgprot_t text_prot = rodata_enabled ? PAGE_KERNEL_ROX : PAGE_KERNEL_EXEC;
 602
 603         /*
 604          * Only rodata will be remapped with different permissions later on,
 605          * all other segments are allowed to use contiguous mappings.
 606          */
 607         map_kernel_segment(pgdp, _text, _etext, text_prot, &vmlinux_text, 0,
 608                            VM_NO_GUARD);
 609         map_kernel_segment(pgdp, __start_rodata, __inittext_begin, PAGE_KERNEL,
 610                            &vmlinux_rodata, NO_CONT_MAPPINGS, VM_NO_GUARD);
 611         map_kernel_segment(pgdp, __inittext_begin, __inittext_end, text_prot,
 612                            &vmlinux_inittext, 0, VM_NO_GUARD);
 613         map_kernel_segment(pgdp, __initdata_begin, __initdata_end, PAGE_KERNEL,
 614                            &vmlinux_initdata, 0, VM_NO_GUARD);
 615         map_kernel_segment(pgdp, _data, _end, PAGE_KERNEL, &vmlinux_data, 0, 0);
 616
 617         if (!READ_ONCE(pgd_val(*pgd_offset_raw(pgdp, FIXADDR_START)))) {
 618                 /*
 619                  * The fixmap falls in a separate pgd to the kernel, and doesn't
 620                  * live in the carveout for the swapper_pg_dir. We can simply
 621                  * re-use the existing dir for the fixmap.
 622                  */
 623                 set_pgd(pgd_offset_raw(pgdp, FIXADDR_START),
 624                         READ_ONCE(*pgd_offset_k(FIXADDR_START)));
 625         } else if (CONFIG_PGTABLE_LEVELS > 3) {
 626                 /*
 627                  * The fixmap shares its top level pgd entry with the kernel
 628                  * mapping. This can really only occur when we are running
 629                  * with 16k/4 levels, so we can simply reuse the pud level
 630                  * entry instead.
 631                  */
 632                 BUG_ON(!IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_16K_PAGES));
 633                 pud_populate(&init_mm,
 634                              pud_set_fixmap_offset(pgdp, FIXADDR_START),
 635                              lm_alias(bm_pmd));
 636                 pud_clear_fixmap();
 637         } else {
 638                 BUG();
 639         }
 640
 641         kasan_copy_shadow(pgdp);
 642 }
 643
 644 /*
 645  * paging_init() sets up the page tables, initialises the zone memory
 646  * maps and sets up the zero page.
 647  */
 648 void __init paging_init(void)
 649 {
 650         pgd_t *pgdp = pgd_set_fixmap(__pa_symbol(swapper_pg_dir));
 651
 652         map_kernel(pgdp);
 653         map_mem(pgdp);
 654
 655         pgd_clear_fixmap();
 656
 657         cpu_replace_ttbr1(lm_alias(swapper_pg_dir));
 658         init_mm.pgd = swapper_pg_dir;
 659
 660         memblock_free(__pa_symbol(init_pg_dir),
 661                       __pa_symbol(init_pg_end) - __pa_symbol(init_pg_dir));
 662 }
 663
 664 /*
 665  * Check whether a kernel address is valid (derived from arch/x86/).
 666  */
 667 int kern_addr_valid(unsigned long addr)
 668 {
 669         pgd_t *pgdp;
 670         pud_t *pudp, pud;
 671         pmd_t *pmdp, pmd;
 672         pte_t *ptep, pte;
 673
 674         if ((((long)addr) >> VA_BITS) != -1UL)
 675                 return 0;
 676
 677         pgdp = pgd_offset_k(addr);
 678         if (pgd_none(READ_ONCE(*pgdp)))
 679                 return 0;
 680
 681         pudp = pud_offset(pgdp, addr);
 682         pud = READ_ONCE(*pudp);
 683         if (pud_none(pud))
 684                 return 0;
 685
 686         if (pud_sect(pud))
 687                 return pfn_valid(pud_pfn(pud));
 688
 689         pmdp = pmd_offset(pudp, addr);
 690         pmd = READ_ONCE(*pmdp);
 691         if (pmd_none(pmd))
 692                 return 0;
 693
 694         if (pmd_sect(pmd))
 695                 return pfn_valid(pmd_pfn(pmd));
 696
 697         ptep = pte_offset_kernel(pmdp, addr);
 698         pte = READ_ONCE(*ptep);
 699         if (pte_none(pte))
 700                 return 0;
 701
 702         return pfn_valid(pte_pfn(pte));
 703 }
 704 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
 705 #if !ARM64_SWAPPER_USES_SECTION_MAPS
 706 int __meminit vmemmap_populate(unsigned long start, unsigned long end, int node,
 707                 struct vmem_altmap *altmap)
 708 {
 709         return vmemmap_populate_basepages(start, end, node);
 710 }
 711 #else   /* !ARM64_SWAPPER_USES_SECTION_MAPS */
 712 int __meminit vmemmap_populate(unsigned long start, unsigned long end, int node,
 713                 struct vmem_altmap *altmap)
 714 {
 715         unsigned long addr = start;
 716         unsigned long next;
 717         pgd_t *pgdp;
 718         pud_t *pudp;
 719         pmd_t *pmdp;
 720
 721         do {
 722                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 723
 724                 pgdp = vmemmap_pgd_populate(addr, node);
 725                 if (!pgdp)
 726                         return -ENOMEM;
 727
 728                 pudp = vmemmap_pud_populate(pgdp, addr, node);
 729                 if (!pudp)
 730                         return -ENOMEM;
 731
 732                 pmdp = pmd_offset(pudp, addr);
 733                 if (pmd_none(READ_ONCE(*pmdp))) {
 734                         void *p = NULL;
 735
 736                         p = vmemmap_alloc_block_buf(PMD_SIZE, node);
 737                         if (!p)
 738                                 return -ENOMEM;
 739
 740                         pmd_set_huge(pmdp, __pa(p), __pgprot(PROT_SECT_NORMAL));
 741                 } else
 742                         vmemmap_verify((pte_t *)pmdp, node, addr, next);
 743         } while (addr = next, addr != end);
 744
 745         return 0;
 746 }
 747 #endif  /* CONFIG_ARM64_64K_PAGES */
 748 void vmemmap_free(unsigned long start, unsigned long end,
 749                 struct vmem_altmap *altmap)
 750 {
 751 }
 752 #endif  /* CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP */
 753
 754 static inline pud_t * fixmap_pud(unsigned long addr)
 755 {
 756         pgd_t *pgdp = pgd_offset_k(addr);
 757         pgd_t pgd = READ_ONCE(*pgdp);
 758
 759         BUG_ON(pgd_none(pgd) || pgd_bad(pgd));
 760
 761         return pud_offset_kimg(pgdp, addr);
 762 }
 763
 764 static inline pmd_t * fixmap_pmd(unsigned long addr)
 765 {
 766         pud_t *pudp = fixmap_pud(addr);
 767         pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
 768
 769         BUG_ON(pud_none(pud) || pud_bad(pud));
 770
 771         return pmd_offset_kimg(pudp, addr);
 772 }
 773
 774 static inline pte_t * fixmap_pte(unsigned long addr)
 775 {
 776         return &bm_pte[pte_index(addr)];
 777 }
 778
 779 /*
 780  * The p*d_populate functions call virt_to_phys implicitly so they can't be used
 781  * directly on kernel symbols (bm_p*d). This function is called too early to use
 782  * lm_alias so __p*d_populate functions must be used to populate with the
 783  * physical address from __pa_symbol.
 784  */
 785 void __init early_fixmap_init(void)
 786 {
 787         pgd_t *pgdp, pgd;
 788         pud_t *pudp;
 789         pmd_t *pmdp;
 790         unsigned long addr = FIXADDR_START;
 791
 792         pgdp = pgd_offset_k(addr);
 793         pgd = READ_ONCE(*pgdp);
 794         if (CONFIG_PGTABLE_LEVELS > 3 &&
 795             !(pgd_none(pgd) || pgd_page_paddr(pgd) == __pa_symbol(bm_pud))) {
 796                 /*
 797                  * We only end up here if the kernel mapping and the fixmap
 798                  * share the top level pgd entry, which should only happen on
 799                  * 16k/4 levels configurations.
 800                  */
 801                 BUG_ON(!IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_16K_PAGES));
 802                 pudp = pud_offset_kimg(pgdp, addr);
 803         } else {
 804                 if (pgd_none(pgd))
 805                         __pgd_populate(pgdp, __pa_symbol(bm_pud), PUD_TYPE_TABLE);
 806                 pudp = fixmap_pud(addr);
 807         }
 808         if (pud_none(READ_ONCE(*pudp)))
 809                 __pud_populate(pudp, __pa_symbol(bm_pmd), PMD_TYPE_TABLE);
 810         pmdp = fixmap_pmd(addr);
 811         __pmd_populate(pmdp, __pa_symbol(bm_pte), PMD_TYPE_TABLE);
 812
 813         /*
 814          * The boot-ioremap range spans multiple pmds, for which
 815          * we are not prepared:
 816          */
 817         BUILD_BUG_ON((__fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN) >> PMD_SHIFT)
 818                      != (__fix_to_virt(FIX_BTMAP_END) >> PMD_SHIFT));
 819
 820         if ((pmdp != fixmap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN)))
 821              || pmdp != fixmap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_END))) {
 822                 WARN_ON(1);
 823                 pr_warn("pmdp %p != %p, %p\n",
 824                         pmdp, fixmap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN)),
 825                         fixmap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_END)));
 826                 pr_warn("fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN): %08lx\n",
 827                         fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN));
 828                 pr_warn("fix_to_virt(FIX_BTMAP_END):   %08lx\n",
 829                         fix_to_virt(FIX_BTMAP_END));
 830
 831                 pr_warn("FIX_BTMAP_END:       %d\n", FIX_BTMAP_END);
 832                 pr_warn("FIX_BTMAP_BEGIN:     %d\n", FIX_BTMAP_BEGIN);
 833         }
 834 }
 835
 836 /*
 837  * Unusually, this is also called in IRQ context (ghes_iounmap_irq) so if we
 838  * ever need to use IPIs for TLB broadcasting, then we're in trouble here.
 839  */
 840 void __set_fixmap(enum fixed_addresses idx,
 841                                phys_addr_t phys, pgprot_t flags)
 842 {
 843         unsigned long addr = __fix_to_virt(idx);
 844         pte_t *ptep;
 845
 846         BUG_ON(idx <= FIX_HOLE || idx >= __end_of_fixed_addresses);
 847
 848         ptep = fixmap_pte(addr);
 849
 850         if (pgprot_val(flags)) {
 851                 set_pte(ptep, pfn_pte(phys >> PAGE_SHIFT, flags));
 852         } else {
 853                 pte_clear(&init_mm, addr, ptep);
 854                 flush_tlb_kernel_range(addr, addr+PAGE_SIZE);
 855         }
 856 }
 857
 858 void *__init __fixmap_remap_fdt(phys_addr_t dt_phys, int *size, pgprot_t prot)
 859 {
 860         const u64 dt_virt_base = __fix_to_virt(FIX_FDT);
 861         int offset;
 862         void *dt_virt;
 863
 864         /*
 865          * Check whether the physical FDT address is set and meets the minimum
 866          * alignment requirement. Since we are relying on MIN_FDT_ALIGN to be
 867          * at least 8 bytes so that we can always access the magic and size
 868          * fields of the FDT header after mapping the first chunk, double check
 869          * here if that is indeed the case.
 870          */
 871         BUILD_BUG_ON(MIN_FDT_ALIGN < 8);
 872         if (!dt_phys || dt_phys % MIN_FDT_ALIGN)
 873                 return NULL;
 874
 875         /*
 876          * Make sure that the FDT region can be mapped without the need to
 877          * allocate additional translation table pages, so that it is safe
 878          * to call create_mapping_noalloc() this early.
 879          *
 880          * On 64k pages, the FDT will be mapped using PTEs, so we need to
 881          * be in the same PMD as the rest of the fixmap.
 882          * On 4k pages, we'll use section mappings for the FDT so we only
 883          * have to be in the same PUD.
 884          */
 885         BUILD_BUG_ON(dt_virt_base % SZ_2M);
 886
 887         BUILD_BUG_ON(__fix_to_virt(FIX_FDT_END) >> SWAPPER_TABLE_SHIFT !=
 888                      __fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN) >> SWAPPER_TABLE_SHIFT);
 889
 890         offset = dt_phys % SWAPPER_BLOCK_SIZE;
 891         dt_virt = (void *)dt_virt_base + offset;
 892
 893         /* map the first chunk so we can read the size from the header */
 894         create_mapping_noalloc(round_down(dt_phys, SWAPPER_BLOCK_SIZE),
 895                         dt_virt_base, SWAPPER_BLOCK_SIZE, prot);
 896
 897         if (fdt_magic(dt_virt) != FDT_MAGIC)
 898                 return NULL;
 899
 900         *size = fdt_totalsize(dt_virt);
 901         if (*size > MAX_FDT_SIZE)
 902                 return NULL;
 903
 904         if (offset + *size > SWAPPER_BLOCK_SIZE)
 905                 create_mapping_noalloc(round_down(dt_phys, SWAPPER_BLOCK_SIZE), dt_virt_base,
 906                                round_up(offset + *size, SWAPPER_BLOCK_SIZE), prot);
 907
 908         return dt_virt;
 909 }
 910
 911 void *__init fixmap_remap_fdt(phys_addr_t dt_phys)
 912 {
 913         void *dt_virt;
 914         int size;
 915
 916         dt_virt = __fixmap_remap_fdt(dt_phys, &size, PAGE_KERNEL_RO);
 917         if (!dt_virt)
 918                 return NULL;
 919
 920         memblock_reserve(dt_phys, size);
 921         return dt_virt;
 922 }
 923
 924 int __init arch_ioremap_pud_supported(void)
 925 {
 926         /* only 4k granule supports level 1 block mappings */
 927         return IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_4K_PAGES);
 928 }
 929
 930 int __init arch_ioremap_pmd_supported(void)
 931 {
 932         return 1;
 933 }
 934
 935 int pud_set_huge(pud_t *pudp, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
 936 {
 937         pgprot_t sect_prot = __pgprot(PUD_TYPE_SECT |
 938                                         pgprot_val(mk_sect_prot(prot)));
 939         pud_t new_pud = pfn_pud(__phys_to_pfn(phys), sect_prot);
 940
 941         /* Only allow permission changes for now */
 942         if (!pgattr_change_is_safe(READ_ONCE(pud_val(*pudp)),
 943                                    pud_val(new_pud)))
 944                 return 0;
 945
 946         BUG_ON(phys & ~PUD_MASK);
 947         set_pud(pudp, new_pud);
 948         return 1;
 949 }
 950
 951 int pmd_set_huge(pmd_t *pmdp, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
 952 {
 953         pgprot_t sect_prot = __pgprot(PMD_TYPE_SECT |
 954                                         pgprot_val(mk_sect_prot(prot)));
 955         pmd_t new_pmd = pfn_pmd(__phys_to_pfn(phys), sect_prot);
 956
 957         /* Only allow permission changes for now */
 958         if (!pgattr_change_is_safe(READ_ONCE(pmd_val(*pmdp)),
 959                                    pmd_val(new_pmd)))
 960                 return 0;
 961
 962         BUG_ON(phys & ~PMD_MASK);
 963         set_pmd(pmdp, new_pmd);
 964         return 1;
 965 }
 966
 967 int pud_clear_huge(pud_t *pudp)
 968 {
 969         if (!pud_sect(READ_ONCE(*pudp)))
 970                 return 0;
 971         pud_clear(pudp);
 972         return 1;
 973 }
 974
 975 int pmd_clear_huge(pmd_t *pmdp)
 976 {
 977         if (!pmd_sect(READ_ONCE(*pmdp)))
 978                 return 0;
 979         pmd_clear(pmdp);
 980         return 1;
 981 }
 982
 983 int pmd_free_pte_page(pmd_t *pmdp, unsigned long addr)
 984 {
 985         pte_t *table;
 986         pmd_t pmd;
 987
 988         pmd = READ_ONCE(*pmdp);
 989
 990         if (!pmd_present(pmd))
 991                 return 1;
 992         if (!pmd_table(pmd)) {
 993                 VM_WARN_ON(!pmd_table(pmd));
 994                 return 1;
 995         }
 996
 997         table = pte_offset_kernel(pmdp, addr);
 998         pmd_clear(pmdp);
 999         __flush_tlb_kernel_pgtable(addr);
1000         pte_free_kernel(NULL, table);
1001         return 1;
1002 }
1003
1004 int pud_free_pmd_page(pud_t *pudp, unsigned long addr)
1005 {
1006         pmd_t *table;
1007         pmd_t *pmdp;
1008         pud_t pud;
1009         unsigned long next, end;
1010
1011         pud = READ_ONCE(*pudp);
1012
1013         if (!pud_present(pud))
1014                 return 1;
1015         if (!pud_table(pud)) {
1016                 VM_WARN_ON(!pud_table(pud));
1017                 return 1;
1018         }
1019
1020         table = pmd_offset(pudp, addr);
1021         pmdp = table;
1022         next = addr;
1023         end = addr + PUD_SIZE;
1024         do {
1025                 pmd_free_pte_page(pmdp, next);
1026         } while (pmdp++, next += PMD_SIZE, next != end);
1027
1028         pud_clear(pudp);
1029         __flush_tlb_kernel_pgtable(addr);
1030         pmd_free(NULL, table);
1031         return 1;
1032 }