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/mmu_context.h>
  46 #include <asm/ptdump.h>
  47 #include <asm/tlbflush.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 u64 vabits_user __ro_after_init;
  55 EXPORT_SYMBOL(vabits_user);
  56
  57 u64 kimage_voffset __ro_after_init;
  58 EXPORT_SYMBOL(kimage_voffset);
  59
  60 /*
  61  * Empty_zero_page is a special page that is used for zero-initialized data
  62  * and COW.
  63  */
  64 unsigned long empty_zero_page[PAGE_SIZE / sizeof(unsigned long)] __page_aligned_bss;
  65 EXPORT_SYMBOL(empty_zero_page);
  66
  67 static pte_t bm_pte[PTRS_PER_PTE] __page_aligned_bss;
  68 static pmd_t bm_pmd[PTRS_PER_PMD] __page_aligned_bss __maybe_unused;
  69 static pud_t bm_pud[PTRS_PER_PUD] __page_aligned_bss __maybe_unused;
  70
  71 static DEFINE_SPINLOCK(swapper_pgdir_lock);
  72
  73 void set_swapper_pgd(pgd_t *pgdp, pgd_t pgd)
  74 {
  75         pgd_t *fixmap_pgdp;
  76
  77         spin_lock(&swapper_pgdir_lock);
  78         fixmap_pgdp = pgd_set_fixmap(__pa_symbol(pgdp));
  79         WRITE_ONCE(*fixmap_pgdp, pgd);
  80         /*
  81          * We need dsb(ishst) here to ensure the page-table-walker sees
  82          * our new entry before set_p?d() returns. The fixmap's
  83          * flush_tlb_kernel_range() via clear_fixmap() does this for us.
  84          */
  85         pgd_clear_fixmap();
  86         spin_unlock(&swapper_pgdir_lock);
  87 }
  88
  89 pgprot_t phys_mem_access_prot(struct file *file, unsigned long pfn,
  90                               unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
  91 {
  92         if (!pfn_valid(pfn))
  93                 return pgprot_noncached(vma_prot);
  94         else if (file->f_flags & O_SYNC)
  95                 return pgprot_writecombine(vma_prot);
  96         return vma_prot;
  97 }
  98 EXPORT_SYMBOL(phys_mem_access_prot);
  99
 100 static phys_addr_t __init early_pgtable_alloc(int shift)
 101 {
 102         phys_addr_t phys;
 103         void *ptr;
 104
 105         phys = memblock_phys_alloc(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
 106         if (!phys)
 107                 panic("Failed to allocate page table page\n");
 108
 109         /*
 110          * The FIX_{PGD,PUD,PMD} slots may be in active use, but the FIX_PTE
 111          * slot will be free, so we can (ab)use the FIX_PTE slot to initialise
 112          * any level of table.
 113          */
 114         ptr = pte_set_fixmap(phys);
 115
 116         memset(ptr, 0, PAGE_SIZE);
 117
 118         /*
 119          * Implicit barriers also ensure the zeroed page is visible to the page
 120          * table walker
 121          */
 122         pte_clear_fixmap();
 123
 124         return phys;
 125 }
 126
 127 static bool pgattr_change_is_safe(u64 old, u64 new)
 128 {
 129         /*
 130          * The following mapping attributes may be updated in live
 131          * kernel mappings without the need for break-before-make.
 132          */
 133         static const pteval_t mask = PTE_PXN | PTE_RDONLY | PTE_WRITE | PTE_NG;
 134
 135         /* creating or taking down mappings is always safe */
 136         if (old == 0 || new == 0)
 137                 return true;
 138
 139         /* live contiguous mappings may not be manipulated at all */
 140         if ((old | new) & PTE_CONT)
 141                 return false;
 142
 143         /* Transitioning from Non-Global to Global is unsafe */
 144         if (old & ~new & PTE_NG)
 145                 return false;
 146
 147         return ((old ^ new) & ~mask) == 0;
 148 }
 149
 150 static void init_pte(pmd_t *pmdp, unsigned long addr, unsigned long end,
 151                      phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
 152 {
 153         pte_t *ptep;
 154
 155         ptep = pte_set_fixmap_offset(pmdp, addr);
 156         do {
 157                 pte_t old_pte = READ_ONCE(*ptep);
 158
 159                 set_pte(ptep, pfn_pte(__phys_to_pfn(phys), prot));
 160
 161                 /*
 162                  * After the PTE entry has been populated once, we
 163                  * only allow updates to the permission attributes.
 164                  */
 165                 BUG_ON(!pgattr_change_is_safe(pte_val(old_pte),
 166                                               READ_ONCE(pte_val(*ptep))));
 167
 168                 phys += PAGE_SIZE;
 169         } while (ptep++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
 170
 171         pte_clear_fixmap();
 172 }
 173
 174 static void alloc_init_cont_pte(pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
 175                                 unsigned long end, phys_addr_t phys,
 176                                 pgprot_t prot,
 177                                 phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int),
 178                                 int flags)
 179 {
 180         unsigned long next;
 181         pmd_t pmd = READ_ONCE(*pmdp);
 182
 183         BUG_ON(pmd_sect(pmd));
 184         if (pmd_none(pmd)) {
 185                 phys_addr_t pte_phys;
 186                 BUG_ON(!pgtable_alloc);
 187                 pte_phys = pgtable_alloc(PAGE_SHIFT);
 188                 __pmd_populate(pmdp, pte_phys, PMD_TYPE_TABLE);
 189                 pmd = READ_ONCE(*pmdp);
 190         }
 191         BUG_ON(pmd_bad(pmd));
 192
 193         do {
 194                 pgprot_t __prot = prot;
 195
 196                 next = pte_cont_addr_end(addr, end);
 197
 198                 /* use a contiguous mapping if the range is suitably aligned */
 199                 if ((((addr | next | phys) & ~CONT_PTE_MASK) == 0) &&
 200                     (flags & NO_CONT_MAPPINGS) == 0)
 201                         __prot = __pgprot(pgprot_val(prot) | PTE_CONT);
 202
 203                 init_pte(pmdp, addr, next, phys, __prot);
 204
 205                 phys += next - addr;
 206         } while (addr = next, addr != end);
 207 }
 208
 209 static void init_pmd(pud_t *pudp, unsigned long addr, unsigned long end,
 210                      phys_addr_t phys, pgprot_t prot,
 211                      phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int), int flags)
 212 {
 213         unsigned long next;
 214         pmd_t *pmdp;
 215
 216         pmdp = pmd_set_fixmap_offset(pudp, addr);
 217         do {
 218                 pmd_t old_pmd = READ_ONCE(*pmdp);
 219
 220                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 221
 222                 /* try section mapping first */
 223                 if (((addr | next | phys) & ~SECTION_MASK) == 0 &&
 224                     (flags & NO_BLOCK_MAPPINGS) == 0) {
 225                         pmd_set_huge(pmdp, phys, prot);
 226
 227                         /*
 228                          * After the PMD entry has been populated once, we
 229                          * only allow updates to the permission attributes.
 230                          */
 231                         BUG_ON(!pgattr_change_is_safe(pmd_val(old_pmd),
 232                                                       READ_ONCE(pmd_val(*pmdp))));
 233                 } else {
 234                         alloc_init_cont_pte(pmdp, addr, next, phys, prot,
 235                                             pgtable_alloc, flags);
 236
 237                         BUG_ON(pmd_val(old_pmd) != 0 &&
 238                                pmd_val(old_pmd) != READ_ONCE(pmd_val(*pmdp)));
 239                 }
 240                 phys += next - addr;
 241         } while (pmdp++, addr = next, addr != end);
 242
 243         pmd_clear_fixmap();
 244 }
 245
 246 static void alloc_init_cont_pmd(pud_t *pudp, unsigned long addr,
 247                                 unsigned long end, phys_addr_t phys,
 248                                 pgprot_t prot,
 249                                 phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int), int flags)
 250 {
 251         unsigned long next;
 252         pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
 253
 254         /*
 255          * Check for initial section mappings in the pgd/pud.
 256          */
 257         BUG_ON(pud_sect(pud));
 258         if (pud_none(pud)) {
 259                 phys_addr_t pmd_phys;
 260                 BUG_ON(!pgtable_alloc);
 261                 pmd_phys = pgtable_alloc(PMD_SHIFT);
 262                 __pud_populate(pudp, pmd_phys, PUD_TYPE_TABLE);
 263                 pud = READ_ONCE(*pudp);
 264         }
 265         BUG_ON(pud_bad(pud));
 266
 267         do {
 268                 pgprot_t __prot = prot;
 269
 270                 next = pmd_cont_addr_end(addr, end);
 271
 272                 /* use a contiguous mapping if the range is suitably aligned */
 273                 if ((((addr | next | phys) & ~CONT_PMD_MASK) == 0) &&
 274                     (flags & NO_CONT_MAPPINGS) == 0)
 275                         __prot = __pgprot(pgprot_val(prot) | PTE_CONT);
 276
 277                 init_pmd(pudp, addr, next, phys, __prot, pgtable_alloc, flags);
 278
 279                 phys += next - addr;
 280         } while (addr = next, addr != end);
 281 }
 282
 283 static inline bool use_1G_block(unsigned long addr, unsigned long next,
 284                         unsigned long phys)
 285 {
 286         if (PAGE_SHIFT != 12)
 287                 return false;
 288
 289         if (((addr | next | phys) & ~PUD_MASK) != 0)
 290                 return false;
 291
 292         return true;
 293 }
 294
 295 static void alloc_init_pud(pgd_t *pgdp, unsigned long addr, unsigned long end,
 296                            phys_addr_t phys, pgprot_t prot,
 297                            phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int),
 298                            int flags)
 299 {
 300         unsigned long next;
 301         pud_t *pudp;
 302         pgd_t pgd = READ_ONCE(*pgdp);
 303
 304         if (pgd_none(pgd)) {
 305                 phys_addr_t pud_phys;
 306                 BUG_ON(!pgtable_alloc);
 307                 pud_phys = pgtable_alloc(PUD_SHIFT);
 308                 __pgd_populate(pgdp, pud_phys, PUD_TYPE_TABLE);
 309                 pgd = READ_ONCE(*pgdp);
 310         }
 311         BUG_ON(pgd_bad(pgd));
 312
 313         pudp = pud_set_fixmap_offset(pgdp, addr);
 314         do {
 315                 pud_t old_pud = READ_ONCE(*pudp);
 316
 317                 next = pud_addr_end(addr, end);
 318
 319                 /*
 320                  * For 4K granule only, attempt to put down a 1GB block
 321                  */
 322                 if (use_1G_block(addr, next, phys) &&
 323                     (flags & NO_BLOCK_MAPPINGS) == 0) {
 324                         pud_set_huge(pudp, phys, prot);
 325
 326                         /*
 327                          * After the PUD entry has been populated once, we
 328                          * only allow updates to the permission attributes.
 329                          */
 330                         BUG_ON(!pgattr_change_is_safe(pud_val(old_pud),
 331                                                       READ_ONCE(pud_val(*pudp))));
 332                 } else {
 333                         alloc_init_cont_pmd(pudp, addr, next, phys, prot,
 334                                             pgtable_alloc, flags);
 335
 336                         BUG_ON(pud_val(old_pud) != 0 &&
 337                                pud_val(old_pud) != READ_ONCE(pud_val(*pudp)));
 338                 }
 339                 phys += next - addr;
 340         } while (pudp++, addr = next, addr != end);
 341
 342         pud_clear_fixmap();
 343 }
 344
 345 static void __create_pgd_mapping(pgd_t *pgdir, phys_addr_t phys,
 346                                  unsigned long virt, phys_addr_t size,
 347                                  pgprot_t prot,
 348                                  phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int),
 349                                  int flags)
 350 {
 351         unsigned long addr, length, end, next;
 352         pgd_t *pgdp = pgd_offset_raw(pgdir, virt);
 353
 354         /*
 355          * If the virtual and physical address don't have the same offset
 356          * within a page, we cannot map the region as the caller expects.
 357          */
 358         if (WARN_ON((phys ^ virt) & ~PAGE_MASK))
 359                 return;
 360
 361         phys &= PAGE_MASK;
 362         addr = virt & PAGE_MASK;
 363         length = PAGE_ALIGN(size + (virt & ~PAGE_MASK));
 364
 365         end = addr + length;
 366         do {
 367                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 368                 alloc_init_pud(pgdp, addr, next, phys, prot, pgtable_alloc,
 369                                flags);
 370                 phys += next - addr;
 371         } while (pgdp++, addr = next, addr != end);
 372 }
 373
 374 static phys_addr_t __pgd_pgtable_alloc(int shift)
 375 {
 376         void *ptr = (void *)__get_free_page(PGALLOC_GFP);
 377         BUG_ON(!ptr);
 378
 379         /* Ensure the zeroed page is visible to the page table walker */
 380         dsb(ishst);
 381         return __pa(ptr);
 382 }
 383
 384 static phys_addr_t pgd_pgtable_alloc(int shift)
 385 {
 386         phys_addr_t pa = __pgd_pgtable_alloc(shift);
 387
 388         /*
 389          * Call proper page table ctor in case later we need to
 390          * call core mm functions like apply_to_page_range() on
 391          * this pre-allocated page table.
 392          *
 393          * We don't select ARCH_ENABLE_SPLIT_PMD_PTLOCK if pmd is
 394          * folded, and if so pgtable_pmd_page_ctor() becomes nop.
 395          */
 396         if (shift == PAGE_SHIFT)
 397                 BUG_ON(!pgtable_page_ctor(phys_to_page(pa)));
 398         else if (shift == PMD_SHIFT)
 399                 BUG_ON(!pgtable_pmd_page_ctor(phys_to_page(pa)));
 400
 401         return pa;
 402 }
 403
 404 /*
 405  * This function can only be used to modify existing table entries,
 406  * without allocating new levels of table. Note that this permits the
 407  * creation of new section or page entries.
 408  */
 409 static void __init create_mapping_noalloc(phys_addr_t phys, unsigned long virt,
 410                                   phys_addr_t size, pgprot_t prot)
 411 {
 412         if (virt < VMALLOC_START) {
 413                 pr_warn("BUG: not creating mapping for %pa at 0x%016lx - outside kernel range\n",
 414                         &phys, virt);
 415                 return;
 416         }
 417         __create_pgd_mapping(init_mm.pgd, phys, virt, size, prot, NULL,
 418                              NO_CONT_MAPPINGS);
 419 }
 420
 421 void __init create_pgd_mapping(struct mm_struct *mm, phys_addr_t phys,
 422                                unsigned long virt, phys_addr_t size,
 423                                pgprot_t prot, bool page_mappings_only)
 424 {
 425         int flags = 0;
 426
 427         BUG_ON(mm == &init_mm);
 428
 429         if (page_mappings_only)
 430                 flags = NO_BLOCK_MAPPINGS | NO_CONT_MAPPINGS;
 431
 432         __create_pgd_mapping(mm->pgd, phys, virt, size, prot,
 433                              pgd_pgtable_alloc, flags);
 434 }
 435
 436 static void update_mapping_prot(phys_addr_t phys, unsigned long virt,
 437                                 phys_addr_t size, pgprot_t prot)
 438 {
 439         if (virt < VMALLOC_START) {
 440                 pr_warn("BUG: not updating mapping for %pa at 0x%016lx - outside kernel range\n",
 441                         &phys, virt);
 442                 return;
 443         }
 444
 445         __create_pgd_mapping(init_mm.pgd, phys, virt, size, prot, NULL,
 446                              NO_CONT_MAPPINGS);
 447
 448         /* flush the TLBs after updating live kernel mappings */
 449         flush_tlb_kernel_range(virt, virt + size);
 450 }
 451
 452 static void __init __map_memblock(pgd_t *pgdp, phys_addr_t start,
 453                                   phys_addr_t end, pgprot_t prot, int flags)
 454 {
 455         __create_pgd_mapping(pgdp, start, __phys_to_virt(start), end - start,
 456                              prot, early_pgtable_alloc, flags);
 457 }
 458
 459 void __init mark_linear_text_alias_ro(void)
 460 {
 461         /*
 462          * Remove the write permissions from the linear alias of .text/.rodata
 463          */
 464         update_mapping_prot(__pa_symbol(_text), (unsigned long)lm_alias(_text),
 465                             (unsigned long)__init_begin - (unsigned long)_text,
 466                             PAGE_KERNEL_RO);
 467 }
 468
 469 static void __init map_mem(pgd_t *pgdp)
 470 {
 471         phys_addr_t kernel_start = __pa_symbol(_text);
 472         phys_addr_t kernel_end = __pa_symbol(__init_begin);
 473         struct memblock_region *reg;
 474         int flags = 0;
 475
 476         if (rodata_full || debug_pagealloc_enabled())
 477                 flags = NO_BLOCK_MAPPINGS | NO_CONT_MAPPINGS;
 478
 479         /*
 480          * Take care not to create a writable alias for the
 481          * read-only text and rodata sections of the kernel image.
 482          * So temporarily mark them as NOMAP to skip mappings in
 483          * the following for-loop
 484          */
 485         memblock_mark_nomap(kernel_start, kernel_end - kernel_start);
 486 #ifdef CONFIG_KEXEC_CORE
 487         if (crashk_res.end)
 488                 memblock_mark_nomap(crashk_res.start,
 489                                     resource_size(&crashk_res));
 490 #endif
 491
 492         /* map all the memory banks */
 493         for_each_memblock(memory, reg) {
 494                 phys_addr_t start = reg->base;
 495                 phys_addr_t end = start + reg->size;
 496
 497                 if (start >= end)
 498                         break;
 499                 if (memblock_is_nomap(reg))
 500                         continue;
 501
 502                 __map_memblock(pgdp, start, end, PAGE_KERNEL, flags);
 503         }
 504
 505         /*
 506          * Map the linear alias of the [_text, __init_begin) interval
 507          * as non-executable now, and remove the write permission in
 508          * mark_linear_text_alias_ro() below (which will be called after
 509          * alternative patching has completed). This makes the contents
 510          * of the region accessible to subsystems such as hibernate,
 511          * but protects it from inadvertent modification or execution.
 512          * Note that contiguous mappings cannot be remapped in this way,
 513          * so we should avoid them here.
 514          */
 515         __map_memblock(pgdp, kernel_start, kernel_end,
 516                        PAGE_KERNEL, NO_CONT_MAPPINGS);
 517         memblock_clear_nomap(kernel_start, kernel_end - kernel_start);
 518
 519 #ifdef CONFIG_KEXEC_CORE
 520         /*
 521          * Use page-level mappings here so that we can shrink the region
 522          * in page granularity and put back unused memory to buddy system
 523          * through /sys/kernel/kexec_crash_size interface.
 524          */
 525         if (crashk_res.end) {
 526                 __map_memblock(pgdp, crashk_res.start, crashk_res.end + 1,
 527                                PAGE_KERNEL,
 528                                NO_BLOCK_MAPPINGS | NO_CONT_MAPPINGS);
 529                 memblock_clear_nomap(crashk_res.start,
 530                                      resource_size(&crashk_res));
 531         }
 532 #endif
 533 }
 534
 535 void mark_rodata_ro(void)
 536 {
 537         unsigned long section_size;
 538
 539         /*
 540          * mark .rodata as read only. Use __init_begin rather than __end_rodata
 541          * to cover NOTES and EXCEPTION_TABLE.
 542          */
 543         section_size = (unsigned long)__init_begin - (unsigned long)__start_rodata;
 544         update_mapping_prot(__pa_symbol(__start_rodata), (unsigned long)__start_rodata,
 545                             section_size, PAGE_KERNEL_RO);
 546
 547         debug_checkwx();
 548 }
 549
 550 static void __init map_kernel_segment(pgd_t *pgdp, void *va_start, void *va_end,
 551                                       pgprot_t prot, struct vm_struct *vma,
 552                                       int flags, unsigned long vm_flags)
 553 {
 554         phys_addr_t pa_start = __pa_symbol(va_start);
 555         unsigned long size = va_end - va_start;
 556
 557         BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(pa_start));
 558         BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(size));
 559
 560         __create_pgd_mapping(pgdp, pa_start, (unsigned long)va_start, size, prot,
 561                              early_pgtable_alloc, flags);
 562
 563         if (!(vm_flags & VM_NO_GUARD))
 564                 size += PAGE_SIZE;
 565
 566         vma->addr       = va_start;
 567         vma->phys_addr  = pa_start;
 568         vma->size       = size;
 569         vma->flags      = VM_MAP | vm_flags;
 570         vma->caller     = __builtin_return_address(0);
 571
 572         vm_area_add_early(vma);
 573 }
 574
 575 static int __init parse_rodata(char *arg)
 576 {
 577         int ret = strtobool(arg, &rodata_enabled);
 578         if (!ret) {
 579                 rodata_full = false;
 580                 return 0;
 581         }
 582
 583         /* permit 'full' in addition to boolean options */
 584         if (strcmp(arg, "full"))
 585                 return -EINVAL;
 586
 587         rodata_enabled = true;
 588         rodata_full = true;
 589         return 0;
 590 }
 591 early_param("rodata", parse_rodata);
 592
 593 #ifdef CONFIG_UNMAP_KERNEL_AT_EL0
 594 static int __init map_entry_trampoline(void)
 595 {
 596         pgprot_t prot = rodata_enabled ? PAGE_KERNEL_ROX : PAGE_KERNEL_EXEC;
 597         phys_addr_t pa_start = __pa_symbol(__entry_tramp_text_start);
 598
 599         /* The trampoline is always mapped and can therefore be global */
 600         pgprot_val(prot) &= ~PTE_NG;
 601
 602         /* Map only the text into the trampoline page table */
 603         memset(tramp_pg_dir, 0, PGD_SIZE);
 604         __create_pgd_mapping(tramp_pg_dir, pa_start, TRAMP_VALIAS, PAGE_SIZE,
 605                              prot, __pgd_pgtable_alloc, 0);
 606
 607         /* Map both the text and data into the kernel page table */
 608         __set_fixmap(FIX_ENTRY_TRAMP_TEXT, pa_start, prot);
 609         if (IS_ENABLED(CONFIG_RANDOMIZE_BASE)) {
 610                 extern char __entry_tramp_data_start[];
 611
 612                 __set_fixmap(FIX_ENTRY_TRAMP_DATA,
 613                              __pa_symbol(__entry_tramp_data_start),
 614                              PAGE_KERNEL_RO);
 615         }
 616
 617         return 0;
 618 }
 619 core_initcall(map_entry_trampoline);
 620 #endif
 621
 622 /*
 623  * Create fine-grained mappings for the kernel.
 624  */
 625 static void __init map_kernel(pgd_t *pgdp)
 626 {
 627         static struct vm_struct vmlinux_text, vmlinux_rodata, vmlinux_inittext,
 628                                 vmlinux_initdata, vmlinux_data;
 629
 630         /*
 631          * External debuggers may need to write directly to the text
 632          * mapping to install SW breakpoints. Allow this (only) when
 633          * explicitly requested with rodata=off.
 634          */
 635         pgprot_t text_prot = rodata_enabled ? PAGE_KERNEL_ROX : PAGE_KERNEL_EXEC;
 636
 637         /*
 638          * Only rodata will be remapped with different permissions later on,
 639          * all other segments are allowed to use contiguous mappings.
 640          */
 641         map_kernel_segment(pgdp, _text, _etext, text_prot, &vmlinux_text, 0,
 642                            VM_NO_GUARD);
 643         map_kernel_segment(pgdp, __start_rodata, __inittext_begin, PAGE_KERNEL,
 644                            &vmlinux_rodata, NO_CONT_MAPPINGS, VM_NO_GUARD);
 645         map_kernel_segment(pgdp, __inittext_begin, __inittext_end, text_prot,
 646                            &vmlinux_inittext, 0, VM_NO_GUARD);
 647         map_kernel_segment(pgdp, __initdata_begin, __initdata_end, PAGE_KERNEL,
 648                            &vmlinux_initdata, 0, VM_NO_GUARD);
 649         map_kernel_segment(pgdp, _data, _end, PAGE_KERNEL, &vmlinux_data, 0, 0);
 650
 651         if (!READ_ONCE(pgd_val(*pgd_offset_raw(pgdp, FIXADDR_START)))) {
 652                 /*
 653                  * The fixmap falls in a separate pgd to the kernel, and doesn't
 654                  * live in the carveout for the swapper_pg_dir. We can simply
 655                  * re-use the existing dir for the fixmap.
 656                  */
 657                 set_pgd(pgd_offset_raw(pgdp, FIXADDR_START),
 658                         READ_ONCE(*pgd_offset_k(FIXADDR_START)));
 659         } else if (CONFIG_PGTABLE_LEVELS > 3) {
 660                 /*
 661                  * The fixmap shares its top level pgd entry with the kernel
 662                  * mapping. This can really only occur when we are running
 663                  * with 16k/4 levels, so we can simply reuse the pud level
 664                  * entry instead.
 665                  */
 666                 BUG_ON(!IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_16K_PAGES));
 667                 pud_populate(&init_mm,
 668                              pud_set_fixmap_offset(pgdp, FIXADDR_START),
 669                              lm_alias(bm_pmd));
 670                 pud_clear_fixmap();
 671         } else {
 672                 BUG();
 673         }
 674
 675         kasan_copy_shadow(pgdp);
 676 }
 677
 678 void __init paging_init(void)
 679 {
 680         pgd_t *pgdp = pgd_set_fixmap(__pa_symbol(swapper_pg_dir));
 681
 682         map_kernel(pgdp);
 683         map_mem(pgdp);
 684
 685         pgd_clear_fixmap();
 686
 687         cpu_replace_ttbr1(lm_alias(swapper_pg_dir));
 688         init_mm.pgd = swapper_pg_dir;
 689
 690         memblock_free(__pa_symbol(init_pg_dir),
 691                       __pa_symbol(init_pg_end) - __pa_symbol(init_pg_dir));
 692
 693         memblock_allow_resize();
 694 }
 695
 696 /*
 697  * Check whether a kernel address is valid (derived from arch/x86/).
 698  */
 699 int kern_addr_valid(unsigned long addr)
 700 {
 701         pgd_t *pgdp;
 702         pud_t *pudp, pud;
 703         pmd_t *pmdp, pmd;
 704         pte_t *ptep, pte;
 705
 706         if ((((long)addr) >> VA_BITS) != -1UL)
 707                 return 0;
 708
 709         pgdp = pgd_offset_k(addr);
 710         if (pgd_none(READ_ONCE(*pgdp)))
 711                 return 0;
 712
 713         pudp = pud_offset(pgdp, addr);
 714         pud = READ_ONCE(*pudp);
 715         if (pud_none(pud))
 716                 return 0;
 717
 718         if (pud_sect(pud))
 719                 return pfn_valid(pud_pfn(pud));
 720
 721         pmdp = pmd_offset(pudp, addr);
 722         pmd = READ_ONCE(*pmdp);
 723         if (pmd_none(pmd))
 724                 return 0;
 725
 726         if (pmd_sect(pmd))
 727                 return pfn_valid(pmd_pfn(pmd));
 728
 729         ptep = pte_offset_kernel(pmdp, addr);
 730         pte = READ_ONCE(*ptep);
 731         if (pte_none(pte))
 732                 return 0;
 733
 734         return pfn_valid(pte_pfn(pte));
 735 }
 736 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
 737 #if !ARM64_SWAPPER_USES_SECTION_MAPS
 738 int __meminit vmemmap_populate(unsigned long start, unsigned long end, int node,
 739                 struct vmem_altmap *altmap)
 740 {
 741         return vmemmap_populate_basepages(start, end, node);
 742 }
 743 #else   /* !ARM64_SWAPPER_USES_SECTION_MAPS */
 744 int __meminit vmemmap_populate(unsigned long start, unsigned long end, int node,
 745                 struct vmem_altmap *altmap)
 746 {
 747         unsigned long addr = start;
 748         unsigned long next;
 749         pgd_t *pgdp;
 750         pud_t *pudp;
 751         pmd_t *pmdp;
 752
 753         do {
 754                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 755
 756                 pgdp = vmemmap_pgd_populate(addr, node);
 757                 if (!pgdp)
 758                         return -ENOMEM;
 759
 760                 pudp = vmemmap_pud_populate(pgdp, addr, node);
 761                 if (!pudp)
 762                         return -ENOMEM;
 763
 764                 pmdp = pmd_offset(pudp, addr);
 765                 if (pmd_none(READ_ONCE(*pmdp))) {
 766                         void *p = NULL;
 767
 768                         p = vmemmap_alloc_block_buf(PMD_SIZE, node);
 769                         if (!p)
 770                                 return -ENOMEM;
 771
 772                         pmd_set_huge(pmdp, __pa(p), __pgprot(PROT_SECT_NORMAL));
 773                 } else
 774                         vmemmap_verify((pte_t *)pmdp, node, addr, next);
 775         } while (addr = next, addr != end);
 776
 777         return 0;
 778 }
 779 #endif  /* CONFIG_ARM64_64K_PAGES */
 780 void vmemmap_free(unsigned long start, unsigned long end,
 781                 struct vmem_altmap *altmap)
 782 {
 783 }
 784 #endif  /* CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP */
 785
 786 static inline pud_t * fixmap_pud(unsigned long addr)
 787 {
 788         pgd_t *pgdp = pgd_offset_k(addr);
 789         pgd_t pgd = READ_ONCE(*pgdp);
 790
 791         BUG_ON(pgd_none(pgd) || pgd_bad(pgd));
 792
 793         return pud_offset_kimg(pgdp, addr);
 794 }
 795
 796 static inline pmd_t * fixmap_pmd(unsigned long addr)
 797 {
 798         pud_t *pudp = fixmap_pud(addr);
 799         pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
 800
 801         BUG_ON(pud_none(pud) || pud_bad(pud));
 802
 803         return pmd_offset_kimg(pudp, addr);
 804 }
 805
 806 static inline pte_t * fixmap_pte(unsigned long addr)
 807 {
 808         return &bm_pte[pte_index(addr)];
 809 }
 810
 811 /*
 812  * The p*d_populate functions call virt_to_phys implicitly so they can't be used
 813  * directly on kernel symbols (bm_p*d). This function is called too early to use
 814  * lm_alias so __p*d_populate functions must be used to populate with the
 815  * physical address from __pa_symbol.
 816  */
 817 void __init early_fixmap_init(void)
 818 {
 819         pgd_t *pgdp, pgd;
 820         pud_t *pudp;
 821         pmd_t *pmdp;
 822         unsigned long addr = FIXADDR_START;
 823
 824         pgdp = pgd_offset_k(addr);
 825         pgd = READ_ONCE(*pgdp);
 826         if (CONFIG_PGTABLE_LEVELS > 3 &&
 827             !(pgd_none(pgd) || pgd_page_paddr(pgd) == __pa_symbol(bm_pud))) {
 828                 /*
 829                  * We only end up here if the kernel mapping and the fixmap
 830                  * share the top level pgd entry, which should only happen on
 831                  * 16k/4 levels configurations.
 832                  */
 833                 BUG_ON(!IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_16K_PAGES));
 834                 pudp = pud_offset_kimg(pgdp, addr);
 835         } else {
 836                 if (pgd_none(pgd))
 837                         __pgd_populate(pgdp, __pa_symbol(bm_pud), PUD_TYPE_TABLE);
 838                 pudp = fixmap_pud(addr);
 839         }
 840         if (pud_none(READ_ONCE(*pudp)))
 841                 __pud_populate(pudp, __pa_symbol(bm_pmd), PMD_TYPE_TABLE);
 842         pmdp = fixmap_pmd(addr);
 843         __pmd_populate(pmdp, __pa_symbol(bm_pte), PMD_TYPE_TABLE);
 844
 845         /*
 846          * The boot-ioremap range spans multiple pmds, for which
 847          * we are not prepared:
 848          */
 849         BUILD_BUG_ON((__fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN) >> PMD_SHIFT)
 850                      != (__fix_to_virt(FIX_BTMAP_END) >> PMD_SHIFT));
 851
 852         if ((pmdp != fixmap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN)))
 853              || pmdp != fixmap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_END))) {
 854                 WARN_ON(1);
 855                 pr_warn("pmdp %p != %p, %p\n",
 856                         pmdp, fixmap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN)),
 857                         fixmap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_END)));
 858                 pr_warn("fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN): %08lx\n",
 859                         fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN));
 860                 pr_warn("fix_to_virt(FIX_BTMAP_END):   %08lx\n",
 861                         fix_to_virt(FIX_BTMAP_END));
 862
 863                 pr_warn("FIX_BTMAP_END:       %d\n", FIX_BTMAP_END);
 864                 pr_warn("FIX_BTMAP_BEGIN:     %d\n", FIX_BTMAP_BEGIN);
 865         }
 866 }
 867
 868 /*
 869  * Unusually, this is also called in IRQ context (ghes_iounmap_irq) so if we
 870  * ever need to use IPIs for TLB broadcasting, then we're in trouble here.
 871  */
 872 void __set_fixmap(enum fixed_addresses idx,
 873                                phys_addr_t phys, pgprot_t flags)
 874 {
 875         unsigned long addr = __fix_to_virt(idx);
 876         pte_t *ptep;
 877
 878         BUG_ON(idx <= FIX_HOLE || idx >= __end_of_fixed_addresses);
 879
 880         ptep = fixmap_pte(addr);
 881
 882         if (pgprot_val(flags)) {
 883                 set_pte(ptep, pfn_pte(phys >> PAGE_SHIFT, flags));
 884         } else {
 885                 pte_clear(&init_mm, addr, ptep);
 886                 flush_tlb_kernel_range(addr, addr+PAGE_SIZE);
 887         }
 888 }
 889
 890 void *__init __fixmap_remap_fdt(phys_addr_t dt_phys, int *size, pgprot_t prot)
 891 {
 892         const u64 dt_virt_base = __fix_to_virt(FIX_FDT);
 893         int offset;
 894         void *dt_virt;
 895
 896         /*
 897          * Check whether the physical FDT address is set and meets the minimum
 898          * alignment requirement. Since we are relying on MIN_FDT_ALIGN to be
 899          * at least 8 bytes so that we can always access the magic and size
 900          * fields of the FDT header after mapping the first chunk, double check
 901          * here if that is indeed the case.
 902          */
 903         BUILD_BUG_ON(MIN_FDT_ALIGN < 8);
 904         if (!dt_phys || dt_phys % MIN_FDT_ALIGN)
 905                 return NULL;
 906
 907         /*
 908          * Make sure that the FDT region can be mapped without the need to
 909          * allocate additional translation table pages, so that it is safe
 910          * to call create_mapping_noalloc() this early.
 911          *
 912          * On 64k pages, the FDT will be mapped using PTEs, so we need to
 913          * be in the same PMD as the rest of the fixmap.
 914          * On 4k pages, we'll use section mappings for the FDT so we only
 915          * have to be in the same PUD.
 916          */
 917         BUILD_BUG_ON(dt_virt_base % SZ_2M);
 918
 919         BUILD_BUG_ON(__fix_to_virt(FIX_FDT_END) >> SWAPPER_TABLE_SHIFT !=
 920                      __fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN) >> SWAPPER_TABLE_SHIFT);
 921
 922         offset = dt_phys % SWAPPER_BLOCK_SIZE;
 923         dt_virt = (void *)dt_virt_base + offset;
 924
 925         /* map the first chunk so we can read the size from the header */
 926         create_mapping_noalloc(round_down(dt_phys, SWAPPER_BLOCK_SIZE),
 927                         dt_virt_base, SWAPPER_BLOCK_SIZE, prot);
 928
 929         if (fdt_magic(dt_virt) != FDT_MAGIC)
 930                 return NULL;
 931
 932         *size = fdt_totalsize(dt_virt);
 933         if (*size > MAX_FDT_SIZE)
 934                 return NULL;
 935
 936         if (offset + *size > SWAPPER_BLOCK_SIZE)
 937                 create_mapping_noalloc(round_down(dt_phys, SWAPPER_BLOCK_SIZE), dt_virt_base,
 938                                round_up(offset + *size, SWAPPER_BLOCK_SIZE), prot);
 939
 940         return dt_virt;
 941 }
 942
 943 void *__init fixmap_remap_fdt(phys_addr_t dt_phys)
 944 {
 945         void *dt_virt;
 946         int size;
 947
 948         dt_virt = __fixmap_remap_fdt(dt_phys, &size, PAGE_KERNEL_RO);
 949         if (!dt_virt)
 950                 return NULL;
 951
 952         memblock_reserve(dt_phys, size);
 953         return dt_virt;
 954 }
 955
 956 int __init arch_ioremap_pud_supported(void)
 957 {
 958         /* only 4k granule supports level 1 block mappings */
 959         return IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_4K_PAGES);
 960 }
 961
 962 int __init arch_ioremap_pmd_supported(void)
 963 {
 964         return 1;
 965 }
 966
 967 int pud_set_huge(pud_t *pudp, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
 968 {
 969         pgprot_t sect_prot = __pgprot(PUD_TYPE_SECT |
 970                                         pgprot_val(mk_sect_prot(prot)));
 971         pud_t new_pud = pfn_pud(__phys_to_pfn(phys), sect_prot);
 972
 973         /* Only allow permission changes for now */
 974         if (!pgattr_change_is_safe(READ_ONCE(pud_val(*pudp)),
 975                                    pud_val(new_pud)))
 976                 return 0;
 977
 978         BUG_ON(phys & ~PUD_MASK);
 979         set_pud(pudp, new_pud);
 980         return 1;
 981 }
 982
 983 int pmd_set_huge(pmd_t *pmdp, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
 984 {
 985         pgprot_t sect_prot = __pgprot(PMD_TYPE_SECT |
 986                                         pgprot_val(mk_sect_prot(prot)));
 987         pmd_t new_pmd = pfn_pmd(__phys_to_pfn(phys), sect_prot);
 988
 989         /* Only allow permission changes for now */
 990         if (!pgattr_change_is_safe(READ_ONCE(pmd_val(*pmdp)),
 991                                    pmd_val(new_pmd)))
 992                 return 0;
 993
 994         BUG_ON(phys & ~PMD_MASK);
 995         set_pmd(pmdp, new_pmd);
 996         return 1;
 997 }
 998
 999 int pud_clear_huge(pud_t *pudp)
1000 {
1001         if (!pud_sect(READ_ONCE(*pudp)))
1002                 return 0;
1003         pud_clear(pudp);
1004         return 1;
1005 }
1006
1007 int pmd_clear_huge(pmd_t *pmdp)
1008 {
1009         if (!pmd_sect(READ_ONCE(*pmdp)))
1010                 return 0;
1011         pmd_clear(pmdp);
1012         return 1;
1013 }
1014
1015 int pmd_free_pte_page(pmd_t *pmdp, unsigned long addr)
1016 {
1017         pte_t *table;
1018         pmd_t pmd;
1019
1020         pmd = READ_ONCE(*pmdp);
1021
1022         if (!pmd_table(pmd)) {
1023                 VM_WARN_ON(1);
1024                 return 1;
1025         }
1026
1027         table = pte_offset_kernel(pmdp, addr);
1028         pmd_clear(pmdp);
1029         __flush_tlb_kernel_pgtable(addr);
1030         pte_free_kernel(NULL, table);
1031         return 1;
1032 }
1033
1034 int pud_free_pmd_page(pud_t *pudp, unsigned long addr)
1035 {
1036         pmd_t *table;
1037         pmd_t *pmdp;
1038         pud_t pud;
1039         unsigned long next, end;
1040
1041         pud = READ_ONCE(*pudp);
1042
1043         if (!pud_table(pud)) {
1044                 VM_WARN_ON(1);
1045                 return 1;
1046         }
1047
1048         table = pmd_offset(pudp, addr);
1049         pmdp = table;
1050         next = addr;
1051         end = addr + PUD_SIZE;
1052         do {
1053                 pmd_free_pte_page(pmdp, next);
1054         } while (pmdp++, next += PMD_SIZE, next != end);
1055
1056         pud_clear(pudp);
1057         __flush_tlb_kernel_pgtable(addr);
1058         pmd_free(NULL, table);
1059         return 1;
1060 }
1061
1062 int p4d_free_pud_page(p4d_t *p4d, unsigned long addr)
1063 {
1064         return 0;       /* Don't attempt a block mapping */
1065 }
1066
1067 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1068 int arch_add_memory(int nid, u64 start, u64 size, struct vmem_altmap *altmap,
1069                     bool want_memblock)
1070 {
1071         int flags = 0;
1072
1073         if (rodata_full || debug_pagealloc_enabled())
1074                 flags = NO_BLOCK_MAPPINGS | NO_CONT_MAPPINGS;
1075
1076         __create_pgd_mapping(swapper_pg_dir, start, __phys_to_virt(start),
1077                              size, PAGE_KERNEL, __pgd_pgtable_alloc, flags);
1078
1079         return __add_pages(nid, start >> PAGE_SHIFT, size >> PAGE_SHIFT,
1080                            altmap, want_memblock);
1081 }
1082 #endif