arch/riscv/mm/init.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * Copyright (C) 2012 Regents of the University of California
   4  * Copyright (C) 2019 Western Digital Corporation or its affiliates.
   5  * Copyright (C) 2020 FORTH-ICS/CARV
   6  *  Nick Kossifidis <mick@ics.forth.gr>
   7  */
   8
   9 #include <linux/init.h>
  10 #include <linux/mm.h>
  11 #include <linux/memblock.h>
  12 #include <linux/initrd.h>
  13 #include <linux/swap.h>
  14 #include <linux/swiotlb.h>
  15 #include <linux/sizes.h>
  16 #include <linux/of_fdt.h>
  17 #include <linux/of_reserved_mem.h>
  18 #include <linux/libfdt.h>
  19 #include <linux/set_memory.h>
  20 #include <linux/dma-map-ops.h>
  21 #include <linux/crash_dump.h>
  22 #include <linux/hugetlb.h>
  23 #ifdef CONFIG_RELOCATABLE
  24 #include <linux/elf.h>
  25 #endif
  26 #include <linux/kfence.h>
  27
  28 #include <asm/fixmap.h>
  29 #include <asm/io.h>
  30 #include <asm/numa.h>
  31 #include <asm/pgtable.h>
  32 #include <asm/ptdump.h>
  33 #include <asm/sections.h>
  34 #include <asm/soc.h>
  35 #include <asm/tlbflush.h>
  36
  37 #include "../kernel/head.h"
  38
  39 struct kernel_mapping kernel_map __ro_after_init;
  40 EXPORT_SYMBOL(kernel_map);
  41 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
  42 #define kernel_map      (*(struct kernel_mapping *)XIP_FIXUP(&kernel_map))
  43 #endif
  44
  45 #ifdef CONFIG_64BIT
  46 u64 satp_mode __ro_after_init = !IS_ENABLED(CONFIG_XIP_KERNEL) ? SATP_MODE_57 : SATP_MODE_39;
  47 #else
  48 u64 satp_mode __ro_after_init = SATP_MODE_32;
  49 #endif
  50 EXPORT_SYMBOL(satp_mode);
  51
  52 #ifdef CONFIG_64BIT
  53 bool pgtable_l4_enabled = IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) && !IS_ENABLED(CONFIG_XIP_KERNEL);
  54 bool pgtable_l5_enabled = IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) && !IS_ENABLED(CONFIG_XIP_KERNEL);
  55 EXPORT_SYMBOL(pgtable_l4_enabled);
  56 EXPORT_SYMBOL(pgtable_l5_enabled);
  57 #endif
  58
  59 phys_addr_t phys_ram_base __ro_after_init;
  60 EXPORT_SYMBOL(phys_ram_base);
  61
  62 unsigned long empty_zero_page[PAGE_SIZE / sizeof(unsigned long)]
  63                                                         __page_aligned_bss;
  64 EXPORT_SYMBOL(empty_zero_page);
  65
  66 extern char _start[];
  67 void *_dtb_early_va __initdata;
  68 uintptr_t _dtb_early_pa __initdata;
  69
  70 phys_addr_t dma32_phys_limit __initdata;
  71
  72 static void __init zone_sizes_init(void)
  73 {
  74         unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
  75
  76 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
  77         max_zone_pfns[ZONE_DMA32] = PFN_DOWN(dma32_phys_limit);
  78 #endif
  79         max_zone_pfns[ZONE_NORMAL] = max_low_pfn;
  80
  81         free_area_init(max_zone_pfns);
  82 }
  83
  84 #if defined(CONFIG_MMU) && defined(CONFIG_DEBUG_VM)
  85
  86 #define LOG2_SZ_1K  ilog2(SZ_1K)
  87 #define LOG2_SZ_1M  ilog2(SZ_1M)
  88 #define LOG2_SZ_1G  ilog2(SZ_1G)
  89 #define LOG2_SZ_1T  ilog2(SZ_1T)
  90
  91 static inline void print_mlk(char *name, unsigned long b, unsigned long t)
  92 {
  93         pr_notice("%12s : 0x%08lx - 0x%08lx   (%4ld kB)\n", name, b, t,
  94                   (((t) - (b)) >> LOG2_SZ_1K));
  95 }
  96
  97 static inline void print_mlm(char *name, unsigned long b, unsigned long t)
  98 {
  99         pr_notice("%12s : 0x%08lx - 0x%08lx   (%4ld MB)\n", name, b, t,
 100                   (((t) - (b)) >> LOG2_SZ_1M));
 101 }
 102
 103 static inline void print_mlg(char *name, unsigned long b, unsigned long t)
 104 {
 105         pr_notice("%12s : 0x%08lx - 0x%08lx   (%4ld GB)\n", name, b, t,
 106                    (((t) - (b)) >> LOG2_SZ_1G));
 107 }
 108
 109 #ifdef CONFIG_64BIT
 110 static inline void print_mlt(char *name, unsigned long b, unsigned long t)
 111 {
 112         pr_notice("%12s : 0x%08lx - 0x%08lx   (%4ld TB)\n", name, b, t,
 113                    (((t) - (b)) >> LOG2_SZ_1T));
 114 }
 115 #else
 116 #define print_mlt(n, b, t) do {} while (0)
 117 #endif
 118
 119 static inline void print_ml(char *name, unsigned long b, unsigned long t)
 120 {
 121         unsigned long diff = t - b;
 122
 123         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) && (diff >> LOG2_SZ_1T) >= 10)
 124                 print_mlt(name, b, t);
 125         else if ((diff >> LOG2_SZ_1G) >= 10)
 126                 print_mlg(name, b, t);
 127         else if ((diff >> LOG2_SZ_1M) >= 10)
 128                 print_mlm(name, b, t);
 129         else
 130                 print_mlk(name, b, t);
 131 }
 132
 133 static void __init print_vm_layout(void)
 134 {
 135         pr_notice("Virtual kernel memory layout:\n");
 136         print_ml("fixmap", (unsigned long)FIXADDR_START,
 137                 (unsigned long)FIXADDR_TOP);
 138         print_ml("pci io", (unsigned long)PCI_IO_START,
 139                 (unsigned long)PCI_IO_END);
 140         print_ml("vmemmap", (unsigned long)VMEMMAP_START,
 141                 (unsigned long)VMEMMAP_END);
 142         print_ml("vmalloc", (unsigned long)VMALLOC_START,
 143                 (unsigned long)VMALLOC_END);
 144 #ifdef CONFIG_64BIT
 145         print_ml("modules", (unsigned long)MODULES_VADDR,
 146                 (unsigned long)MODULES_END);
 147 #endif
 148         print_ml("lowmem", (unsigned long)PAGE_OFFSET,
 149                 (unsigned long)high_memory);
 150         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT)) {
 151 #ifdef CONFIG_KASAN
 152                 print_ml("kasan", KASAN_SHADOW_START, KASAN_SHADOW_END);
 153 #endif
 154
 155                 print_ml("kernel", (unsigned long)kernel_map.virt_addr,
 156                          (unsigned long)ADDRESS_SPACE_END);
 157         }
 158 }
 159 #else
 160 static void print_vm_layout(void) { }
 161 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
 162
 163 void __init mem_init(void)
 164 {
 165 #ifdef CONFIG_FLATMEM
 166         BUG_ON(!mem_map);
 167 #endif /* CONFIG_FLATMEM */
 168
 169         swiotlb_init(max_pfn > PFN_DOWN(dma32_phys_limit), SWIOTLB_VERBOSE);
 170         memblock_free_all();
 171
 172         print_vm_layout();
 173 }
 174
 175 /* Limit the memory size via mem. */
 176 static phys_addr_t memory_limit;
 177
 178 static int __init early_mem(char *p)
 179 {
 180         u64 size;
 181
 182         if (!p)
 183                 return 1;
 184
 185         size = memparse(p, &p) & PAGE_MASK;
 186         memory_limit = min_t(u64, size, memory_limit);
 187
 188         pr_notice("Memory limited to %lldMB\n", (u64)memory_limit >> 20);
 189
 190         return 0;
 191 }
 192 early_param("mem", early_mem);
 193
 194 static void __init setup_bootmem(void)
 195 {
 196         phys_addr_t vmlinux_end = __pa_symbol(&_end);
 197         phys_addr_t max_mapped_addr;
 198         phys_addr_t phys_ram_end, vmlinux_start;
 199
 200         if (IS_ENABLED(CONFIG_XIP_KERNEL))
 201                 vmlinux_start = __pa_symbol(&_sdata);
 202         else
 203                 vmlinux_start = __pa_symbol(&_start);
 204
 205         memblock_enforce_memory_limit(memory_limit);
 206
 207         /*
 208          * Make sure we align the reservation on PMD_SIZE since we will
 209          * map the kernel in the linear mapping as read-only: we do not want
 210          * any allocation to happen between _end and the next pmd aligned page.
 211          */
 212         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) && IS_ENABLED(CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX))
 213                 vmlinux_end = (vmlinux_end + PMD_SIZE - 1) & PMD_MASK;
 214         /*
 215          * Reserve from the start of the kernel to the end of the kernel
 216          */
 217         memblock_reserve(vmlinux_start, vmlinux_end - vmlinux_start);
 218
 219         phys_ram_end = memblock_end_of_DRAM();
 220
 221         /*
 222          * Make sure we align the start of the memory on a PMD boundary so that
 223          * at worst, we map the linear mapping with PMD mappings.
 224          */
 225         if (!IS_ENABLED(CONFIG_XIP_KERNEL))
 226                 phys_ram_base = memblock_start_of_DRAM() & PMD_MASK;
 227
 228         /*
 229          * In 64-bit, any use of __va/__pa before this point is wrong as we
 230          * did not know the start of DRAM before.
 231          */
 232         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT))
 233                 kernel_map.va_pa_offset = PAGE_OFFSET - phys_ram_base;
 234
 235         /*
 236          * memblock allocator is not aware of the fact that last 4K bytes of
 237          * the addressable memory can not be mapped because of IS_ERR_VALUE
 238          * macro. Make sure that last 4k bytes are not usable by memblock
 239          * if end of dram is equal to maximum addressable memory.  For 64-bit
 240          * kernel, this problem can't happen here as the end of the virtual
 241          * address space is occupied by the kernel mapping then this check must
 242          * be done as soon as the kernel mapping base address is determined.
 243          */
 244         if (!IS_ENABLED(CONFIG_64BIT)) {
 245                 max_mapped_addr = __pa(~(ulong)0);
 246                 if (max_mapped_addr == (phys_ram_end - 1))
 247                         memblock_set_current_limit(max_mapped_addr - 4096);
 248         }
 249
 250         min_low_pfn = PFN_UP(phys_ram_base);
 251         max_low_pfn = max_pfn = PFN_DOWN(phys_ram_end);
 252         high_memory = (void *)(__va(PFN_PHYS(max_low_pfn)));
 253
 254         dma32_phys_limit = min(4UL * SZ_1G, (unsigned long)PFN_PHYS(max_low_pfn));
 255         set_max_mapnr(max_low_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
 256
 257         reserve_initrd_mem();
 258
 259         /*
 260          * No allocation should be done before reserving the memory as defined
 261          * in the device tree, otherwise the allocation could end up in a
 262          * reserved region.
 263          */
 264         early_init_fdt_scan_reserved_mem();
 265
 266         /*
 267          * If DTB is built in, no need to reserve its memblock.
 268          * Otherwise, do reserve it but avoid using
 269          * early_init_fdt_reserve_self() since __pa() does
 270          * not work for DTB pointers that are fixmap addresses
 271          */
 272         if (!IS_ENABLED(CONFIG_BUILTIN_DTB))
 273                 memblock_reserve(dtb_early_pa, fdt_totalsize(dtb_early_va));
 274
 275         dma_contiguous_reserve(dma32_phys_limit);
 276         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT))
 277                 hugetlb_cma_reserve(PUD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 278 }
 279
 280 #ifdef CONFIG_MMU
 281 struct pt_alloc_ops pt_ops __initdata;
 282
 283 pgd_t swapper_pg_dir[PTRS_PER_PGD] __page_aligned_bss;
 284 pgd_t trampoline_pg_dir[PTRS_PER_PGD] __page_aligned_bss;
 285 static pte_t fixmap_pte[PTRS_PER_PTE] __page_aligned_bss;
 286
 287 pgd_t early_pg_dir[PTRS_PER_PGD] __initdata __aligned(PAGE_SIZE);
 288
 289 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 290 #define pt_ops                  (*(struct pt_alloc_ops *)XIP_FIXUP(&pt_ops))
 291 #define trampoline_pg_dir      ((pgd_t *)XIP_FIXUP(trampoline_pg_dir))
 292 #define fixmap_pte             ((pte_t *)XIP_FIXUP(fixmap_pte))
 293 #define early_pg_dir           ((pgd_t *)XIP_FIXUP(early_pg_dir))
 294 #endif /* CONFIG_XIP_KERNEL */
 295
 296 static const pgprot_t protection_map[16] = {
 297         [VM_NONE]                                       = PAGE_NONE,
 298         [VM_READ]                                       = PAGE_READ,
 299         [VM_WRITE]                                      = PAGE_COPY,
 300         [VM_WRITE | VM_READ]                            = PAGE_COPY,
 301         [VM_EXEC]                                       = PAGE_EXEC,
 302         [VM_EXEC | VM_READ]                             = PAGE_READ_EXEC,
 303         [VM_EXEC | VM_WRITE]                            = PAGE_COPY_EXEC,
 304         [VM_EXEC | VM_WRITE | VM_READ]                  = PAGE_COPY_EXEC,
 305         [VM_SHARED]                                     = PAGE_NONE,
 306         [VM_SHARED | VM_READ]                           = PAGE_READ,
 307         [VM_SHARED | VM_WRITE]                          = PAGE_SHARED,
 308         [VM_SHARED | VM_WRITE | VM_READ]                = PAGE_SHARED,
 309         [VM_SHARED | VM_EXEC]                           = PAGE_EXEC,
 310         [VM_SHARED | VM_EXEC | VM_READ]                 = PAGE_READ_EXEC,
 311         [VM_SHARED | VM_EXEC | VM_WRITE]                = PAGE_SHARED_EXEC,
 312         [VM_SHARED | VM_EXEC | VM_WRITE | VM_READ]      = PAGE_SHARED_EXEC
 313 };
 314 DECLARE_VM_GET_PAGE_PROT
 315
 316 void __set_fixmap(enum fixed_addresses idx, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
 317 {
 318         unsigned long addr = __fix_to_virt(idx);
 319         pte_t *ptep;
 320
 321         BUG_ON(idx <= FIX_HOLE || idx >= __end_of_fixed_addresses);
 322
 323         ptep = &fixmap_pte[pte_index(addr)];
 324
 325         if (pgprot_val(prot))
 326                 set_pte(ptep, pfn_pte(phys >> PAGE_SHIFT, prot));
 327         else
 328                 pte_clear(&init_mm, addr, ptep);
 329         local_flush_tlb_page(addr);
 330 }
 331
 332 static inline pte_t *__init get_pte_virt_early(phys_addr_t pa)
 333 {
 334         return (pte_t *)((uintptr_t)pa);
 335 }
 336
 337 static inline pte_t *__init get_pte_virt_fixmap(phys_addr_t pa)
 338 {
 339         clear_fixmap(FIX_PTE);
 340         return (pte_t *)set_fixmap_offset(FIX_PTE, pa);
 341 }
 342
 343 static inline pte_t *__init get_pte_virt_late(phys_addr_t pa)
 344 {
 345         return (pte_t *) __va(pa);
 346 }
 347
 348 static inline phys_addr_t __init alloc_pte_early(uintptr_t va)
 349 {
 350         /*
 351          * We only create PMD or PGD early mappings so we
 352          * should never reach here with MMU disabled.
 353          */
 354         BUG();
 355 }
 356
 357 static inline phys_addr_t __init alloc_pte_fixmap(uintptr_t va)
 358 {
 359         return memblock_phys_alloc(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
 360 }
 361
 362 static phys_addr_t __init alloc_pte_late(uintptr_t va)
 363 {
 364         struct ptdesc *ptdesc = pagetable_alloc(GFP_KERNEL & ~__GFP_HIGHMEM, 0);
 365
 366         BUG_ON(!ptdesc || !pagetable_pte_ctor(ptdesc));
 367         return __pa((pte_t *)ptdesc_address(ptdesc));
 368 }
 369
 370 static void __init create_pte_mapping(pte_t *ptep,
 371                                       uintptr_t va, phys_addr_t pa,
 372                                       phys_addr_t sz, pgprot_t prot)
 373 {
 374         uintptr_t pte_idx = pte_index(va);
 375
 376         BUG_ON(sz != PAGE_SIZE);
 377
 378         if (pte_none(ptep[pte_idx]))
 379                 ptep[pte_idx] = pfn_pte(PFN_DOWN(pa), prot);
 380 }
 381
 382 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
 383
 384 static pmd_t trampoline_pmd[PTRS_PER_PMD] __page_aligned_bss;
 385 static pmd_t fixmap_pmd[PTRS_PER_PMD] __page_aligned_bss;
 386 static pmd_t early_pmd[PTRS_PER_PMD] __initdata __aligned(PAGE_SIZE);
 387
 388 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 389 #define trampoline_pmd ((pmd_t *)XIP_FIXUP(trampoline_pmd))
 390 #define fixmap_pmd     ((pmd_t *)XIP_FIXUP(fixmap_pmd))
 391 #define early_pmd      ((pmd_t *)XIP_FIXUP(early_pmd))
 392 #endif /* CONFIG_XIP_KERNEL */
 393
 394 static p4d_t trampoline_p4d[PTRS_PER_P4D] __page_aligned_bss;
 395 static p4d_t fixmap_p4d[PTRS_PER_P4D] __page_aligned_bss;
 396 static p4d_t early_p4d[PTRS_PER_P4D] __initdata __aligned(PAGE_SIZE);
 397
 398 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 399 #define trampoline_p4d ((p4d_t *)XIP_FIXUP(trampoline_p4d))
 400 #define fixmap_p4d     ((p4d_t *)XIP_FIXUP(fixmap_p4d))
 401 #define early_p4d      ((p4d_t *)XIP_FIXUP(early_p4d))
 402 #endif /* CONFIG_XIP_KERNEL */
 403
 404 static pud_t trampoline_pud[PTRS_PER_PUD] __page_aligned_bss;
 405 static pud_t fixmap_pud[PTRS_PER_PUD] __page_aligned_bss;
 406 static pud_t early_pud[PTRS_PER_PUD] __initdata __aligned(PAGE_SIZE);
 407
 408 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 409 #define trampoline_pud ((pud_t *)XIP_FIXUP(trampoline_pud))
 410 #define fixmap_pud     ((pud_t *)XIP_FIXUP(fixmap_pud))
 411 #define early_pud      ((pud_t *)XIP_FIXUP(early_pud))
 412 #endif /* CONFIG_XIP_KERNEL */
 413
 414 static pmd_t *__init get_pmd_virt_early(phys_addr_t pa)
 415 {
 416         /* Before MMU is enabled */
 417         return (pmd_t *)((uintptr_t)pa);
 418 }
 419
 420 static pmd_t *__init get_pmd_virt_fixmap(phys_addr_t pa)
 421 {
 422         clear_fixmap(FIX_PMD);
 423         return (pmd_t *)set_fixmap_offset(FIX_PMD, pa);
 424 }
 425
 426 static pmd_t *__init get_pmd_virt_late(phys_addr_t pa)
 427 {
 428         return (pmd_t *) __va(pa);
 429 }
 430
 431 static phys_addr_t __init alloc_pmd_early(uintptr_t va)
 432 {
 433         BUG_ON((va - kernel_map.virt_addr) >> PUD_SHIFT);
 434
 435         return (uintptr_t)early_pmd;
 436 }
 437
 438 static phys_addr_t __init alloc_pmd_fixmap(uintptr_t va)
 439 {
 440         return memblock_phys_alloc(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
 441 }
 442
 443 static phys_addr_t __init alloc_pmd_late(uintptr_t va)
 444 {
 445         struct ptdesc *ptdesc = pagetable_alloc(GFP_KERNEL & ~__GFP_HIGHMEM, 0);
 446
 447         BUG_ON(!ptdesc || !pagetable_pmd_ctor(ptdesc));
 448         return __pa((pmd_t *)ptdesc_address(ptdesc));
 449 }
 450
 451 static void __init create_pmd_mapping(pmd_t *pmdp,
 452                                       uintptr_t va, phys_addr_t pa,
 453                                       phys_addr_t sz, pgprot_t prot)
 454 {
 455         pte_t *ptep;
 456         phys_addr_t pte_phys;
 457         uintptr_t pmd_idx = pmd_index(va);
 458
 459         if (sz == PMD_SIZE) {
 460                 if (pmd_none(pmdp[pmd_idx]))
 461                         pmdp[pmd_idx] = pfn_pmd(PFN_DOWN(pa), prot);
 462                 return;
 463         }
 464
 465         if (pmd_none(pmdp[pmd_idx])) {
 466                 pte_phys = pt_ops.alloc_pte(va);
 467                 pmdp[pmd_idx] = pfn_pmd(PFN_DOWN(pte_phys), PAGE_TABLE);
 468                 ptep = pt_ops.get_pte_virt(pte_phys);
 469                 memset(ptep, 0, PAGE_SIZE);
 470         } else {
 471                 pte_phys = PFN_PHYS(_pmd_pfn(pmdp[pmd_idx]));
 472                 ptep = pt_ops.get_pte_virt(pte_phys);
 473         }
 474
 475         create_pte_mapping(ptep, va, pa, sz, prot);
 476 }
 477
 478 static pud_t *__init get_pud_virt_early(phys_addr_t pa)
 479 {
 480         return (pud_t *)((uintptr_t)pa);
 481 }
 482
 483 static pud_t *__init get_pud_virt_fixmap(phys_addr_t pa)
 484 {
 485         clear_fixmap(FIX_PUD);
 486         return (pud_t *)set_fixmap_offset(FIX_PUD, pa);
 487 }
 488
 489 static pud_t *__init get_pud_virt_late(phys_addr_t pa)
 490 {
 491         return (pud_t *)__va(pa);
 492 }
 493
 494 static phys_addr_t __init alloc_pud_early(uintptr_t va)
 495 {
 496         /* Only one PUD is available for early mapping */
 497         BUG_ON((va - kernel_map.virt_addr) >> PGDIR_SHIFT);
 498
 499         return (uintptr_t)early_pud;
 500 }
 501
 502 static phys_addr_t __init alloc_pud_fixmap(uintptr_t va)
 503 {
 504         return memblock_phys_alloc(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
 505 }
 506
 507 static phys_addr_t alloc_pud_late(uintptr_t va)
 508 {
 509         unsigned long vaddr;
 510
 511         vaddr = __get_free_page(GFP_KERNEL);
 512         BUG_ON(!vaddr);
 513         return __pa(vaddr);
 514 }
 515
 516 static p4d_t *__init get_p4d_virt_early(phys_addr_t pa)
 517 {
 518         return (p4d_t *)((uintptr_t)pa);
 519 }
 520
 521 static p4d_t *__init get_p4d_virt_fixmap(phys_addr_t pa)
 522 {
 523         clear_fixmap(FIX_P4D);
 524         return (p4d_t *)set_fixmap_offset(FIX_P4D, pa);
 525 }
 526
 527 static p4d_t *__init get_p4d_virt_late(phys_addr_t pa)
 528 {
 529         return (p4d_t *)__va(pa);
 530 }
 531
 532 static phys_addr_t __init alloc_p4d_early(uintptr_t va)
 533 {
 534         /* Only one P4D is available for early mapping */
 535         BUG_ON((va - kernel_map.virt_addr) >> PGDIR_SHIFT);
 536
 537         return (uintptr_t)early_p4d;
 538 }
 539
 540 static phys_addr_t __init alloc_p4d_fixmap(uintptr_t va)
 541 {
 542         return memblock_phys_alloc(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
 543 }
 544
 545 static phys_addr_t alloc_p4d_late(uintptr_t va)
 546 {
 547         unsigned long vaddr;
 548
 549         vaddr = __get_free_page(GFP_KERNEL);
 550         BUG_ON(!vaddr);
 551         return __pa(vaddr);
 552 }
 553
 554 static void __init create_pud_mapping(pud_t *pudp,
 555                                       uintptr_t va, phys_addr_t pa,
 556                                       phys_addr_t sz, pgprot_t prot)
 557 {
 558         pmd_t *nextp;
 559         phys_addr_t next_phys;
 560         uintptr_t pud_index = pud_index(va);
 561
 562         if (sz == PUD_SIZE) {
 563                 if (pud_val(pudp[pud_index]) == 0)
 564                         pudp[pud_index] = pfn_pud(PFN_DOWN(pa), prot);
 565                 return;
 566         }
 567
 568         if (pud_val(pudp[pud_index]) == 0) {
 569                 next_phys = pt_ops.alloc_pmd(va);
 570                 pudp[pud_index] = pfn_pud(PFN_DOWN(next_phys), PAGE_TABLE);
 571                 nextp = pt_ops.get_pmd_virt(next_phys);
 572                 memset(nextp, 0, PAGE_SIZE);
 573         } else {
 574                 next_phys = PFN_PHYS(_pud_pfn(pudp[pud_index]));
 575                 nextp = pt_ops.get_pmd_virt(next_phys);
 576         }
 577
 578         create_pmd_mapping(nextp, va, pa, sz, prot);
 579 }
 580
 581 static void __init create_p4d_mapping(p4d_t *p4dp,
 582                                       uintptr_t va, phys_addr_t pa,
 583                                       phys_addr_t sz, pgprot_t prot)
 584 {
 585         pud_t *nextp;
 586         phys_addr_t next_phys;
 587         uintptr_t p4d_index = p4d_index(va);
 588
 589         if (sz == P4D_SIZE) {
 590                 if (p4d_val(p4dp[p4d_index]) == 0)
 591                         p4dp[p4d_index] = pfn_p4d(PFN_DOWN(pa), prot);
 592                 return;
 593         }
 594
 595         if (p4d_val(p4dp[p4d_index]) == 0) {
 596                 next_phys = pt_ops.alloc_pud(va);
 597                 p4dp[p4d_index] = pfn_p4d(PFN_DOWN(next_phys), PAGE_TABLE);
 598                 nextp = pt_ops.get_pud_virt(next_phys);
 599                 memset(nextp, 0, PAGE_SIZE);
 600         } else {
 601                 next_phys = PFN_PHYS(_p4d_pfn(p4dp[p4d_index]));
 602                 nextp = pt_ops.get_pud_virt(next_phys);
 603         }
 604
 605         create_pud_mapping(nextp, va, pa, sz, prot);
 606 }
 607
 608 #define pgd_next_t              p4d_t
 609 #define alloc_pgd_next(__va)    (pgtable_l5_enabled ?                   \
 610                 pt_ops.alloc_p4d(__va) : (pgtable_l4_enabled ?          \
 611                 pt_ops.alloc_pud(__va) : pt_ops.alloc_pmd(__va)))
 612 #define get_pgd_next_virt(__pa) (pgtable_l5_enabled ?                   \
 613                 pt_ops.get_p4d_virt(__pa) : (pgd_next_t *)(pgtable_l4_enabled ? \
 614                 pt_ops.get_pud_virt(__pa) : (pud_t *)pt_ops.get_pmd_virt(__pa)))
 615 #define create_pgd_next_mapping(__nextp, __va, __pa, __sz, __prot)      \
 616                                 (pgtable_l5_enabled ?                   \
 617                 create_p4d_mapping(__nextp, __va, __pa, __sz, __prot) : \
 618                                 (pgtable_l4_enabled ?                   \
 619                 create_pud_mapping((pud_t *)__nextp, __va, __pa, __sz, __prot) :        \
 620                 create_pmd_mapping((pmd_t *)__nextp, __va, __pa, __sz, __prot)))
 621 #define fixmap_pgd_next         (pgtable_l5_enabled ?                   \
 622                 (uintptr_t)fixmap_p4d : (pgtable_l4_enabled ?           \
 623                 (uintptr_t)fixmap_pud : (uintptr_t)fixmap_pmd))
 624 #define trampoline_pgd_next     (pgtable_l5_enabled ?                   \
 625                 (uintptr_t)trampoline_p4d : (pgtable_l4_enabled ?       \
 626                 (uintptr_t)trampoline_pud : (uintptr_t)trampoline_pmd))
 627 #else
 628 #define pgd_next_t              pte_t
 629 #define alloc_pgd_next(__va)    pt_ops.alloc_pte(__va)
 630 #define get_pgd_next_virt(__pa) pt_ops.get_pte_virt(__pa)
 631 #define create_pgd_next_mapping(__nextp, __va, __pa, __sz, __prot)      \
 632         create_pte_mapping(__nextp, __va, __pa, __sz, __prot)
 633 #define fixmap_pgd_next         ((uintptr_t)fixmap_pte)
 634 #define create_p4d_mapping(__pmdp, __va, __pa, __sz, __prot) do {} while(0)
 635 #define create_pud_mapping(__pmdp, __va, __pa, __sz, __prot) do {} while(0)
 636 #define create_pmd_mapping(__pmdp, __va, __pa, __sz, __prot) do {} while(0)
 637 #endif /* __PAGETABLE_PMD_FOLDED */
 638
 639 void __init create_pgd_mapping(pgd_t *pgdp,
 640                                       uintptr_t va, phys_addr_t pa,
 641                                       phys_addr_t sz, pgprot_t prot)
 642 {
 643         pgd_next_t *nextp;
 644         phys_addr_t next_phys;
 645         uintptr_t pgd_idx = pgd_index(va);
 646
 647         if (sz == PGDIR_SIZE) {
 648                 if (pgd_val(pgdp[pgd_idx]) == 0)
 649                         pgdp[pgd_idx] = pfn_pgd(PFN_DOWN(pa), prot);
 650                 return;
 651         }
 652
 653         if (pgd_val(pgdp[pgd_idx]) == 0) {
 654                 next_phys = alloc_pgd_next(va);
 655                 pgdp[pgd_idx] = pfn_pgd(PFN_DOWN(next_phys), PAGE_TABLE);
 656                 nextp = get_pgd_next_virt(next_phys);
 657                 memset(nextp, 0, PAGE_SIZE);
 658         } else {
 659                 next_phys = PFN_PHYS(_pgd_pfn(pgdp[pgd_idx]));
 660                 nextp = get_pgd_next_virt(next_phys);
 661         }
 662
 663         create_pgd_next_mapping(nextp, va, pa, sz, prot);
 664 }
 665
 666 static uintptr_t __init best_map_size(phys_addr_t pa, uintptr_t va,
 667                                       phys_addr_t size)
 668 {
 669         if (pgtable_l5_enabled &&
 670             !(pa & (P4D_SIZE - 1)) && !(va & (P4D_SIZE - 1)) && size >= P4D_SIZE)
 671                 return P4D_SIZE;
 672
 673         if (pgtable_l4_enabled &&
 674             !(pa & (PUD_SIZE - 1)) && !(va & (PUD_SIZE - 1)) && size >= PUD_SIZE)
 675                 return PUD_SIZE;
 676
 677         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) &&
 678             !(pa & (PMD_SIZE - 1)) && !(va & (PMD_SIZE - 1)) && size >= PMD_SIZE)
 679                 return PMD_SIZE;
 680
 681         return PAGE_SIZE;
 682 }
 683
 684 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 685 #define phys_ram_base  (*(phys_addr_t *)XIP_FIXUP(&phys_ram_base))
 686 extern char _xiprom[], _exiprom[], __data_loc;
 687
 688 /* called from head.S with MMU off */
 689 asmlinkage void __init __copy_data(void)
 690 {
 691         void *from = (void *)(&__data_loc);
 692         void *to = (void *)CONFIG_PHYS_RAM_BASE;
 693         size_t sz = (size_t)((uintptr_t)(&_end) - (uintptr_t)(&_sdata));
 694
 695         memcpy(to, from, sz);
 696 }
 697 #endif
 698
 699 #ifdef CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX
 700 static __init pgprot_t pgprot_from_va(uintptr_t va)
 701 {
 702         if (is_va_kernel_text(va))
 703                 return PAGE_KERNEL_READ_EXEC;
 704
 705         /*
 706          * In 64-bit kernel, the kernel mapping is outside the linear mapping so
 707          * we must protect its linear mapping alias from being executed and
 708          * written.
 709          * And rodata section is marked readonly in mark_rodata_ro.
 710          */
 711         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) && is_va_kernel_lm_alias_text(va))
 712                 return PAGE_KERNEL_READ;
 713
 714         return PAGE_KERNEL;
 715 }
 716
 717 void mark_rodata_ro(void)
 718 {
 719         set_kernel_memory(__start_rodata, _data, set_memory_ro);
 720         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT))
 721                 set_kernel_memory(lm_alias(__start_rodata), lm_alias(_data),
 722                                   set_memory_ro);
 723
 724         debug_checkwx();
 725 }
 726 #else
 727 static __init pgprot_t pgprot_from_va(uintptr_t va)
 728 {
 729         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) && !is_kernel_mapping(va))
 730                 return PAGE_KERNEL;
 731
 732         return PAGE_KERNEL_EXEC;
 733 }
 734 #endif /* CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX */
 735
 736 #if defined(CONFIG_64BIT) && !defined(CONFIG_XIP_KERNEL)
 737 u64 __pi_set_satp_mode_from_cmdline(uintptr_t dtb_pa);
 738
 739 static void __init disable_pgtable_l5(void)
 740 {
 741         pgtable_l5_enabled = false;
 742         kernel_map.page_offset = PAGE_OFFSET_L4;
 743         satp_mode = SATP_MODE_48;
 744 }
 745
 746 static void __init disable_pgtable_l4(void)
 747 {
 748         pgtable_l4_enabled = false;
 749         kernel_map.page_offset = PAGE_OFFSET_L3;
 750         satp_mode = SATP_MODE_39;
 751 }
 752
 753 static int __init print_no4lvl(char *p)
 754 {
 755         pr_info("Disabled 4-level and 5-level paging");
 756         return 0;
 757 }
 758 early_param("no4lvl", print_no4lvl);
 759
 760 static int __init print_no5lvl(char *p)
 761 {
 762         pr_info("Disabled 5-level paging");
 763         return 0;
 764 }
 765 early_param("no5lvl", print_no5lvl);
 766
 767 /*
 768  * There is a simple way to determine if 4-level is supported by the
 769  * underlying hardware: establish 1:1 mapping in 4-level page table mode
 770  * then read SATP to see if the configuration was taken into account
 771  * meaning sv48 is supported.
 772  */
 773 static __init void set_satp_mode(uintptr_t dtb_pa)
 774 {
 775         u64 identity_satp, hw_satp;
 776         uintptr_t set_satp_mode_pmd = ((unsigned long)set_satp_mode) & PMD_MASK;
 777         u64 satp_mode_cmdline = __pi_set_satp_mode_from_cmdline(dtb_pa);
 778
 779         if (satp_mode_cmdline == SATP_MODE_57) {
 780                 disable_pgtable_l5();
 781         } else if (satp_mode_cmdline == SATP_MODE_48) {
 782                 disable_pgtable_l5();
 783                 disable_pgtable_l4();
 784                 return;
 785         }
 786
 787         create_p4d_mapping(early_p4d,
 788                         set_satp_mode_pmd, (uintptr_t)early_pud,
 789                         P4D_SIZE, PAGE_TABLE);
 790         create_pud_mapping(early_pud,
 791                            set_satp_mode_pmd, (uintptr_t)early_pmd,
 792                            PUD_SIZE, PAGE_TABLE);
 793         /* Handle the case where set_satp_mode straddles 2 PMDs */
 794         create_pmd_mapping(early_pmd,
 795                            set_satp_mode_pmd, set_satp_mode_pmd,
 796                            PMD_SIZE, PAGE_KERNEL_EXEC);
 797         create_pmd_mapping(early_pmd,
 798                            set_satp_mode_pmd + PMD_SIZE,
 799                            set_satp_mode_pmd + PMD_SIZE,
 800                            PMD_SIZE, PAGE_KERNEL_EXEC);
 801 retry:
 802         create_pgd_mapping(early_pg_dir,
 803                            set_satp_mode_pmd,
 804                            pgtable_l5_enabled ?
 805                                 (uintptr_t)early_p4d : (uintptr_t)early_pud,
 806                            PGDIR_SIZE, PAGE_TABLE);
 807
 808         identity_satp = PFN_DOWN((uintptr_t)&early_pg_dir) | satp_mode;
 809
 810         local_flush_tlb_all();
 811         csr_write(CSR_SATP, identity_satp);
 812         hw_satp = csr_swap(CSR_SATP, 0ULL);
 813         local_flush_tlb_all();
 814
 815         if (hw_satp != identity_satp) {
 816                 if (pgtable_l5_enabled) {
 817                         disable_pgtable_l5();
 818                         memset(early_pg_dir, 0, PAGE_SIZE);
 819                         goto retry;
 820                 }
 821                 disable_pgtable_l4();
 822         }
 823
 824         memset(early_pg_dir, 0, PAGE_SIZE);
 825         memset(early_p4d, 0, PAGE_SIZE);
 826         memset(early_pud, 0, PAGE_SIZE);
 827         memset(early_pmd, 0, PAGE_SIZE);
 828 }
 829 #endif
 830
 831 /*
 832  * setup_vm() is called from head.S with MMU-off.
 833  *
 834  * Following requirements should be honoured for setup_vm() to work
 835  * correctly:
 836  * 1) It should use PC-relative addressing for accessing kernel symbols.
 837  *    To achieve this we always use GCC cmodel=medany.
 838  * 2) The compiler instrumentation for FTRACE will not work for setup_vm()
 839  *    so disable compiler instrumentation when FTRACE is enabled.
 840  *
 841  * Currently, the above requirements are honoured by using custom CFLAGS
 842  * for init.o in mm/Makefile.
 843  */
 844
 845 #ifndef __riscv_cmodel_medany
 846 #error "setup_vm() is called from head.S before relocate so it should not use absolute addressing."
 847 #endif
 848
 849 #ifdef CONFIG_RELOCATABLE
 850 extern unsigned long __rela_dyn_start, __rela_dyn_end;
 851
 852 static void __init relocate_kernel(void)
 853 {
 854         Elf64_Rela *rela = (Elf64_Rela *)&__rela_dyn_start;
 855         /*
 856          * This holds the offset between the linked virtual address and the
 857          * relocated virtual address.
 858          */
 859         uintptr_t reloc_offset = kernel_map.virt_addr - KERNEL_LINK_ADDR;
 860         /*
 861          * This holds the offset between kernel linked virtual address and
 862          * physical address.
 863          */
 864         uintptr_t va_kernel_link_pa_offset = KERNEL_LINK_ADDR - kernel_map.phys_addr;
 865
 866         for ( ; rela < (Elf64_Rela *)&__rela_dyn_end; rela++) {
 867                 Elf64_Addr addr = (rela->r_offset - va_kernel_link_pa_offset);
 868                 Elf64_Addr relocated_addr = rela->r_addend;
 869
 870                 if (rela->r_info != R_RISCV_RELATIVE)
 871                         continue;
 872
 873                 /*
 874                  * Make sure to not relocate vdso symbols like rt_sigreturn
 875                  * which are linked from the address 0 in vmlinux since
 876                  * vdso symbol addresses are actually used as an offset from
 877                  * mm->context.vdso in VDSO_OFFSET macro.
 878                  */
 879                 if (relocated_addr >= KERNEL_LINK_ADDR)
 880                         relocated_addr += reloc_offset;
 881
 882                 *(Elf64_Addr *)addr = relocated_addr;
 883         }
 884 }
 885 #endif /* CONFIG_RELOCATABLE */
 886
 887 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 888 static void __init create_kernel_page_table(pgd_t *pgdir,
 889                                             __always_unused bool early)
 890 {
 891         uintptr_t va, end_va;
 892
 893         /* Map the flash resident part */
 894         end_va = kernel_map.virt_addr + kernel_map.xiprom_sz;
 895         for (va = kernel_map.virt_addr; va < end_va; va += PMD_SIZE)
 896                 create_pgd_mapping(pgdir, va,
 897                                    kernel_map.xiprom + (va - kernel_map.virt_addr),
 898                                    PMD_SIZE, PAGE_KERNEL_EXEC);
 899
 900         /* Map the data in RAM */
 901         end_va = kernel_map.virt_addr + XIP_OFFSET + kernel_map.size;
 902         for (va = kernel_map.virt_addr + XIP_OFFSET; va < end_va; va += PMD_SIZE)
 903                 create_pgd_mapping(pgdir, va,
 904                                    kernel_map.phys_addr + (va - (kernel_map.virt_addr + XIP_OFFSET)),
 905                                    PMD_SIZE, PAGE_KERNEL);
 906 }
 907 #else
 908 static void __init create_kernel_page_table(pgd_t *pgdir, bool early)
 909 {
 910         uintptr_t va, end_va;
 911
 912         end_va = kernel_map.virt_addr + kernel_map.size;
 913         for (va = kernel_map.virt_addr; va < end_va; va += PMD_SIZE)
 914                 create_pgd_mapping(pgdir, va,
 915                                    kernel_map.phys_addr + (va - kernel_map.virt_addr),
 916                                    PMD_SIZE,
 917                                    early ?
 918                                         PAGE_KERNEL_EXEC : pgprot_from_va(va));
 919 }
 920 #endif
 921
 922 /*
 923  * Setup a 4MB mapping that encompasses the device tree: for 64-bit kernel,
 924  * this means 2 PMD entries whereas for 32-bit kernel, this is only 1 PGDIR
 925  * entry.
 926  */
 927 static void __init create_fdt_early_page_table(uintptr_t fix_fdt_va,
 928                                                uintptr_t dtb_pa)
 929 {
 930 #ifndef CONFIG_BUILTIN_DTB
 931         uintptr_t pa = dtb_pa & ~(PMD_SIZE - 1);
 932
 933         /* Make sure the fdt fixmap address is always aligned on PMD size */
 934         BUILD_BUG_ON(FIX_FDT % (PMD_SIZE / PAGE_SIZE));
 935
 936         /* In 32-bit only, the fdt lies in its own PGD */
 937         if (!IS_ENABLED(CONFIG_64BIT)) {
 938                 create_pgd_mapping(early_pg_dir, fix_fdt_va,
 939                                    pa, MAX_FDT_SIZE, PAGE_KERNEL);
 940         } else {
 941                 create_pmd_mapping(fixmap_pmd, fix_fdt_va,
 942                                    pa, PMD_SIZE, PAGE_KERNEL);
 943                 create_pmd_mapping(fixmap_pmd, fix_fdt_va + PMD_SIZE,
 944                                    pa + PMD_SIZE, PMD_SIZE, PAGE_KERNEL);
 945         }
 946
 947         dtb_early_va = (void *)fix_fdt_va + (dtb_pa & (PMD_SIZE - 1));
 948 #else
 949         /*
 950          * For 64-bit kernel, __va can't be used since it would return a linear
 951          * mapping address whereas dtb_early_va will be used before
 952          * setup_vm_final installs the linear mapping. For 32-bit kernel, as the
 953          * kernel is mapped in the linear mapping, that makes no difference.
 954          */
 955         dtb_early_va = kernel_mapping_pa_to_va(XIP_FIXUP(dtb_pa));
 956 #endif
 957
 958         dtb_early_pa = dtb_pa;
 959 }
 960
 961 /*
 962  * MMU is not enabled, the page tables are allocated directly using
 963  * early_pmd/pud/p4d and the address returned is the physical one.
 964  */
 965 static void __init pt_ops_set_early(void)
 966 {
 967         pt_ops.alloc_pte = alloc_pte_early;
 968         pt_ops.get_pte_virt = get_pte_virt_early;
 969 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
 970         pt_ops.alloc_pmd = alloc_pmd_early;
 971         pt_ops.get_pmd_virt = get_pmd_virt_early;
 972         pt_ops.alloc_pud = alloc_pud_early;
 973         pt_ops.get_pud_virt = get_pud_virt_early;
 974         pt_ops.alloc_p4d = alloc_p4d_early;
 975         pt_ops.get_p4d_virt = get_p4d_virt_early;
 976 #endif
 977 }
 978
 979 /*
 980  * MMU is enabled but page table setup is not complete yet.
 981  * fixmap page table alloc functions must be used as a means to temporarily
 982  * map the allocated physical pages since the linear mapping does not exist yet.
 983  *
 984  * Note that this is called with MMU disabled, hence kernel_mapping_pa_to_va,
 985  * but it will be used as described above.
 986  */
 987 static void __init pt_ops_set_fixmap(void)
 988 {
 989         pt_ops.alloc_pte = kernel_mapping_pa_to_va(alloc_pte_fixmap);
 990         pt_ops.get_pte_virt = kernel_mapping_pa_to_va(get_pte_virt_fixmap);
 991 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
 992         pt_ops.alloc_pmd = kernel_mapping_pa_to_va(alloc_pmd_fixmap);
 993         pt_ops.get_pmd_virt = kernel_mapping_pa_to_va(get_pmd_virt_fixmap);
 994         pt_ops.alloc_pud = kernel_mapping_pa_to_va(alloc_pud_fixmap);
 995         pt_ops.get_pud_virt = kernel_mapping_pa_to_va(get_pud_virt_fixmap);
 996         pt_ops.alloc_p4d = kernel_mapping_pa_to_va(alloc_p4d_fixmap);
 997         pt_ops.get_p4d_virt = kernel_mapping_pa_to_va(get_p4d_virt_fixmap);
 998 #endif
 999 }
1000
1001 /*
1002  * MMU is enabled and page table setup is complete, so from now, we can use
1003  * generic page allocation functions to setup page table.
1004  */
1005 static void __init pt_ops_set_late(void)
1006 {
1007         pt_ops.alloc_pte = alloc_pte_late;
1008         pt_ops.get_pte_virt = get_pte_virt_late;
1009 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
1010         pt_ops.alloc_pmd = alloc_pmd_late;
1011         pt_ops.get_pmd_virt = get_pmd_virt_late;
1012         pt_ops.alloc_pud = alloc_pud_late;
1013         pt_ops.get_pud_virt = get_pud_virt_late;
1014         pt_ops.alloc_p4d = alloc_p4d_late;
1015         pt_ops.get_p4d_virt = get_p4d_virt_late;
1016 #endif
1017 }
1018
1019 #ifdef CONFIG_RANDOMIZE_BASE
1020 extern bool __init __pi_set_nokaslr_from_cmdline(uintptr_t dtb_pa);
1021 extern u64 __init __pi_get_kaslr_seed(uintptr_t dtb_pa);
1022
1023 static int __init print_nokaslr(char *p)
1024 {
1025         pr_info("Disabled KASLR");
1026         return 0;
1027 }
1028 early_param("nokaslr", print_nokaslr);
1029
1030 unsigned long kaslr_offset(void)
1031 {
1032         return kernel_map.virt_offset;
1033 }
1034 #endif
1035
1036 asmlinkage void __init setup_vm(uintptr_t dtb_pa)
1037 {
1038         pmd_t __maybe_unused fix_bmap_spmd, fix_bmap_epmd;
1039
1040 #ifdef CONFIG_RANDOMIZE_BASE
1041         if (!__pi_set_nokaslr_from_cmdline(dtb_pa)) {
1042                 u64 kaslr_seed = __pi_get_kaslr_seed(dtb_pa);
1043                 u32 kernel_size = (uintptr_t)(&_end) - (uintptr_t)(&_start);
1044                 u32 nr_pos;
1045
1046                 /*
1047                  * Compute the number of positions available: we are limited
1048                  * by the early page table that only has one PUD and we must
1049                  * be aligned on PMD_SIZE.
1050                  */
1051                 nr_pos = (PUD_SIZE - kernel_size) / PMD_SIZE;
1052
1053                 kernel_map.virt_offset = (kaslr_seed % nr_pos) * PMD_SIZE;
1054         }
1055 #endif
1056
1057         kernel_map.virt_addr = KERNEL_LINK_ADDR + kernel_map.virt_offset;
1058         kernel_map.page_offset = _AC(CONFIG_PAGE_OFFSET, UL);
1059
1060 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
1061         kernel_map.xiprom = (uintptr_t)CONFIG_XIP_PHYS_ADDR;
1062         kernel_map.xiprom_sz = (uintptr_t)(&_exiprom) - (uintptr_t)(&_xiprom);
1063
1064         phys_ram_base = CONFIG_PHYS_RAM_BASE;
1065         kernel_map.phys_addr = (uintptr_t)CONFIG_PHYS_RAM_BASE;
1066         kernel_map.size = (uintptr_t)(&_end) - (uintptr_t)(&_sdata);
1067
1068         kernel_map.va_kernel_xip_pa_offset = kernel_map.virt_addr - kernel_map.xiprom;
1069 #else
1070         kernel_map.phys_addr = (uintptr_t)(&_start);
1071         kernel_map.size = (uintptr_t)(&_end) - kernel_map.phys_addr;
1072 #endif
1073
1074 #if defined(CONFIG_64BIT) && !defined(CONFIG_XIP_KERNEL)
1075         set_satp_mode(dtb_pa);
1076 #endif
1077
1078         /*
1079          * In 64-bit, we defer the setup of va_pa_offset to setup_bootmem,
1080          * where we have the system memory layout: this allows us to align
1081          * the physical and virtual mappings and then make use of PUD/P4D/PGD
1082          * for the linear mapping. This is only possible because the kernel
1083          * mapping lies outside the linear mapping.
1084          * In 32-bit however, as the kernel resides in the linear mapping,
1085          * setup_vm_final can not change the mapping established here,
1086          * otherwise the same kernel addresses would get mapped to different
1087          * physical addresses (if the start of dram is different from the
1088          * kernel physical address start).
1089          */
1090         kernel_map.va_pa_offset = IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) ?
1091                                 0UL : PAGE_OFFSET - kernel_map.phys_addr;
1092         kernel_map.va_kernel_pa_offset = kernel_map.virt_addr - kernel_map.phys_addr;
1093
1094         /*
1095          * The default maximal physical memory size is KERN_VIRT_SIZE for 32-bit
1096          * kernel, whereas for 64-bit kernel, the end of the virtual address
1097          * space is occupied by the modules/BPF/kernel mappings which reduces
1098          * the available size of the linear mapping.
1099          */
1100         memory_limit = KERN_VIRT_SIZE - (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) ? SZ_4G : 0);
1101
1102         /* Sanity check alignment and size */
1103         BUG_ON((PAGE_OFFSET % PGDIR_SIZE) != 0);
1104         BUG_ON((kernel_map.phys_addr % PMD_SIZE) != 0);
1105
1106 #ifdef CONFIG_64BIT
1107         /*
1108          * The last 4K bytes of the addressable memory can not be mapped because
1109          * of IS_ERR_VALUE macro.
1110          */
1111         BUG_ON((kernel_map.virt_addr + kernel_map.size) > ADDRESS_SPACE_END - SZ_4K);
1112 #endif
1113
1114 #ifdef CONFIG_RELOCATABLE
1115         /*
1116          * Early page table uses only one PUD, which makes it possible
1117          * to map PUD_SIZE aligned on PUD_SIZE: if the relocation offset
1118          * makes the kernel cross over a PUD_SIZE boundary, raise a bug
1119          * since a part of the kernel would not get mapped.
1120          */
1121         BUG_ON(PUD_SIZE - (kernel_map.virt_addr & (PUD_SIZE - 1)) < kernel_map.size);
1122         relocate_kernel();
1123 #endif
1124
1125         apply_early_boot_alternatives();
1126         pt_ops_set_early();
1127
1128         /* Setup early PGD for fixmap */
1129         create_pgd_mapping(early_pg_dir, FIXADDR_START,
1130                            fixmap_pgd_next, PGDIR_SIZE, PAGE_TABLE);
1131
1132 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
1133         /* Setup fixmap P4D and PUD */
1134         if (pgtable_l5_enabled)
1135                 create_p4d_mapping(fixmap_p4d, FIXADDR_START,
1136                                    (uintptr_t)fixmap_pud, P4D_SIZE, PAGE_TABLE);
1137         /* Setup fixmap PUD and PMD */
1138         if (pgtable_l4_enabled)
1139                 create_pud_mapping(fixmap_pud, FIXADDR_START,
1140                                    (uintptr_t)fixmap_pmd, PUD_SIZE, PAGE_TABLE);
1141         create_pmd_mapping(fixmap_pmd, FIXADDR_START,
1142                            (uintptr_t)fixmap_pte, PMD_SIZE, PAGE_TABLE);
1143         /* Setup trampoline PGD and PMD */
1144         create_pgd_mapping(trampoline_pg_dir, kernel_map.virt_addr,
1145                            trampoline_pgd_next, PGDIR_SIZE, PAGE_TABLE);
1146         if (pgtable_l5_enabled)
1147                 create_p4d_mapping(trampoline_p4d, kernel_map.virt_addr,
1148                                    (uintptr_t)trampoline_pud, P4D_SIZE, PAGE_TABLE);
1149         if (pgtable_l4_enabled)
1150                 create_pud_mapping(trampoline_pud, kernel_map.virt_addr,
1151                                    (uintptr_t)trampoline_pmd, PUD_SIZE, PAGE_TABLE);
1152 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
1153         create_pmd_mapping(trampoline_pmd, kernel_map.virt_addr,
1154                            kernel_map.xiprom, PMD_SIZE, PAGE_KERNEL_EXEC);
1155 #else
1156         create_pmd_mapping(trampoline_pmd, kernel_map.virt_addr,
1157                            kernel_map.phys_addr, PMD_SIZE, PAGE_KERNEL_EXEC);
1158 #endif
1159 #else
1160         /* Setup trampoline PGD */
1161         create_pgd_mapping(trampoline_pg_dir, kernel_map.virt_addr,
1162                            kernel_map.phys_addr, PGDIR_SIZE, PAGE_KERNEL_EXEC);
1163 #endif
1164
1165         /*
1166          * Setup early PGD covering entire kernel which will allow
1167          * us to reach paging_init(). We map all memory banks later
1168          * in setup_vm_final() below.
1169          */
1170         create_kernel_page_table(early_pg_dir, true);
1171
1172         /* Setup early mapping for FDT early scan */
1173         create_fdt_early_page_table(__fix_to_virt(FIX_FDT), dtb_pa);
1174
1175         /*
1176          * Bootime fixmap only can handle PMD_SIZE mapping. Thus, boot-ioremap
1177          * range can not span multiple pmds.
1178          */
1179         BUG_ON((__fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN) >> PMD_SHIFT)
1180                      != (__fix_to_virt(FIX_BTMAP_END) >> PMD_SHIFT));
1181
1182 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
1183         /*
1184          * Early ioremap fixmap is already created as it lies within first 2MB
1185          * of fixmap region. We always map PMD_SIZE. Thus, both FIX_BTMAP_END
1186          * FIX_BTMAP_BEGIN should lie in the same pmd. Verify that and warn
1187          * the user if not.
1188          */
1189         fix_bmap_spmd = fixmap_pmd[pmd_index(__fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN))];
1190         fix_bmap_epmd = fixmap_pmd[pmd_index(__fix_to_virt(FIX_BTMAP_END))];
1191         if (pmd_val(fix_bmap_spmd) != pmd_val(fix_bmap_epmd)) {
1192                 WARN_ON(1);
1193                 pr_warn("fixmap btmap start [%08lx] != end [%08lx]\n",
1194                         pmd_val(fix_bmap_spmd), pmd_val(fix_bmap_epmd));
1195                 pr_warn("fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN): %08lx\n",
1196                         fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN));
1197                 pr_warn("fix_to_virt(FIX_BTMAP_END):   %08lx\n",
1198                         fix_to_virt(FIX_BTMAP_END));
1199
1200                 pr_warn("FIX_BTMAP_END:       %d\n", FIX_BTMAP_END);
1201                 pr_warn("FIX_BTMAP_BEGIN:     %d\n", FIX_BTMAP_BEGIN);
1202         }
1203 #endif
1204
1205         pt_ops_set_fixmap();
1206 }
1207
1208 static void __init create_linear_mapping_range(phys_addr_t start,
1209                                                phys_addr_t end,
1210                                                uintptr_t fixed_map_size)
1211 {
1212         phys_addr_t pa;
1213         uintptr_t va, map_size;
1214
1215         for (pa = start; pa < end; pa += map_size) {
1216                 va = (uintptr_t)__va(pa);
1217                 map_size = fixed_map_size ? fixed_map_size :
1218                                             best_map_size(pa, va, end - pa);
1219
1220                 create_pgd_mapping(swapper_pg_dir, va, pa, map_size,
1221                                    pgprot_from_va(va));
1222         }
1223 }
1224
1225 static void __init create_linear_mapping_page_table(void)
1226 {
1227         phys_addr_t start, end;
1228         phys_addr_t kfence_pool __maybe_unused;
1229         u64 i;
1230
1231 #ifdef CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX
1232         phys_addr_t ktext_start = __pa_symbol(_start);
1233         phys_addr_t ktext_size = __init_data_begin - _start;
1234         phys_addr_t krodata_start = __pa_symbol(__start_rodata);
1235         phys_addr_t krodata_size = _data - __start_rodata;
1236
1237         /* Isolate kernel text and rodata so they don't get mapped with a PUD */
1238         memblock_mark_nomap(ktext_start,  ktext_size);
1239         memblock_mark_nomap(krodata_start, krodata_size);
1240 #endif
1241
1242 #ifdef CONFIG_KFENCE
1243         /*
1244          *  kfence pool must be backed by PAGE_SIZE mappings, so allocate it
1245          *  before we setup the linear mapping so that we avoid using hugepages
1246          *  for this region.
1247          */
1248         kfence_pool = memblock_phys_alloc(KFENCE_POOL_SIZE, PAGE_SIZE);
1249         BUG_ON(!kfence_pool);
1250
1251         memblock_mark_nomap(kfence_pool, KFENCE_POOL_SIZE);
1252         __kfence_pool = __va(kfence_pool);
1253 #endif
1254
1255         /* Map all memory banks in the linear mapping */
1256         for_each_mem_range(i, &start, &end) {
1257                 if (start >= end)
1258                         break;
1259                 if (start <= __pa(PAGE_OFFSET) &&
1260                     __pa(PAGE_OFFSET) < end)
1261                         start = __pa(PAGE_OFFSET);
1262                 if (end >= __pa(PAGE_OFFSET) + memory_limit)
1263                         end = __pa(PAGE_OFFSET) + memory_limit;
1264
1265                 create_linear_mapping_range(start, end, 0);
1266         }
1267
1268 #ifdef CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX
1269         create_linear_mapping_range(ktext_start, ktext_start + ktext_size, 0);
1270         create_linear_mapping_range(krodata_start,
1271                                     krodata_start + krodata_size, 0);
1272
1273         memblock_clear_nomap(ktext_start,  ktext_size);
1274         memblock_clear_nomap(krodata_start, krodata_size);
1275 #endif
1276
1277 #ifdef CONFIG_KFENCE
1278         create_linear_mapping_range(kfence_pool,
1279                                     kfence_pool + KFENCE_POOL_SIZE,
1280                                     PAGE_SIZE);
1281
1282         memblock_clear_nomap(kfence_pool, KFENCE_POOL_SIZE);
1283 #endif
1284 }
1285
1286 static void __init setup_vm_final(void)
1287 {
1288         /* Setup swapper PGD for fixmap */
1289 #if !defined(CONFIG_64BIT)
1290         /*
1291          * In 32-bit, the device tree lies in a pgd entry, so it must be copied
1292          * directly in swapper_pg_dir in addition to the pgd entry that points
1293          * to fixmap_pte.
1294          */
1295         unsigned long idx = pgd_index(__fix_to_virt(FIX_FDT));
1296
1297         set_pgd(&swapper_pg_dir[idx], early_pg_dir[idx]);
1298 #endif
1299         create_pgd_mapping(swapper_pg_dir, FIXADDR_START,
1300                            __pa_symbol(fixmap_pgd_next),
1301                            PGDIR_SIZE, PAGE_TABLE);
1302
1303         /* Map the linear mapping */
1304         create_linear_mapping_page_table();
1305
1306         /* Map the kernel */
1307         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT))
1308                 create_kernel_page_table(swapper_pg_dir, false);
1309
1310 #ifdef CONFIG_KASAN
1311         kasan_swapper_init();
1312 #endif
1313
1314         /* Clear fixmap PTE and PMD mappings */
1315         clear_fixmap(FIX_PTE);
1316         clear_fixmap(FIX_PMD);
1317         clear_fixmap(FIX_PUD);
1318         clear_fixmap(FIX_P4D);
1319
1320         /* Move to swapper page table */
1321         csr_write(CSR_SATP, PFN_DOWN(__pa_symbol(swapper_pg_dir)) | satp_mode);
1322         local_flush_tlb_all();
1323
1324         pt_ops_set_late();
1325 }
1326 #else
1327 asmlinkage void __init setup_vm(uintptr_t dtb_pa)
1328 {
1329         dtb_early_va = (void *)dtb_pa;
1330         dtb_early_pa = dtb_pa;
1331 }
1332
1333 static inline void setup_vm_final(void)
1334 {
1335 }
1336 #endif /* CONFIG_MMU */
1337
1338 /*
1339  * reserve_crashkernel() - reserves memory for crash kernel
1340  *
1341  * This function reserves memory area given in "crashkernel=" kernel command
1342  * line parameter. The memory reserved is used by dump capture kernel when
1343  * primary kernel is crashing.
1344  */
1345 static void __init arch_reserve_crashkernel(void)
1346 {
1347         unsigned long long low_size = 0;
1348         unsigned long long crash_base, crash_size;
1349         char *cmdline = boot_command_line;
1350         bool high = false;
1351         int ret;
1352
1353         if (!IS_ENABLED(CONFIG_KEXEC_CORE))
1354                 return;
1355
1356         ret = parse_crashkernel(cmdline, memblock_phys_mem_size(),
1357                                 &crash_size, &crash_base,
1358                                 &low_size, &high);
1359         if (ret)
1360                 return;
1361
1362         reserve_crashkernel_generic(cmdline, crash_size, crash_base,
1363                                     low_size, high);
1364 }
1365
1366 void __init paging_init(void)
1367 {
1368         setup_bootmem();
1369         setup_vm_final();
1370
1371         /* Depend on that Linear Mapping is ready */
1372         memblock_allow_resize();
1373 }
1374
1375 void __init misc_mem_init(void)
1376 {
1377         early_memtest(min_low_pfn << PAGE_SHIFT, max_low_pfn << PAGE_SHIFT);
1378         arch_numa_init();
1379         sparse_init();
1380         zone_sizes_init();
1381         arch_reserve_crashkernel();
1382         memblock_dump_all();
1383 }
1384
1385 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
1386 int __meminit vmemmap_populate(unsigned long start, unsigned long end, int node,
1387                                struct vmem_altmap *altmap)
1388 {
1389         return vmemmap_populate_basepages(start, end, node, NULL);
1390 }
1391 #endif
1392
1393 #if defined(CONFIG_MMU) && defined(CONFIG_64BIT)
1394 /*
1395  * Pre-allocates page-table pages for a specific area in the kernel
1396  * page-table. Only the level which needs to be synchronized between
1397  * all page-tables is allocated because the synchronization can be
1398  * expensive.
1399  */
1400 static void __init preallocate_pgd_pages_range(unsigned long start, unsigned long end,
1401                                                const char *area)
1402 {
1403         unsigned long addr;
1404         const char *lvl;
1405
1406         for (addr = start; addr < end && addr >= start; addr = ALIGN(addr + 1, PGDIR_SIZE)) {
1407                 pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
1408                 p4d_t *p4d;
1409                 pud_t *pud;
1410                 pmd_t *pmd;
1411
1412                 lvl = "p4d";
1413                 p4d = p4d_alloc(&init_mm, pgd, addr);
1414                 if (!p4d)
1415                         goto failed;
1416
1417                 if (pgtable_l5_enabled)
1418                         continue;
1419
1420                 lvl = "pud";
1421                 pud = pud_alloc(&init_mm, p4d, addr);
1422                 if (!pud)
1423                         goto failed;
1424
1425                 if (pgtable_l4_enabled)
1426                         continue;
1427
1428                 lvl = "pmd";
1429                 pmd = pmd_alloc(&init_mm, pud, addr);
1430                 if (!pmd)
1431                         goto failed;
1432         }
1433         return;
1434
1435 failed:
1436         /*
1437          * The pages have to be there now or they will be missing in
1438          * process page-tables later.
1439          */
1440         panic("Failed to pre-allocate %s pages for %s area\n", lvl, area);
1441 }
1442
1443 void __init pgtable_cache_init(void)
1444 {
1445         preallocate_pgd_pages_range(VMALLOC_START, VMALLOC_END, "vmalloc");
1446         if (IS_ENABLED(CONFIG_MODULES))
1447                 preallocate_pgd_pages_range(MODULES_VADDR, MODULES_END, "bpf/modules");
1448 }
1449 #endif