]> Git Repo - J-linux.git/blob - arch/arm64/mm/init.c
Merge tag 'vfs-6.13-rc7.fixes' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/vfs/vfs
[J-linux.git] / arch / arm64 / mm / init.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  * Based on arch/arm/mm/init.c
4  *
5  * Copyright (C) 1995-2005 Russell King
6  * Copyright (C) 2012 ARM Ltd.
7  */
8
9 #include <linux/kernel.h>
10 #include <linux/export.h>
11 #include <linux/errno.h>
12 #include <linux/swap.h>
13 #include <linux/init.h>
14 #include <linux/cache.h>
15 #include <linux/mman.h>
16 #include <linux/nodemask.h>
17 #include <linux/initrd.h>
18 #include <linux/gfp.h>
19 #include <linux/math.h>
20 #include <linux/memblock.h>
21 #include <linux/sort.h>
22 #include <linux/of.h>
23 #include <linux/of_fdt.h>
24 #include <linux/dma-direct.h>
25 #include <linux/dma-map-ops.h>
26 #include <linux/efi.h>
27 #include <linux/swiotlb.h>
28 #include <linux/vmalloc.h>
29 #include <linux/mm.h>
30 #include <linux/kexec.h>
31 #include <linux/crash_dump.h>
32 #include <linux/hugetlb.h>
33 #include <linux/acpi_iort.h>
34 #include <linux/kmemleak.h>
35 #include <linux/execmem.h>
36
37 #include <asm/boot.h>
38 #include <asm/fixmap.h>
39 #include <asm/kasan.h>
40 #include <asm/kernel-pgtable.h>
41 #include <asm/kvm_host.h>
42 #include <asm/memory.h>
43 #include <asm/numa.h>
44 #include <asm/rsi.h>
45 #include <asm/sections.h>
46 #include <asm/setup.h>
47 #include <linux/sizes.h>
48 #include <asm/tlb.h>
49 #include <asm/alternative.h>
50 #include <asm/xen/swiotlb-xen.h>
51
52 /*
53  * We need to be able to catch inadvertent references to memstart_addr
54  * that occur (potentially in generic code) before arm64_memblock_init()
55  * executes, which assigns it its actual value. So use a default value
56  * that cannot be mistaken for a real physical address.
57  */
58 s64 memstart_addr __ro_after_init = -1;
59 EXPORT_SYMBOL(memstart_addr);
60
61 /*
62  * If the corresponding config options are enabled, we create both ZONE_DMA
63  * and ZONE_DMA32. By default ZONE_DMA covers the 32-bit addressable memory
64  * unless restricted on specific platforms (e.g. 30-bit on Raspberry Pi 4).
65  * In such case, ZONE_DMA32 covers the rest of the 32-bit addressable memory,
66  * otherwise it is empty.
67  */
68 phys_addr_t __ro_after_init arm64_dma_phys_limit;
69
70 /*
71  * To make optimal use of block mappings when laying out the linear
72  * mapping, round down the base of physical memory to a size that can
73  * be mapped efficiently, i.e., either PUD_SIZE (4k granule) or PMD_SIZE
74  * (64k granule), or a multiple that can be mapped using contiguous bits
75  * in the page tables: 32 * PMD_SIZE (16k granule)
76  */
77 #if defined(CONFIG_ARM64_4K_PAGES)
78 #define ARM64_MEMSTART_SHIFT            PUD_SHIFT
79 #elif defined(CONFIG_ARM64_16K_PAGES)
80 #define ARM64_MEMSTART_SHIFT            CONT_PMD_SHIFT
81 #else
82 #define ARM64_MEMSTART_SHIFT            PMD_SHIFT
83 #endif
84
85 /*
86  * sparsemem vmemmap imposes an additional requirement on the alignment of
87  * memstart_addr, due to the fact that the base of the vmemmap region
88  * has a direct correspondence, and needs to appear sufficiently aligned
89  * in the virtual address space.
90  */
91 #if ARM64_MEMSTART_SHIFT < SECTION_SIZE_BITS
92 #define ARM64_MEMSTART_ALIGN    (1UL << SECTION_SIZE_BITS)
93 #else
94 #define ARM64_MEMSTART_ALIGN    (1UL << ARM64_MEMSTART_SHIFT)
95 #endif
96
97 static void __init arch_reserve_crashkernel(void)
98 {
99         unsigned long long low_size = 0;
100         unsigned long long crash_base, crash_size;
101         char *cmdline = boot_command_line;
102         bool high = false;
103         int ret;
104
105         if (!IS_ENABLED(CONFIG_CRASH_RESERVE))
106                 return;
107
108         ret = parse_crashkernel(cmdline, memblock_phys_mem_size(),
109                                 &crash_size, &crash_base,
110                                 &low_size, &high);
111         if (ret)
112                 return;
113
114         reserve_crashkernel_generic(cmdline, crash_size, crash_base,
115                                     low_size, high);
116 }
117
118 static phys_addr_t __init max_zone_phys(phys_addr_t zone_limit)
119 {
120         return min(zone_limit, memblock_end_of_DRAM() - 1) + 1;
121 }
122
123 static void __init zone_sizes_init(void)
124 {
125         unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES]  = {0};
126         phys_addr_t __maybe_unused acpi_zone_dma_limit;
127         phys_addr_t __maybe_unused dt_zone_dma_limit;
128         phys_addr_t __maybe_unused dma32_phys_limit =
129                 max_zone_phys(DMA_BIT_MASK(32));
130
131 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
132         acpi_zone_dma_limit = acpi_iort_dma_get_max_cpu_address();
133         dt_zone_dma_limit = of_dma_get_max_cpu_address(NULL);
134         zone_dma_limit = min(dt_zone_dma_limit, acpi_zone_dma_limit);
135         /*
136          * Information we get from firmware (e.g. DT dma-ranges) describe DMA
137          * bus constraints. Devices using DMA might have their own limitations.
138          * Some of them rely on DMA zone in low 32-bit memory. Keep low RAM
139          * DMA zone on platforms that have RAM there.
140          */
141         if (memblock_start_of_DRAM() < U32_MAX)
142                 zone_dma_limit = min(zone_dma_limit, U32_MAX);
143         arm64_dma_phys_limit = max_zone_phys(zone_dma_limit);
144         max_zone_pfns[ZONE_DMA] = PFN_DOWN(arm64_dma_phys_limit);
145 #endif
146 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
147         max_zone_pfns[ZONE_DMA32] = PFN_DOWN(dma32_phys_limit);
148         if (!arm64_dma_phys_limit)
149                 arm64_dma_phys_limit = dma32_phys_limit;
150 #endif
151         if (!arm64_dma_phys_limit)
152                 arm64_dma_phys_limit = PHYS_MASK + 1;
153         max_zone_pfns[ZONE_NORMAL] = max_pfn;
154
155         free_area_init(max_zone_pfns);
156 }
157
158 int pfn_is_map_memory(unsigned long pfn)
159 {
160         phys_addr_t addr = PFN_PHYS(pfn);
161
162         /* avoid false positives for bogus PFNs, see comment in pfn_valid() */
163         if (PHYS_PFN(addr) != pfn)
164                 return 0;
165
166         return memblock_is_map_memory(addr);
167 }
168 EXPORT_SYMBOL(pfn_is_map_memory);
169
170 static phys_addr_t memory_limit __ro_after_init = PHYS_ADDR_MAX;
171
172 /*
173  * Limit the memory size that was specified via FDT.
174  */
175 static int __init early_mem(char *p)
176 {
177         if (!p)
178                 return 1;
179
180         memory_limit = memparse(p, &p) & PAGE_MASK;
181         pr_notice("Memory limited to %lldMB\n", memory_limit >> 20);
182
183         return 0;
184 }
185 early_param("mem", early_mem);
186
187 void __init arm64_memblock_init(void)
188 {
189         s64 linear_region_size = PAGE_END - _PAGE_OFFSET(vabits_actual);
190
191         /*
192          * Corner case: 52-bit VA capable systems running KVM in nVHE mode may
193          * be limited in their ability to support a linear map that exceeds 51
194          * bits of VA space, depending on the placement of the ID map. Given
195          * that the placement of the ID map may be randomized, let's simply
196          * limit the kernel's linear map to 51 bits as well if we detect this
197          * configuration.
198          */
199         if (IS_ENABLED(CONFIG_KVM) && vabits_actual == 52 &&
200             is_hyp_mode_available() && !is_kernel_in_hyp_mode()) {
201                 pr_info("Capping linear region to 51 bits for KVM in nVHE mode on LVA capable hardware.\n");
202                 linear_region_size = min_t(u64, linear_region_size, BIT(51));
203         }
204
205         /* Remove memory above our supported physical address size */
206         memblock_remove(1ULL << PHYS_MASK_SHIFT, ULLONG_MAX);
207
208         /*
209          * Select a suitable value for the base of physical memory.
210          */
211         memstart_addr = round_down(memblock_start_of_DRAM(),
212                                    ARM64_MEMSTART_ALIGN);
213
214         if ((memblock_end_of_DRAM() - memstart_addr) > linear_region_size)
215                 pr_warn("Memory doesn't fit in the linear mapping, VA_BITS too small\n");
216
217         /*
218          * Remove the memory that we will not be able to cover with the
219          * linear mapping. Take care not to clip the kernel which may be
220          * high in memory.
221          */
222         memblock_remove(max_t(u64, memstart_addr + linear_region_size,
223                         __pa_symbol(_end)), ULLONG_MAX);
224         if (memstart_addr + linear_region_size < memblock_end_of_DRAM()) {
225                 /* ensure that memstart_addr remains sufficiently aligned */
226                 memstart_addr = round_up(memblock_end_of_DRAM() - linear_region_size,
227                                          ARM64_MEMSTART_ALIGN);
228                 memblock_remove(0, memstart_addr);
229         }
230
231         /*
232          * If we are running with a 52-bit kernel VA config on a system that
233          * does not support it, we have to place the available physical
234          * memory in the 48-bit addressable part of the linear region, i.e.,
235          * we have to move it upward. Since memstart_addr represents the
236          * physical address of PAGE_OFFSET, we have to *subtract* from it.
237          */
238         if (IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_VA_BITS_52) && (vabits_actual != 52))
239                 memstart_addr -= _PAGE_OFFSET(vabits_actual) - _PAGE_OFFSET(52);
240
241         /*
242          * Apply the memory limit if it was set. Since the kernel may be loaded
243          * high up in memory, add back the kernel region that must be accessible
244          * via the linear mapping.
245          */
246         if (memory_limit != PHYS_ADDR_MAX) {
247                 memblock_mem_limit_remove_map(memory_limit);
248                 memblock_add(__pa_symbol(_text), (u64)(_end - _text));
249         }
250
251         if (IS_ENABLED(CONFIG_BLK_DEV_INITRD) && phys_initrd_size) {
252                 /*
253                  * Add back the memory we just removed if it results in the
254                  * initrd to become inaccessible via the linear mapping.
255                  * Otherwise, this is a no-op
256                  */
257                 u64 base = phys_initrd_start & PAGE_MASK;
258                 u64 size = PAGE_ALIGN(phys_initrd_start + phys_initrd_size) - base;
259
260                 /*
261                  * We can only add back the initrd memory if we don't end up
262                  * with more memory than we can address via the linear mapping.
263                  * It is up to the bootloader to position the kernel and the
264                  * initrd reasonably close to each other (i.e., within 32 GB of
265                  * each other) so that all granule/#levels combinations can
266                  * always access both.
267                  */
268                 if (WARN(base < memblock_start_of_DRAM() ||
269                          base + size > memblock_start_of_DRAM() +
270                                        linear_region_size,
271                         "initrd not fully accessible via the linear mapping -- please check your bootloader ...\n")) {
272                         phys_initrd_size = 0;
273                 } else {
274                         memblock_add(base, size);
275                         memblock_clear_nomap(base, size);
276                         memblock_reserve(base, size);
277                 }
278         }
279
280         if (IS_ENABLED(CONFIG_RANDOMIZE_BASE)) {
281                 extern u16 memstart_offset_seed;
282                 u64 mmfr0 = read_cpuid(ID_AA64MMFR0_EL1);
283                 int parange = cpuid_feature_extract_unsigned_field(
284                                         mmfr0, ID_AA64MMFR0_EL1_PARANGE_SHIFT);
285                 s64 range = linear_region_size -
286                             BIT(id_aa64mmfr0_parange_to_phys_shift(parange));
287
288                 /*
289                  * If the size of the linear region exceeds, by a sufficient
290                  * margin, the size of the region that the physical memory can
291                  * span, randomize the linear region as well.
292                  */
293                 if (memstart_offset_seed > 0 && range >= (s64)ARM64_MEMSTART_ALIGN) {
294                         range /= ARM64_MEMSTART_ALIGN;
295                         memstart_addr -= ARM64_MEMSTART_ALIGN *
296                                          ((range * memstart_offset_seed) >> 16);
297                 }
298         }
299
300         /*
301          * Register the kernel text, kernel data, initrd, and initial
302          * pagetables with memblock.
303          */
304         memblock_reserve(__pa_symbol(_stext), _end - _stext);
305         if (IS_ENABLED(CONFIG_BLK_DEV_INITRD) && phys_initrd_size) {
306                 /* the generic initrd code expects virtual addresses */
307                 initrd_start = __phys_to_virt(phys_initrd_start);
308                 initrd_end = initrd_start + phys_initrd_size;
309         }
310
311         early_init_fdt_scan_reserved_mem();
312
313         high_memory = __va(memblock_end_of_DRAM() - 1) + 1;
314 }
315
316 void __init bootmem_init(void)
317 {
318         unsigned long min, max;
319
320         min = PFN_UP(memblock_start_of_DRAM());
321         max = PFN_DOWN(memblock_end_of_DRAM());
322
323         early_memtest(min << PAGE_SHIFT, max << PAGE_SHIFT);
324
325         max_pfn = max_low_pfn = max;
326         min_low_pfn = min;
327
328         arch_numa_init();
329
330         /*
331          * must be done after arch_numa_init() which calls numa_init() to
332          * initialize node_online_map that gets used in hugetlb_cma_reserve()
333          * while allocating required CMA size across online nodes.
334          */
335 #if defined(CONFIG_HUGETLB_PAGE) && defined(CONFIG_CMA)
336         arm64_hugetlb_cma_reserve();
337 #endif
338
339         kvm_hyp_reserve();
340
341         /*
342          * sparse_init() tries to allocate memory from memblock, so must be
343          * done after the fixed reservations
344          */
345         sparse_init();
346         zone_sizes_init();
347
348         /*
349          * Reserve the CMA area after arm64_dma_phys_limit was initialised.
350          */
351         dma_contiguous_reserve(arm64_dma_phys_limit);
352
353         /*
354          * request_standard_resources() depends on crashkernel's memory being
355          * reserved, so do it here.
356          */
357         arch_reserve_crashkernel();
358
359         memblock_dump_all();
360 }
361
362 /*
363  * mem_init() marks the free areas in the mem_map and tells us how much memory
364  * is free.  This is done after various parts of the system have claimed their
365  * memory after the kernel image.
366  */
367 void __init mem_init(void)
368 {
369         unsigned int flags = SWIOTLB_VERBOSE;
370         bool swiotlb = max_pfn > PFN_DOWN(arm64_dma_phys_limit);
371
372         if (is_realm_world()) {
373                 swiotlb = true;
374                 flags |= SWIOTLB_FORCE;
375         }
376
377         if (IS_ENABLED(CONFIG_DMA_BOUNCE_UNALIGNED_KMALLOC) && !swiotlb) {
378                 /*
379                  * If no bouncing needed for ZONE_DMA, reduce the swiotlb
380                  * buffer for kmalloc() bouncing to 1MB per 1GB of RAM.
381                  */
382                 unsigned long size =
383                         DIV_ROUND_UP(memblock_phys_mem_size(), 1024);
384                 swiotlb_adjust_size(min(swiotlb_size_or_default(), size));
385                 swiotlb = true;
386         }
387
388         swiotlb_init(swiotlb, flags);
389         swiotlb_update_mem_attributes();
390
391         /* this will put all unused low memory onto the freelists */
392         memblock_free_all();
393
394         /*
395          * Check boundaries twice: Some fundamental inconsistencies can be
396          * detected at build time already.
397          */
398 #ifdef CONFIG_COMPAT
399         BUILD_BUG_ON(TASK_SIZE_32 > DEFAULT_MAP_WINDOW_64);
400 #endif
401
402         /*
403          * Selected page table levels should match when derived from
404          * scratch using the virtual address range and page size.
405          */
406         BUILD_BUG_ON(ARM64_HW_PGTABLE_LEVELS(CONFIG_ARM64_VA_BITS) !=
407                      CONFIG_PGTABLE_LEVELS);
408
409         if (PAGE_SIZE >= 16384 && get_num_physpages() <= 128) {
410                 extern int sysctl_overcommit_memory;
411                 /*
412                  * On a machine this small we won't get anywhere without
413                  * overcommit, so turn it on by default.
414                  */
415                 sysctl_overcommit_memory = OVERCOMMIT_ALWAYS;
416         }
417 }
418
419 void free_initmem(void)
420 {
421         void *lm_init_begin = lm_alias(__init_begin);
422         void *lm_init_end = lm_alias(__init_end);
423
424         WARN_ON(!IS_ALIGNED((unsigned long)lm_init_begin, PAGE_SIZE));
425         WARN_ON(!IS_ALIGNED((unsigned long)lm_init_end, PAGE_SIZE));
426
427         /* Delete __init region from memblock.reserved. */
428         memblock_free(lm_init_begin, lm_init_end - lm_init_begin);
429
430         free_reserved_area(lm_init_begin, lm_init_end,
431                            POISON_FREE_INITMEM, "unused kernel");
432         /*
433          * Unmap the __init region but leave the VM area in place. This
434          * prevents the region from being reused for kernel modules, which
435          * is not supported by kallsyms.
436          */
437         vunmap_range((u64)__init_begin, (u64)__init_end);
438 }
439
440 void dump_mem_limit(void)
441 {
442         if (memory_limit != PHYS_ADDR_MAX) {
443                 pr_emerg("Memory Limit: %llu MB\n", memory_limit >> 20);
444         } else {
445                 pr_emerg("Memory Limit: none\n");
446         }
447 }
448
449 #ifdef CONFIG_EXECMEM
450 static u64 module_direct_base __ro_after_init = 0;
451 static u64 module_plt_base __ro_after_init = 0;
452
453 /*
454  * Choose a random page-aligned base address for a window of 'size' bytes which
455  * entirely contains the interval [start, end - 1].
456  */
457 static u64 __init random_bounding_box(u64 size, u64 start, u64 end)
458 {
459         u64 max_pgoff, pgoff;
460
461         if ((end - start) >= size)
462                 return 0;
463
464         max_pgoff = (size - (end - start)) / PAGE_SIZE;
465         pgoff = get_random_u32_inclusive(0, max_pgoff);
466
467         return start - pgoff * PAGE_SIZE;
468 }
469
470 /*
471  * Modules may directly reference data and text anywhere within the kernel
472  * image and other modules. References using PREL32 relocations have a +/-2G
473  * range, and so we need to ensure that the entire kernel image and all modules
474  * fall within a 2G window such that these are always within range.
475  *
476  * Modules may directly branch to functions and code within the kernel text,
477  * and to functions and code within other modules. These branches will use
478  * CALL26/JUMP26 relocations with a +/-128M range. Without PLTs, we must ensure
479  * that the entire kernel text and all module text falls within a 128M window
480  * such that these are always within range. With PLTs, we can expand this to a
481  * 2G window.
482  *
483  * We chose the 128M region to surround the entire kernel image (rather than
484  * just the text) as using the same bounds for the 128M and 2G regions ensures
485  * by construction that we never select a 128M region that is not a subset of
486  * the 2G region. For very large and unusual kernel configurations this means
487  * we may fall back to PLTs where they could have been avoided, but this keeps
488  * the logic significantly simpler.
489  */
490 static int __init module_init_limits(void)
491 {
492         u64 kernel_end = (u64)_end;
493         u64 kernel_start = (u64)_text;
494         u64 kernel_size = kernel_end - kernel_start;
495
496         /*
497          * The default modules region is placed immediately below the kernel
498          * image, and is large enough to use the full 2G relocation range.
499          */
500         BUILD_BUG_ON(KIMAGE_VADDR != MODULES_END);
501         BUILD_BUG_ON(MODULES_VSIZE < SZ_2G);
502
503         if (!kaslr_enabled()) {
504                 if (kernel_size < SZ_128M)
505                         module_direct_base = kernel_end - SZ_128M;
506                 if (kernel_size < SZ_2G)
507                         module_plt_base = kernel_end - SZ_2G;
508         } else {
509                 u64 min = kernel_start;
510                 u64 max = kernel_end;
511
512                 if (IS_ENABLED(CONFIG_RANDOMIZE_MODULE_REGION_FULL)) {
513                         pr_info("2G module region forced by RANDOMIZE_MODULE_REGION_FULL\n");
514                 } else {
515                         module_direct_base = random_bounding_box(SZ_128M, min, max);
516                         if (module_direct_base) {
517                                 min = module_direct_base;
518                                 max = module_direct_base + SZ_128M;
519                         }
520                 }
521
522                 module_plt_base = random_bounding_box(SZ_2G, min, max);
523         }
524
525         pr_info("%llu pages in range for non-PLT usage",
526                 module_direct_base ? (SZ_128M - kernel_size) / PAGE_SIZE : 0);
527         pr_info("%llu pages in range for PLT usage",
528                 module_plt_base ? (SZ_2G - kernel_size) / PAGE_SIZE : 0);
529
530         return 0;
531 }
532
533 static struct execmem_info execmem_info __ro_after_init;
534
535 struct execmem_info __init *execmem_arch_setup(void)
536 {
537         unsigned long fallback_start = 0, fallback_end = 0;
538         unsigned long start = 0, end = 0;
539
540         module_init_limits();
541
542         /*
543          * Where possible, prefer to allocate within direct branch range of the
544          * kernel such that no PLTs are necessary.
545          */
546         if (module_direct_base) {
547                 start = module_direct_base;
548                 end = module_direct_base + SZ_128M;
549
550                 if (module_plt_base) {
551                         fallback_start = module_plt_base;
552                         fallback_end = module_plt_base + SZ_2G;
553                 }
554         } else if (module_plt_base) {
555                 start = module_plt_base;
556                 end = module_plt_base + SZ_2G;
557         }
558
559         execmem_info = (struct execmem_info){
560                 .ranges = {
561                         [EXECMEM_DEFAULT] = {
562                                 .start  = start,
563                                 .end    = end,
564                                 .pgprot = PAGE_KERNEL,
565                                 .alignment = 1,
566                                 .fallback_start = fallback_start,
567                                 .fallback_end   = fallback_end,
568                         },
569                         [EXECMEM_KPROBES] = {
570                                 .start  = VMALLOC_START,
571                                 .end    = VMALLOC_END,
572                                 .pgprot = PAGE_KERNEL_ROX,
573                                 .alignment = 1,
574                         },
575                         [EXECMEM_BPF] = {
576                                 .start  = VMALLOC_START,
577                                 .end    = VMALLOC_END,
578                                 .pgprot = PAGE_KERNEL,
579                                 .alignment = 1,
580                         },
581                 },
582         };
583
584         return &execmem_info;
585 }
586 #endif /* CONFIG_EXECMEM */
This page took 0.058845 seconds and 4 git commands to generate.