arch/arm64/include/asm/kernel-pgtable.h

   1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only */
   2 /*
   3  * Kernel page table mapping
   4  *
   5  * Copyright (C) 2015 ARM Ltd.
   6  */
   7
   8 #ifndef __ASM_KERNEL_PGTABLE_H
   9 #define __ASM_KERNEL_PGTABLE_H
  10
  11 #include <asm/boot.h>
  12 #include <asm/pgtable-hwdef.h>
  13 #include <asm/sparsemem.h>
  14
  15 /*
  16  * The linear mapping and the start of memory are both 2M aligned (per
  17  * the arm64 booting.txt requirements). Hence we can use section mapping
  18  * with 4K (section size = 2M) but not with 16K (section size = 32M) or
  19  * 64K (section size = 512M).
  20  */
  21
  22 /*
  23  * The idmap and swapper page tables need some space reserved in the kernel
  24  * image. Both require pgd, pud (4 levels only) and pmd tables to (section)
  25  * map the kernel. With the 64K page configuration, swapper and idmap need to
  26  * map to pte level. The swapper also maps the FDT (see __create_page_tables
  27  * for more information). Note that the number of ID map translation levels
  28  * could be increased on the fly if system RAM is out of reach for the default
  29  * VA range, so pages required to map highest possible PA are reserved in all
  30  * cases.
  31  */
  32 #ifdef CONFIG_ARM64_4K_PAGES
  33 #define SWAPPER_PGTABLE_LEVELS  (CONFIG_PGTABLE_LEVELS - 1)
  34 #else
  35 #define SWAPPER_PGTABLE_LEVELS  (CONFIG_PGTABLE_LEVELS)
  36 #endif
  37
  38
  39 /*
  40  * If KASLR is enabled, then an offset K is added to the kernel address
  41  * space. The bottom 21 bits of this offset are zero to guarantee 2MB
  42  * alignment for PA and VA.
  43  *
  44  * For each pagetable level of the swapper, we know that the shift will
  45  * be larger than 21 (for the 4KB granule case we use section maps thus
  46  * the smallest shift is actually 30) thus there is the possibility that
  47  * KASLR can increase the number of pagetable entries by 1, so we make
  48  * room for this extra entry.
  49  *
  50  * Note KASLR cannot increase the number of required entries for a level
  51  * by more than one because it increments both the virtual start and end
  52  * addresses equally (the extra entry comes from the case where the end
  53  * address is just pushed over a boundary and the start address isn't).
  54  */
  55
  56 #ifdef CONFIG_RANDOMIZE_BASE
  57 #define EARLY_KASLR     (1)
  58 #else
  59 #define EARLY_KASLR     (0)
  60 #endif
  61
  62 #define EARLY_ENTRIES(vstart, vend, shift, add) \
  63         ((((vend) - 1) >> (shift)) - ((vstart) >> (shift)) + 1 + add)
  64
  65 #define EARLY_PGDS(vstart, vend, add) (EARLY_ENTRIES(vstart, vend, PGDIR_SHIFT, add))
  66
  67 #if SWAPPER_PGTABLE_LEVELS > 3
  68 #define EARLY_PUDS(vstart, vend, add) (EARLY_ENTRIES(vstart, vend, PUD_SHIFT, add))
  69 #else
  70 #define EARLY_PUDS(vstart, vend, add) (0)
  71 #endif
  72
  73 #if SWAPPER_PGTABLE_LEVELS > 2
  74 #define EARLY_PMDS(vstart, vend, add) (EARLY_ENTRIES(vstart, vend, SWAPPER_TABLE_SHIFT, add))
  75 #else
  76 #define EARLY_PMDS(vstart, vend, add) (0)
  77 #endif
  78
  79 #define EARLY_PAGES(vstart, vend, add) ( 1                      /* PGDIR page */                                \
  80                         + EARLY_PGDS((vstart), (vend), add)     /* each PGDIR needs a next level page table */  \
  81                         + EARLY_PUDS((vstart), (vend), add)     /* each PUD needs a next level page table */    \
  82                         + EARLY_PMDS((vstart), (vend), add))    /* each PMD needs a next level page table */
  83 #define INIT_DIR_SIZE (PAGE_SIZE * EARLY_PAGES(KIMAGE_VADDR, _end, EARLY_KASLR))
  84
  85 /* the initial ID map may need two extra pages if it needs to be extended */
  86 #if VA_BITS < 48
  87 #define INIT_IDMAP_DIR_SIZE     ((INIT_IDMAP_DIR_PAGES + 2) * PAGE_SIZE)
  88 #else
  89 #define INIT_IDMAP_DIR_SIZE     (INIT_IDMAP_DIR_PAGES * PAGE_SIZE)
  90 #endif
  91 #define INIT_IDMAP_DIR_PAGES    EARLY_PAGES(KIMAGE_VADDR, _end + MAX_FDT_SIZE + SWAPPER_BLOCK_SIZE, 1)
  92
  93 /* Initial memory map size */
  94 #ifdef CONFIG_ARM64_4K_PAGES
  95 #define SWAPPER_BLOCK_SHIFT     PMD_SHIFT
  96 #define SWAPPER_BLOCK_SIZE      PMD_SIZE
  97 #define SWAPPER_TABLE_SHIFT     PUD_SHIFT
  98 #else
  99 #define SWAPPER_BLOCK_SHIFT     PAGE_SHIFT
 100 #define SWAPPER_BLOCK_SIZE      PAGE_SIZE
 101 #define SWAPPER_TABLE_SHIFT     PMD_SHIFT
 102 #endif
 103
 104 /*
 105  * Initial memory map attributes.
 106  */
 107 #define SWAPPER_PTE_FLAGS       (PTE_TYPE_PAGE | PTE_AF | PTE_SHARED)
 108 #define SWAPPER_PMD_FLAGS       (PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_AF | PMD_SECT_S)
 109
 110 #ifdef CONFIG_ARM64_4K_PAGES
 111 #define SWAPPER_RW_MMUFLAGS     (PMD_ATTRINDX(MT_NORMAL) | SWAPPER_PMD_FLAGS)
 112 #define SWAPPER_RX_MMUFLAGS     (SWAPPER_RW_MMUFLAGS | PMD_SECT_RDONLY)
 113 #else
 114 #define SWAPPER_RW_MMUFLAGS     (PTE_ATTRINDX(MT_NORMAL) | SWAPPER_PTE_FLAGS)
 115 #define SWAPPER_RX_MMUFLAGS     (SWAPPER_RW_MMUFLAGS | PTE_RDONLY)
 116 #endif
 117
 118 /*
 119  * To make optimal use of block mappings when laying out the linear
 120  * mapping, round down the base of physical memory to a size that can
 121  * be mapped efficiently, i.e., either PUD_SIZE (4k granule) or PMD_SIZE
 122  * (64k granule), or a multiple that can be mapped using contiguous bits
 123  * in the page tables: 32 * PMD_SIZE (16k granule)
 124  */
 125 #if defined(CONFIG_ARM64_4K_PAGES)
 126 #define ARM64_MEMSTART_SHIFT            PUD_SHIFT
 127 #elif defined(CONFIG_ARM64_16K_PAGES)
 128 #define ARM64_MEMSTART_SHIFT            CONT_PMD_SHIFT
 129 #else
 130 #define ARM64_MEMSTART_SHIFT            PMD_SHIFT
 131 #endif
 132
 133 /*
 134  * sparsemem vmemmap imposes an additional requirement on the alignment of
 135  * memstart_addr, due to the fact that the base of the vmemmap region
 136  * has a direct correspondence, and needs to appear sufficiently aligned
 137  * in the virtual address space.
 138  */
 139 #if ARM64_MEMSTART_SHIFT < SECTION_SIZE_BITS
 140 #define ARM64_MEMSTART_ALIGN    (1UL << SECTION_SIZE_BITS)
 141 #else
 142 #define ARM64_MEMSTART_ALIGN    (1UL << ARM64_MEMSTART_SHIFT)
 143 #endif
 144
 145 #endif  /* __ASM_KERNEL_PGTABLE_H */