arch/arm64/mm/mmu.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * Based on arch/arm/mm/mmu.c
   4  *
   5  * Copyright (C) 1995-2005 Russell King
   6  * Copyright (C) 2012 ARM Ltd.
   7  */
   8
   9 #include <linux/cache.h>
  10 #include <linux/export.h>
  11 #include <linux/kernel.h>
  12 #include <linux/errno.h>
  13 #include <linux/init.h>
  14 #include <linux/ioport.h>
  15 #include <linux/kexec.h>
  16 #include <linux/libfdt.h>
  17 #include <linux/mman.h>
  18 #include <linux/nodemask.h>
  19 #include <linux/memblock.h>
  20 #include <linux/memremap.h>
  21 #include <linux/memory.h>
  22 #include <linux/fs.h>
  23 #include <linux/io.h>
  24 #include <linux/mm.h>
  25 #include <linux/vmalloc.h>
  26 #include <linux/set_memory.h>
  27 #include <linux/kfence.h>
  28 #include <linux/pkeys.h>
  29
  30 #include <asm/barrier.h>
  31 #include <asm/cputype.h>
  32 #include <asm/fixmap.h>
  33 #include <asm/kasan.h>
  34 #include <asm/kernel-pgtable.h>
  35 #include <asm/sections.h>
  36 #include <asm/setup.h>
  37 #include <linux/sizes.h>
  38 #include <asm/tlb.h>
  39 #include <asm/mmu_context.h>
  40 #include <asm/ptdump.h>
  41 #include <asm/tlbflush.h>
  42 #include <asm/pgalloc.h>
  43 #include <asm/kfence.h>
  44
  45 #define NO_BLOCK_MAPPINGS       BIT(0)
  46 #define NO_CONT_MAPPINGS        BIT(1)
  47 #define NO_EXEC_MAPPINGS        BIT(2)  /* assumes FEAT_HPDS is not used */
  48
  49 u64 kimage_voffset __ro_after_init;
  50 EXPORT_SYMBOL(kimage_voffset);
  51
  52 u32 __boot_cpu_mode[] = { BOOT_CPU_MODE_EL2, BOOT_CPU_MODE_EL1 };
  53
  54 static bool rodata_is_rw __ro_after_init = true;
  55
  56 /*
  57  * The booting CPU updates the failed status @__early_cpu_boot_status,
  58  * with MMU turned off.
  59  */
  60 long __section(".mmuoff.data.write") __early_cpu_boot_status;
  61
  62 /*
  63  * Empty_zero_page is a special page that is used for zero-initialized data
  64  * and COW.
  65  */
  66 unsigned long empty_zero_page[PAGE_SIZE / sizeof(unsigned long)] __page_aligned_bss;
  67 EXPORT_SYMBOL(empty_zero_page);
  68
  69 static DEFINE_SPINLOCK(swapper_pgdir_lock);
  70 static DEFINE_MUTEX(fixmap_lock);
  71
  72 void noinstr set_swapper_pgd(pgd_t *pgdp, pgd_t pgd)
  73 {
  74         pgd_t *fixmap_pgdp;
  75
  76         /*
  77          * Don't bother with the fixmap if swapper_pg_dir is still mapped
  78          * writable in the kernel mapping.
  79          */
  80         if (rodata_is_rw) {
  81                 WRITE_ONCE(*pgdp, pgd);
  82                 dsb(ishst);
  83                 isb();
  84                 return;
  85         }
  86
  87         spin_lock(&swapper_pgdir_lock);
  88         fixmap_pgdp = pgd_set_fixmap(__pa_symbol(pgdp));
  89         WRITE_ONCE(*fixmap_pgdp, pgd);
  90         /*
  91          * We need dsb(ishst) here to ensure the page-table-walker sees
  92          * our new entry before set_p?d() returns. The fixmap's
  93          * flush_tlb_kernel_range() via clear_fixmap() does this for us.
  94          */
  95         pgd_clear_fixmap();
  96         spin_unlock(&swapper_pgdir_lock);
  97 }
  98
  99 pgprot_t phys_mem_access_prot(struct file *file, unsigned long pfn,
 100                               unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
 101 {
 102         if (!pfn_is_map_memory(pfn))
 103                 return pgprot_noncached(vma_prot);
 104         else if (file->f_flags & O_SYNC)
 105                 return pgprot_writecombine(vma_prot);
 106         return vma_prot;
 107 }
 108 EXPORT_SYMBOL(phys_mem_access_prot);
 109
 110 static phys_addr_t __init early_pgtable_alloc(int shift)
 111 {
 112         phys_addr_t phys;
 113
 114         phys = memblock_phys_alloc_range(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE, 0,
 115                                          MEMBLOCK_ALLOC_NOLEAKTRACE);
 116         if (!phys)
 117                 panic("Failed to allocate page table page\n");
 118
 119         return phys;
 120 }
 121
 122 bool pgattr_change_is_safe(pteval_t old, pteval_t new)
 123 {
 124         /*
 125          * The following mapping attributes may be updated in live
 126          * kernel mappings without the need for break-before-make.
 127          */
 128         pteval_t mask = PTE_PXN | PTE_RDONLY | PTE_WRITE | PTE_NG |
 129                         PTE_SWBITS_MASK;
 130
 131         /* creating or taking down mappings is always safe */
 132         if (!pte_valid(__pte(old)) || !pte_valid(__pte(new)))
 133                 return true;
 134
 135         /* A live entry's pfn should not change */
 136         if (pte_pfn(__pte(old)) != pte_pfn(__pte(new)))
 137                 return false;
 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         /*
 148          * Changing the memory type between Normal and Normal-Tagged is safe
 149          * since Tagged is considered a permission attribute from the
 150          * mismatched attribute aliases perspective.
 151          */
 152         if (((old & PTE_ATTRINDX_MASK) == PTE_ATTRINDX(MT_NORMAL) ||
 153              (old & PTE_ATTRINDX_MASK) == PTE_ATTRINDX(MT_NORMAL_TAGGED)) &&
 154             ((new & PTE_ATTRINDX_MASK) == PTE_ATTRINDX(MT_NORMAL) ||
 155              (new & PTE_ATTRINDX_MASK) == PTE_ATTRINDX(MT_NORMAL_TAGGED)))
 156                 mask |= PTE_ATTRINDX_MASK;
 157
 158         return ((old ^ new) & ~mask) == 0;
 159 }
 160
 161 static void init_clear_pgtable(void *table)
 162 {
 163         clear_page(table);
 164
 165         /* Ensure the zeroing is observed by page table walks. */
 166         dsb(ishst);
 167 }
 168
 169 static void init_pte(pte_t *ptep, unsigned long addr, unsigned long end,
 170                      phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
 171 {
 172         do {
 173                 pte_t old_pte = __ptep_get(ptep);
 174
 175                 /*
 176                  * Required barriers to make this visible to the table walker
 177                  * are deferred to the end of alloc_init_cont_pte().
 178                  */
 179                 __set_pte_nosync(ptep, pfn_pte(__phys_to_pfn(phys), prot));
 180
 181                 /*
 182                  * After the PTE entry has been populated once, we
 183                  * only allow updates to the permission attributes.
 184                  */
 185                 BUG_ON(!pgattr_change_is_safe(pte_val(old_pte),
 186                                               pte_val(__ptep_get(ptep))));
 187
 188                 phys += PAGE_SIZE;
 189         } while (ptep++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
 190 }
 191
 192 static void alloc_init_cont_pte(pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
 193                                 unsigned long end, phys_addr_t phys,
 194                                 pgprot_t prot,
 195                                 phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int),
 196                                 int flags)
 197 {
 198         unsigned long next;
 199         pmd_t pmd = READ_ONCE(*pmdp);
 200         pte_t *ptep;
 201
 202         BUG_ON(pmd_sect(pmd));
 203         if (pmd_none(pmd)) {
 204                 pmdval_t pmdval = PMD_TYPE_TABLE | PMD_TABLE_UXN | PMD_TABLE_AF;
 205                 phys_addr_t pte_phys;
 206
 207                 if (flags & NO_EXEC_MAPPINGS)
 208                         pmdval |= PMD_TABLE_PXN;
 209                 BUG_ON(!pgtable_alloc);
 210                 pte_phys = pgtable_alloc(PAGE_SHIFT);
 211                 ptep = pte_set_fixmap(pte_phys);
 212                 init_clear_pgtable(ptep);
 213                 ptep += pte_index(addr);
 214                 __pmd_populate(pmdp, pte_phys, pmdval);
 215         } else {
 216                 BUG_ON(pmd_bad(pmd));
 217                 ptep = pte_set_fixmap_offset(pmdp, addr);
 218         }
 219
 220         do {
 221                 pgprot_t __prot = prot;
 222
 223                 next = pte_cont_addr_end(addr, end);
 224
 225                 /* use a contiguous mapping if the range is suitably aligned */
 226                 if ((((addr | next | phys) & ~CONT_PTE_MASK) == 0) &&
 227                     (flags & NO_CONT_MAPPINGS) == 0)
 228                         __prot = __pgprot(pgprot_val(prot) | PTE_CONT);
 229
 230                 init_pte(ptep, addr, next, phys, __prot);
 231
 232                 ptep += pte_index(next) - pte_index(addr);
 233                 phys += next - addr;
 234         } while (addr = next, addr != end);
 235
 236         /*
 237          * Note: barriers and maintenance necessary to clear the fixmap slot
 238          * ensure that all previous pgtable writes are visible to the table
 239          * walker.
 240          */
 241         pte_clear_fixmap();
 242 }
 243
 244 static void init_pmd(pmd_t *pmdp, unsigned long addr, unsigned long end,
 245                      phys_addr_t phys, pgprot_t prot,
 246                      phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int), int flags)
 247 {
 248         unsigned long next;
 249
 250         do {
 251                 pmd_t old_pmd = READ_ONCE(*pmdp);
 252
 253                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 254
 255                 /* try section mapping first */
 256                 if (((addr | next | phys) & ~PMD_MASK) == 0 &&
 257                     (flags & NO_BLOCK_MAPPINGS) == 0) {
 258                         pmd_set_huge(pmdp, phys, prot);
 259
 260                         /*
 261                          * After the PMD entry has been populated once, we
 262                          * only allow updates to the permission attributes.
 263                          */
 264                         BUG_ON(!pgattr_change_is_safe(pmd_val(old_pmd),
 265                                                       READ_ONCE(pmd_val(*pmdp))));
 266                 } else {
 267                         alloc_init_cont_pte(pmdp, addr, next, phys, prot,
 268                                             pgtable_alloc, flags);
 269
 270                         BUG_ON(pmd_val(old_pmd) != 0 &&
 271                                pmd_val(old_pmd) != READ_ONCE(pmd_val(*pmdp)));
 272                 }
 273                 phys += next - addr;
 274         } while (pmdp++, addr = next, addr != end);
 275 }
 276
 277 static void alloc_init_cont_pmd(pud_t *pudp, unsigned long addr,
 278                                 unsigned long end, phys_addr_t phys,
 279                                 pgprot_t prot,
 280                                 phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int), int flags)
 281 {
 282         unsigned long next;
 283         pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
 284         pmd_t *pmdp;
 285
 286         /*
 287          * Check for initial section mappings in the pgd/pud.
 288          */
 289         BUG_ON(pud_sect(pud));
 290         if (pud_none(pud)) {
 291                 pudval_t pudval = PUD_TYPE_TABLE | PUD_TABLE_UXN | PUD_TABLE_AF;
 292                 phys_addr_t pmd_phys;
 293
 294                 if (flags & NO_EXEC_MAPPINGS)
 295                         pudval |= PUD_TABLE_PXN;
 296                 BUG_ON(!pgtable_alloc);
 297                 pmd_phys = pgtable_alloc(PMD_SHIFT);
 298                 pmdp = pmd_set_fixmap(pmd_phys);
 299                 init_clear_pgtable(pmdp);
 300                 pmdp += pmd_index(addr);
 301                 __pud_populate(pudp, pmd_phys, pudval);
 302         } else {
 303                 BUG_ON(pud_bad(pud));
 304                 pmdp = pmd_set_fixmap_offset(pudp, addr);
 305         }
 306
 307         do {
 308                 pgprot_t __prot = prot;
 309
 310                 next = pmd_cont_addr_end(addr, end);
 311
 312                 /* use a contiguous mapping if the range is suitably aligned */
 313                 if ((((addr | next | phys) & ~CONT_PMD_MASK) == 0) &&
 314                     (flags & NO_CONT_MAPPINGS) == 0)
 315                         __prot = __pgprot(pgprot_val(prot) | PTE_CONT);
 316
 317                 init_pmd(pmdp, addr, next, phys, __prot, pgtable_alloc, flags);
 318
 319                 pmdp += pmd_index(next) - pmd_index(addr);
 320                 phys += next - addr;
 321         } while (addr = next, addr != end);
 322
 323         pmd_clear_fixmap();
 324 }
 325
 326 static void alloc_init_pud(p4d_t *p4dp, unsigned long addr, unsigned long end,
 327                            phys_addr_t phys, pgprot_t prot,
 328                            phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int),
 329                            int flags)
 330 {
 331         unsigned long next;
 332         p4d_t p4d = READ_ONCE(*p4dp);
 333         pud_t *pudp;
 334
 335         if (p4d_none(p4d)) {
 336                 p4dval_t p4dval = P4D_TYPE_TABLE | P4D_TABLE_UXN | P4D_TABLE_AF;
 337                 phys_addr_t pud_phys;
 338
 339                 if (flags & NO_EXEC_MAPPINGS)
 340                         p4dval |= P4D_TABLE_PXN;
 341                 BUG_ON(!pgtable_alloc);
 342                 pud_phys = pgtable_alloc(PUD_SHIFT);
 343                 pudp = pud_set_fixmap(pud_phys);
 344                 init_clear_pgtable(pudp);
 345                 pudp += pud_index(addr);
 346                 __p4d_populate(p4dp, pud_phys, p4dval);
 347         } else {
 348                 BUG_ON(p4d_bad(p4d));
 349                 pudp = pud_set_fixmap_offset(p4dp, addr);
 350         }
 351
 352         do {
 353                 pud_t old_pud = READ_ONCE(*pudp);
 354
 355                 next = pud_addr_end(addr, end);
 356
 357                 /*
 358                  * For 4K granule only, attempt to put down a 1GB block
 359                  */
 360                 if (pud_sect_supported() &&
 361                    ((addr | next | phys) & ~PUD_MASK) == 0 &&
 362                     (flags & NO_BLOCK_MAPPINGS) == 0) {
 363                         pud_set_huge(pudp, phys, prot);
 364
 365                         /*
 366                          * After the PUD entry has been populated once, we
 367                          * only allow updates to the permission attributes.
 368                          */
 369                         BUG_ON(!pgattr_change_is_safe(pud_val(old_pud),
 370                                                       READ_ONCE(pud_val(*pudp))));
 371                 } else {
 372                         alloc_init_cont_pmd(pudp, addr, next, phys, prot,
 373                                             pgtable_alloc, flags);
 374
 375                         BUG_ON(pud_val(old_pud) != 0 &&
 376                                pud_val(old_pud) != READ_ONCE(pud_val(*pudp)));
 377                 }
 378                 phys += next - addr;
 379         } while (pudp++, addr = next, addr != end);
 380
 381         pud_clear_fixmap();
 382 }
 383
 384 static void alloc_init_p4d(pgd_t *pgdp, unsigned long addr, unsigned long end,
 385                            phys_addr_t phys, pgprot_t prot,
 386                            phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int),
 387                            int flags)
 388 {
 389         unsigned long next;
 390         pgd_t pgd = READ_ONCE(*pgdp);
 391         p4d_t *p4dp;
 392
 393         if (pgd_none(pgd)) {
 394                 pgdval_t pgdval = PGD_TYPE_TABLE | PGD_TABLE_UXN | PGD_TABLE_AF;
 395                 phys_addr_t p4d_phys;
 396
 397                 if (flags & NO_EXEC_MAPPINGS)
 398                         pgdval |= PGD_TABLE_PXN;
 399                 BUG_ON(!pgtable_alloc);
 400                 p4d_phys = pgtable_alloc(P4D_SHIFT);
 401                 p4dp = p4d_set_fixmap(p4d_phys);
 402                 init_clear_pgtable(p4dp);
 403                 p4dp += p4d_index(addr);
 404                 __pgd_populate(pgdp, p4d_phys, pgdval);
 405         } else {
 406                 BUG_ON(pgd_bad(pgd));
 407                 p4dp = p4d_set_fixmap_offset(pgdp, addr);
 408         }
 409
 410         do {
 411                 p4d_t old_p4d = READ_ONCE(*p4dp);
 412
 413                 next = p4d_addr_end(addr, end);
 414
 415                 alloc_init_pud(p4dp, addr, next, phys, prot,
 416                                pgtable_alloc, flags);
 417
 418                 BUG_ON(p4d_val(old_p4d) != 0 &&
 419                        p4d_val(old_p4d) != READ_ONCE(p4d_val(*p4dp)));
 420
 421                 phys += next - addr;
 422         } while (p4dp++, addr = next, addr != end);
 423
 424         p4d_clear_fixmap();
 425 }
 426
 427 static void __create_pgd_mapping_locked(pgd_t *pgdir, phys_addr_t phys,
 428                                         unsigned long virt, phys_addr_t size,
 429                                         pgprot_t prot,
 430                                         phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int),
 431                                         int flags)
 432 {
 433         unsigned long addr, end, next;
 434         pgd_t *pgdp = pgd_offset_pgd(pgdir, virt);
 435
 436         /*
 437          * If the virtual and physical address don't have the same offset
 438          * within a page, we cannot map the region as the caller expects.
 439          */
 440         if (WARN_ON((phys ^ virt) & ~PAGE_MASK))
 441                 return;
 442
 443         phys &= PAGE_MASK;
 444         addr = virt & PAGE_MASK;
 445         end = PAGE_ALIGN(virt + size);
 446
 447         do {
 448                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 449                 alloc_init_p4d(pgdp, addr, next, phys, prot, pgtable_alloc,
 450                                flags);
 451                 phys += next - addr;
 452         } while (pgdp++, addr = next, addr != end);
 453 }
 454
 455 static void __create_pgd_mapping(pgd_t *pgdir, phys_addr_t phys,
 456                                  unsigned long virt, phys_addr_t size,
 457                                  pgprot_t prot,
 458                                  phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int),
 459                                  int flags)
 460 {
 461         mutex_lock(&fixmap_lock);
 462         __create_pgd_mapping_locked(pgdir, phys, virt, size, prot,
 463                                     pgtable_alloc, flags);
 464         mutex_unlock(&fixmap_lock);
 465 }
 466
 467 #ifdef CONFIG_UNMAP_KERNEL_AT_EL0
 468 extern __alias(__create_pgd_mapping_locked)
 469 void create_kpti_ng_temp_pgd(pgd_t *pgdir, phys_addr_t phys, unsigned long virt,
 470                              phys_addr_t size, pgprot_t prot,
 471                              phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int), int flags);
 472 #endif
 473
 474 static phys_addr_t __pgd_pgtable_alloc(int shift)
 475 {
 476         /* Page is zeroed by init_clear_pgtable() so don't duplicate effort. */
 477         void *ptr = (void *)__get_free_page(GFP_PGTABLE_KERNEL & ~__GFP_ZERO);
 478
 479         BUG_ON(!ptr);
 480         return __pa(ptr);
 481 }
 482
 483 static phys_addr_t pgd_pgtable_alloc(int shift)
 484 {
 485         phys_addr_t pa = __pgd_pgtable_alloc(shift);
 486         struct ptdesc *ptdesc = page_ptdesc(phys_to_page(pa));
 487
 488         /*
 489          * Call proper page table ctor in case later we need to
 490          * call core mm functions like apply_to_page_range() on
 491          * this pre-allocated page table.
 492          *
 493          * We don't select ARCH_ENABLE_SPLIT_PMD_PTLOCK if pmd is
 494          * folded, and if so pagetable_pte_ctor() becomes nop.
 495          */
 496         if (shift == PAGE_SHIFT)
 497                 BUG_ON(!pagetable_pte_ctor(ptdesc));
 498         else if (shift == PMD_SHIFT)
 499                 BUG_ON(!pagetable_pmd_ctor(ptdesc));
 500
 501         return pa;
 502 }
 503
 504 /*
 505  * This function can only be used to modify existing table entries,
 506  * without allocating new levels of table. Note that this permits the
 507  * creation of new section or page entries.
 508  */
 509 void __init create_mapping_noalloc(phys_addr_t phys, unsigned long virt,
 510                                    phys_addr_t size, pgprot_t prot)
 511 {
 512         if (virt < PAGE_OFFSET) {
 513                 pr_warn("BUG: not creating mapping for %pa at 0x%016lx - outside kernel range\n",
 514                         &phys, virt);
 515                 return;
 516         }
 517         __create_pgd_mapping(init_mm.pgd, phys, virt, size, prot, NULL,
 518                              NO_CONT_MAPPINGS);
 519 }
 520
 521 void __init create_pgd_mapping(struct mm_struct *mm, phys_addr_t phys,
 522                                unsigned long virt, phys_addr_t size,
 523                                pgprot_t prot, bool page_mappings_only)
 524 {
 525         int flags = 0;
 526
 527         BUG_ON(mm == &init_mm);
 528
 529         if (page_mappings_only)
 530                 flags = NO_BLOCK_MAPPINGS | NO_CONT_MAPPINGS;
 531
 532         __create_pgd_mapping(mm->pgd, phys, virt, size, prot,
 533                              pgd_pgtable_alloc, flags);
 534 }
 535
 536 static void update_mapping_prot(phys_addr_t phys, unsigned long virt,
 537                                 phys_addr_t size, pgprot_t prot)
 538 {
 539         if (virt < PAGE_OFFSET) {
 540                 pr_warn("BUG: not updating mapping for %pa at 0x%016lx - outside kernel range\n",
 541                         &phys, virt);
 542                 return;
 543         }
 544
 545         __create_pgd_mapping(init_mm.pgd, phys, virt, size, prot, NULL,
 546                              NO_CONT_MAPPINGS);
 547
 548         /* flush the TLBs after updating live kernel mappings */
 549         flush_tlb_kernel_range(virt, virt + size);
 550 }
 551
 552 static void __init __map_memblock(pgd_t *pgdp, phys_addr_t start,
 553                                   phys_addr_t end, pgprot_t prot, int flags)
 554 {
 555         __create_pgd_mapping(pgdp, start, __phys_to_virt(start), end - start,
 556                              prot, early_pgtable_alloc, flags);
 557 }
 558
 559 void __init mark_linear_text_alias_ro(void)
 560 {
 561         /*
 562          * Remove the write permissions from the linear alias of .text/.rodata
 563          */
 564         update_mapping_prot(__pa_symbol(_stext), (unsigned long)lm_alias(_stext),
 565                             (unsigned long)__init_begin - (unsigned long)_stext,
 566                             PAGE_KERNEL_RO);
 567 }
 568
 569 #ifdef CONFIG_KFENCE
 570
 571 bool __ro_after_init kfence_early_init = !!CONFIG_KFENCE_SAMPLE_INTERVAL;
 572
 573 /* early_param() will be parsed before map_mem() below. */
 574 static int __init parse_kfence_early_init(char *arg)
 575 {
 576         int val;
 577
 578         if (get_option(&arg, &val))
 579                 kfence_early_init = !!val;
 580         return 0;
 581 }
 582 early_param("kfence.sample_interval", parse_kfence_early_init);
 583
 584 static phys_addr_t __init arm64_kfence_alloc_pool(void)
 585 {
 586         phys_addr_t kfence_pool;
 587
 588         if (!kfence_early_init)
 589                 return 0;
 590
 591         kfence_pool = memblock_phys_alloc(KFENCE_POOL_SIZE, PAGE_SIZE);
 592         if (!kfence_pool) {
 593                 pr_err("failed to allocate kfence pool\n");
 594                 kfence_early_init = false;
 595                 return 0;
 596         }
 597
 598         /* Temporarily mark as NOMAP. */
 599         memblock_mark_nomap(kfence_pool, KFENCE_POOL_SIZE);
 600
 601         return kfence_pool;
 602 }
 603
 604 static void __init arm64_kfence_map_pool(phys_addr_t kfence_pool, pgd_t *pgdp)
 605 {
 606         if (!kfence_pool)
 607                 return;
 608
 609         /* KFENCE pool needs page-level mapping. */
 610         __map_memblock(pgdp, kfence_pool, kfence_pool + KFENCE_POOL_SIZE,
 611                         pgprot_tagged(PAGE_KERNEL),
 612                         NO_BLOCK_MAPPINGS | NO_CONT_MAPPINGS);
 613         memblock_clear_nomap(kfence_pool, KFENCE_POOL_SIZE);
 614         __kfence_pool = phys_to_virt(kfence_pool);
 615 }
 616 #else /* CONFIG_KFENCE */
 617
 618 static inline phys_addr_t arm64_kfence_alloc_pool(void) { return 0; }
 619 static inline void arm64_kfence_map_pool(phys_addr_t kfence_pool, pgd_t *pgdp) { }
 620
 621 #endif /* CONFIG_KFENCE */
 622
 623 static void __init map_mem(pgd_t *pgdp)
 624 {
 625         static const u64 direct_map_end = _PAGE_END(VA_BITS_MIN);
 626         phys_addr_t kernel_start = __pa_symbol(_stext);
 627         phys_addr_t kernel_end = __pa_symbol(__init_begin);
 628         phys_addr_t start, end;
 629         phys_addr_t early_kfence_pool;
 630         int flags = NO_EXEC_MAPPINGS;
 631         u64 i;
 632
 633         /*
 634          * Setting hierarchical PXNTable attributes on table entries covering
 635          * the linear region is only possible if it is guaranteed that no table
 636          * entries at any level are being shared between the linear region and
 637          * the vmalloc region. Check whether this is true for the PGD level, in
 638          * which case it is guaranteed to be true for all other levels as well.
 639          * (Unless we are running with support for LPA2, in which case the
 640          * entire reduced VA space is covered by a single pgd_t which will have
 641          * been populated without the PXNTable attribute by the time we get here.)
 642          */
 643         BUILD_BUG_ON(pgd_index(direct_map_end - 1) == pgd_index(direct_map_end) &&
 644                      pgd_index(_PAGE_OFFSET(VA_BITS_MIN)) != PTRS_PER_PGD - 1);
 645
 646         early_kfence_pool = arm64_kfence_alloc_pool();
 647
 648         if (can_set_direct_map())
 649                 flags |= NO_BLOCK_MAPPINGS | NO_CONT_MAPPINGS;
 650
 651         /*
 652          * Take care not to create a writable alias for the
 653          * read-only text and rodata sections of the kernel image.
 654          * So temporarily mark them as NOMAP to skip mappings in
 655          * the following for-loop
 656          */
 657         memblock_mark_nomap(kernel_start, kernel_end - kernel_start);
 658
 659         /* map all the memory banks */
 660         for_each_mem_range(i, &start, &end) {
 661                 if (start >= end)
 662                         break;
 663                 /*
 664                  * The linear map must allow allocation tags reading/writing
 665                  * if MTE is present. Otherwise, it has the same attributes as
 666                  * PAGE_KERNEL.
 667                  */
 668                 __map_memblock(pgdp, start, end, pgprot_tagged(PAGE_KERNEL),
 669                                flags);
 670         }
 671
 672         /*
 673          * Map the linear alias of the [_stext, __init_begin) interval
 674          * as non-executable now, and remove the write permission in
 675          * mark_linear_text_alias_ro() below (which will be called after
 676          * alternative patching has completed). This makes the contents
 677          * of the region accessible to subsystems such as hibernate,
 678          * but protects it from inadvertent modification or execution.
 679          * Note that contiguous mappings cannot be remapped in this way,
 680          * so we should avoid them here.
 681          */
 682         __map_memblock(pgdp, kernel_start, kernel_end,
 683                        PAGE_KERNEL, NO_CONT_MAPPINGS);
 684         memblock_clear_nomap(kernel_start, kernel_end - kernel_start);
 685         arm64_kfence_map_pool(early_kfence_pool, pgdp);
 686 }
 687
 688 void mark_rodata_ro(void)
 689 {
 690         unsigned long section_size;
 691
 692         /*
 693          * mark .rodata as read only. Use __init_begin rather than __end_rodata
 694          * to cover NOTES and EXCEPTION_TABLE.
 695          */
 696         section_size = (unsigned long)__init_begin - (unsigned long)__start_rodata;
 697         WRITE_ONCE(rodata_is_rw, false);
 698         update_mapping_prot(__pa_symbol(__start_rodata), (unsigned long)__start_rodata,
 699                             section_size, PAGE_KERNEL_RO);
 700 }
 701
 702 static void __init declare_vma(struct vm_struct *vma,
 703                                void *va_start, void *va_end,
 704                                unsigned long vm_flags)
 705 {
 706         phys_addr_t pa_start = __pa_symbol(va_start);
 707         unsigned long size = va_end - va_start;
 708
 709         BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(pa_start));
 710         BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(size));
 711
 712         if (!(vm_flags & VM_NO_GUARD))
 713                 size += PAGE_SIZE;
 714
 715         vma->addr       = va_start;
 716         vma->phys_addr  = pa_start;
 717         vma->size       = size;
 718         vma->flags      = VM_MAP | vm_flags;
 719         vma->caller     = __builtin_return_address(0);
 720
 721         vm_area_add_early(vma);
 722 }
 723
 724 #ifdef CONFIG_UNMAP_KERNEL_AT_EL0
 725 static pgprot_t kernel_exec_prot(void)
 726 {
 727         return rodata_enabled ? PAGE_KERNEL_ROX : PAGE_KERNEL_EXEC;
 728 }
 729
 730 static int __init map_entry_trampoline(void)
 731 {
 732         int i;
 733
 734         if (!arm64_kernel_unmapped_at_el0())
 735                 return 0;
 736
 737         pgprot_t prot = kernel_exec_prot();
 738         phys_addr_t pa_start = __pa_symbol(__entry_tramp_text_start);
 739
 740         /* The trampoline is always mapped and can therefore be global */
 741         pgprot_val(prot) &= ~PTE_NG;
 742
 743         /* Map only the text into the trampoline page table */
 744         memset(tramp_pg_dir, 0, PGD_SIZE);
 745         __create_pgd_mapping(tramp_pg_dir, pa_start, TRAMP_VALIAS,
 746                              entry_tramp_text_size(), prot,
 747                              __pgd_pgtable_alloc, NO_BLOCK_MAPPINGS);
 748
 749         /* Map both the text and data into the kernel page table */
 750         for (i = 0; i < DIV_ROUND_UP(entry_tramp_text_size(), PAGE_SIZE); i++)
 751                 __set_fixmap(FIX_ENTRY_TRAMP_TEXT1 - i,
 752                              pa_start + i * PAGE_SIZE, prot);
 753
 754         if (IS_ENABLED(CONFIG_RELOCATABLE))
 755                 __set_fixmap(FIX_ENTRY_TRAMP_TEXT1 - i,
 756                              pa_start + i * PAGE_SIZE, PAGE_KERNEL_RO);
 757
 758         return 0;
 759 }
 760 core_initcall(map_entry_trampoline);
 761 #endif
 762
 763 /*
 764  * Declare the VMA areas for the kernel
 765  */
 766 static void __init declare_kernel_vmas(void)
 767 {
 768         static struct vm_struct vmlinux_seg[KERNEL_SEGMENT_COUNT];
 769
 770         declare_vma(&vmlinux_seg[0], _stext, _etext, VM_NO_GUARD);
 771         declare_vma(&vmlinux_seg[1], __start_rodata, __inittext_begin, VM_NO_GUARD);
 772         declare_vma(&vmlinux_seg[2], __inittext_begin, __inittext_end, VM_NO_GUARD);
 773         declare_vma(&vmlinux_seg[3], __initdata_begin, __initdata_end, VM_NO_GUARD);
 774         declare_vma(&vmlinux_seg[4], _data, _end, 0);
 775 }
 776
 777 void __pi_map_range(u64 *pgd, u64 start, u64 end, u64 pa, pgprot_t prot,
 778                     int level, pte_t *tbl, bool may_use_cont, u64 va_offset);
 779
 780 static u8 idmap_ptes[IDMAP_LEVELS - 1][PAGE_SIZE] __aligned(PAGE_SIZE) __ro_after_init,
 781           kpti_ptes[IDMAP_LEVELS - 1][PAGE_SIZE] __aligned(PAGE_SIZE) __ro_after_init;
 782
 783 static void __init create_idmap(void)
 784 {
 785         u64 start = __pa_symbol(__idmap_text_start);
 786         u64 end   = __pa_symbol(__idmap_text_end);
 787         u64 ptep  = __pa_symbol(idmap_ptes);
 788
 789         __pi_map_range(&ptep, start, end, start, PAGE_KERNEL_ROX,
 790                        IDMAP_ROOT_LEVEL, (pte_t *)idmap_pg_dir, false,
 791                        __phys_to_virt(ptep) - ptep);
 792
 793         if (IS_ENABLED(CONFIG_UNMAP_KERNEL_AT_EL0) && !arm64_use_ng_mappings) {
 794                 extern u32 __idmap_kpti_flag;
 795                 u64 pa = __pa_symbol(&__idmap_kpti_flag);
 796
 797                 /*
 798                  * The KPTI G-to-nG conversion code needs a read-write mapping
 799                  * of its synchronization flag in the ID map.
 800                  */
 801                 ptep = __pa_symbol(kpti_ptes);
 802                 __pi_map_range(&ptep, pa, pa + sizeof(u32), pa, PAGE_KERNEL,
 803                                IDMAP_ROOT_LEVEL, (pte_t *)idmap_pg_dir, false,
 804                                __phys_to_virt(ptep) - ptep);
 805         }
 806 }
 807
 808 void __init paging_init(void)
 809 {
 810         map_mem(swapper_pg_dir);
 811
 812         memblock_allow_resize();
 813
 814         create_idmap();
 815         declare_kernel_vmas();
 816 }
 817
 818 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
 819 static void free_hotplug_page_range(struct page *page, size_t size,
 820                                     struct vmem_altmap *altmap)
 821 {
 822         if (altmap) {
 823                 vmem_altmap_free(altmap, size >> PAGE_SHIFT);
 824         } else {
 825                 WARN_ON(PageReserved(page));
 826                 free_pages((unsigned long)page_address(page), get_order(size));
 827         }
 828 }
 829
 830 static void free_hotplug_pgtable_page(struct page *page)
 831 {
 832         free_hotplug_page_range(page, PAGE_SIZE, NULL);
 833 }
 834
 835 static bool pgtable_range_aligned(unsigned long start, unsigned long end,
 836                                   unsigned long floor, unsigned long ceiling,
 837                                   unsigned long mask)
 838 {
 839         start &= mask;
 840         if (start < floor)
 841                 return false;
 842
 843         if (ceiling) {
 844                 ceiling &= mask;
 845                 if (!ceiling)
 846                         return false;
 847         }
 848
 849         if (end - 1 > ceiling - 1)
 850                 return false;
 851         return true;
 852 }
 853
 854 static void unmap_hotplug_pte_range(pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
 855                                     unsigned long end, bool free_mapped,
 856                                     struct vmem_altmap *altmap)
 857 {
 858         pte_t *ptep, pte;
 859
 860         do {
 861                 ptep = pte_offset_kernel(pmdp, addr);
 862                 pte = __ptep_get(ptep);
 863                 if (pte_none(pte))
 864                         continue;
 865
 866                 WARN_ON(!pte_present(pte));
 867                 __pte_clear(&init_mm, addr, ptep);
 868                 flush_tlb_kernel_range(addr, addr + PAGE_SIZE);
 869                 if (free_mapped)
 870                         free_hotplug_page_range(pte_page(pte),
 871                                                 PAGE_SIZE, altmap);
 872         } while (addr += PAGE_SIZE, addr < end);
 873 }
 874
 875 static void unmap_hotplug_pmd_range(pud_t *pudp, unsigned long addr,
 876                                     unsigned long end, bool free_mapped,
 877                                     struct vmem_altmap *altmap)
 878 {
 879         unsigned long next;
 880         pmd_t *pmdp, pmd;
 881
 882         do {
 883                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 884                 pmdp = pmd_offset(pudp, addr);
 885                 pmd = READ_ONCE(*pmdp);
 886                 if (pmd_none(pmd))
 887                         continue;
 888
 889                 WARN_ON(!pmd_present(pmd));
 890                 if (pmd_sect(pmd)) {
 891                         pmd_clear(pmdp);
 892
 893                         /*
 894                          * One TLBI should be sufficient here as the PMD_SIZE
 895                          * range is mapped with a single block entry.
 896                          */
 897                         flush_tlb_kernel_range(addr, addr + PAGE_SIZE);
 898                         if (free_mapped)
 899                                 free_hotplug_page_range(pmd_page(pmd),
 900                                                         PMD_SIZE, altmap);
 901                         continue;
 902                 }
 903                 WARN_ON(!pmd_table(pmd));
 904                 unmap_hotplug_pte_range(pmdp, addr, next, free_mapped, altmap);
 905         } while (addr = next, addr < end);
 906 }
 907
 908 static void unmap_hotplug_pud_range(p4d_t *p4dp, unsigned long addr,
 909                                     unsigned long end, bool free_mapped,
 910                                     struct vmem_altmap *altmap)
 911 {
 912         unsigned long next;
 913         pud_t *pudp, pud;
 914
 915         do {
 916                 next = pud_addr_end(addr, end);
 917                 pudp = pud_offset(p4dp, addr);
 918                 pud = READ_ONCE(*pudp);
 919                 if (pud_none(pud))
 920                         continue;
 921
 922                 WARN_ON(!pud_present(pud));
 923                 if (pud_sect(pud)) {
 924                         pud_clear(pudp);
 925
 926                         /*
 927                          * One TLBI should be sufficient here as the PUD_SIZE
 928                          * range is mapped with a single block entry.
 929                          */
 930                         flush_tlb_kernel_range(addr, addr + PAGE_SIZE);
 931                         if (free_mapped)
 932                                 free_hotplug_page_range(pud_page(pud),
 933                                                         PUD_SIZE, altmap);
 934                         continue;
 935                 }
 936                 WARN_ON(!pud_table(pud));
 937                 unmap_hotplug_pmd_range(pudp, addr, next, free_mapped, altmap);
 938         } while (addr = next, addr < end);
 939 }
 940
 941 static void unmap_hotplug_p4d_range(pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
 942                                     unsigned long end, bool free_mapped,
 943                                     struct vmem_altmap *altmap)
 944 {
 945         unsigned long next;
 946         p4d_t *p4dp, p4d;
 947
 948         do {
 949                 next = p4d_addr_end(addr, end);
 950                 p4dp = p4d_offset(pgdp, addr);
 951                 p4d = READ_ONCE(*p4dp);
 952                 if (p4d_none(p4d))
 953                         continue;
 954
 955                 WARN_ON(!p4d_present(p4d));
 956                 unmap_hotplug_pud_range(p4dp, addr, next, free_mapped, altmap);
 957         } while (addr = next, addr < end);
 958 }
 959
 960 static void unmap_hotplug_range(unsigned long addr, unsigned long end,
 961                                 bool free_mapped, struct vmem_altmap *altmap)
 962 {
 963         unsigned long next;
 964         pgd_t *pgdp, pgd;
 965
 966         /*
 967          * altmap can only be used as vmemmap mapping backing memory.
 968          * In case the backing memory itself is not being freed, then
 969          * altmap is irrelevant. Warn about this inconsistency when
 970          * encountered.
 971          */
 972         WARN_ON(!free_mapped && altmap);
 973
 974         do {
 975                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 976                 pgdp = pgd_offset_k(addr);
 977                 pgd = READ_ONCE(*pgdp);
 978                 if (pgd_none(pgd))
 979                         continue;
 980
 981                 WARN_ON(!pgd_present(pgd));
 982                 unmap_hotplug_p4d_range(pgdp, addr, next, free_mapped, altmap);
 983         } while (addr = next, addr < end);
 984 }
 985
 986 static void free_empty_pte_table(pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
 987                                  unsigned long end, unsigned long floor,
 988                                  unsigned long ceiling)
 989 {
 990         pte_t *ptep, pte;
 991         unsigned long i, start = addr;
 992
 993         do {
 994                 ptep = pte_offset_kernel(pmdp, addr);
 995                 pte = __ptep_get(ptep);
 996
 997                 /*
 998                  * This is just a sanity check here which verifies that
 999                  * pte clearing has been done by earlier unmap loops.
1000                  */
1001                 WARN_ON(!pte_none(pte));
1002         } while (addr += PAGE_SIZE, addr < end);
1003
1004         if (!pgtable_range_aligned(start, end, floor, ceiling, PMD_MASK))
1005                 return;
1006
1007         /*
1008          * Check whether we can free the pte page if the rest of the
1009          * entries are empty. Overlap with other regions have been
1010          * handled by the floor/ceiling check.
1011          */
1012         ptep = pte_offset_kernel(pmdp, 0UL);
1013         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++) {
1014                 if (!pte_none(__ptep_get(&ptep[i])))
1015                         return;
1016         }
1017
1018         pmd_clear(pmdp);
1019         __flush_tlb_kernel_pgtable(start);
1020         free_hotplug_pgtable_page(virt_to_page(ptep));
1021 }
1022
1023 static void free_empty_pmd_table(pud_t *pudp, unsigned long addr,
1024                                  unsigned long end, unsigned long floor,
1025                                  unsigned long ceiling)
1026 {
1027         pmd_t *pmdp, pmd;
1028         unsigned long i, next, start = addr;
1029
1030         do {
1031                 next = pmd_addr_end(addr, end);
1032                 pmdp = pmd_offset(pudp, addr);
1033                 pmd = READ_ONCE(*pmdp);
1034                 if (pmd_none(pmd))
1035                         continue;
1036
1037                 WARN_ON(!pmd_present(pmd) || !pmd_table(pmd) || pmd_sect(pmd));
1038                 free_empty_pte_table(pmdp, addr, next, floor, ceiling);
1039         } while (addr = next, addr < end);
1040
1041         if (CONFIG_PGTABLE_LEVELS <= 2)
1042                 return;
1043
1044         if (!pgtable_range_aligned(start, end, floor, ceiling, PUD_MASK))
1045                 return;
1046
1047         /*
1048          * Check whether we can free the pmd page if the rest of the
1049          * entries are empty. Overlap with other regions have been
1050          * handled by the floor/ceiling check.
1051          */
1052         pmdp = pmd_offset(pudp, 0UL);
1053         for (i = 0; i < PTRS_PER_PMD; i++) {
1054                 if (!pmd_none(READ_ONCE(pmdp[i])))
1055                         return;
1056         }
1057
1058         pud_clear(pudp);
1059         __flush_tlb_kernel_pgtable(start);
1060         free_hotplug_pgtable_page(virt_to_page(pmdp));
1061 }
1062
1063 static void free_empty_pud_table(p4d_t *p4dp, unsigned long addr,
1064                                  unsigned long end, unsigned long floor,
1065                                  unsigned long ceiling)
1066 {
1067         pud_t *pudp, pud;
1068         unsigned long i, next, start = addr;
1069
1070         do {
1071                 next = pud_addr_end(addr, end);
1072                 pudp = pud_offset(p4dp, addr);
1073                 pud = READ_ONCE(*pudp);
1074                 if (pud_none(pud))
1075                         continue;
1076
1077                 WARN_ON(!pud_present(pud) || !pud_table(pud) || pud_sect(pud));
1078                 free_empty_pmd_table(pudp, addr, next, floor, ceiling);
1079         } while (addr = next, addr < end);
1080
1081         if (!pgtable_l4_enabled())
1082                 return;
1083
1084         if (!pgtable_range_aligned(start, end, floor, ceiling, P4D_MASK))
1085                 return;
1086
1087         /*
1088          * Check whether we can free the pud page if the rest of the
1089          * entries are empty. Overlap with other regions have been
1090          * handled by the floor/ceiling check.
1091          */
1092         pudp = pud_offset(p4dp, 0UL);
1093         for (i = 0; i < PTRS_PER_PUD; i++) {
1094                 if (!pud_none(READ_ONCE(pudp[i])))
1095                         return;
1096         }
1097
1098         p4d_clear(p4dp);
1099         __flush_tlb_kernel_pgtable(start);
1100         free_hotplug_pgtable_page(virt_to_page(pudp));
1101 }
1102
1103 static void free_empty_p4d_table(pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
1104                                  unsigned long end, unsigned long floor,
1105                                  unsigned long ceiling)
1106 {
1107         p4d_t *p4dp, p4d;
1108         unsigned long i, next, start = addr;
1109
1110         do {
1111                 next = p4d_addr_end(addr, end);
1112                 p4dp = p4d_offset(pgdp, addr);
1113                 p4d = READ_ONCE(*p4dp);
1114                 if (p4d_none(p4d))
1115                         continue;
1116
1117                 WARN_ON(!p4d_present(p4d));
1118                 free_empty_pud_table(p4dp, addr, next, floor, ceiling);
1119         } while (addr = next, addr < end);
1120
1121         if (!pgtable_l5_enabled())
1122                 return;
1123
1124         if (!pgtable_range_aligned(start, end, floor, ceiling, PGDIR_MASK))
1125                 return;
1126
1127         /*
1128          * Check whether we can free the p4d page if the rest of the
1129          * entries are empty. Overlap with other regions have been
1130          * handled by the floor/ceiling check.
1131          */
1132         p4dp = p4d_offset(pgdp, 0UL);
1133         for (i = 0; i < PTRS_PER_P4D; i++) {
1134                 if (!p4d_none(READ_ONCE(p4dp[i])))
1135                         return;
1136         }
1137
1138         pgd_clear(pgdp);
1139         __flush_tlb_kernel_pgtable(start);
1140         free_hotplug_pgtable_page(virt_to_page(p4dp));
1141 }
1142
1143 static void free_empty_tables(unsigned long addr, unsigned long end,
1144                               unsigned long floor, unsigned long ceiling)
1145 {
1146         unsigned long next;
1147         pgd_t *pgdp, pgd;
1148
1149         do {
1150                 next = pgd_addr_end(addr, end);
1151                 pgdp = pgd_offset_k(addr);
1152                 pgd = READ_ONCE(*pgdp);
1153                 if (pgd_none(pgd))
1154                         continue;
1155
1156                 WARN_ON(!pgd_present(pgd));
1157                 free_empty_p4d_table(pgdp, addr, next, floor, ceiling);
1158         } while (addr = next, addr < end);
1159 }
1160 #endif
1161
1162 void __meminit vmemmap_set_pmd(pmd_t *pmdp, void *p, int node,
1163                                unsigned long addr, unsigned long next)
1164 {
1165         pmd_set_huge(pmdp, __pa(p), __pgprot(PROT_SECT_NORMAL));
1166 }
1167
1168 int __meminit vmemmap_check_pmd(pmd_t *pmdp, int node,
1169                                 unsigned long addr, unsigned long next)
1170 {
1171         vmemmap_verify((pte_t *)pmdp, node, addr, next);
1172
1173         return pmd_sect(READ_ONCE(*pmdp));
1174 }
1175
1176 int __meminit vmemmap_populate(unsigned long start, unsigned long end, int node,
1177                 struct vmem_altmap *altmap)
1178 {
1179         WARN_ON((start < VMEMMAP_START) || (end > VMEMMAP_END));
1180
1181         if (!IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_4K_PAGES))
1182                 return vmemmap_populate_basepages(start, end, node, altmap);
1183         else
1184                 return vmemmap_populate_hugepages(start, end, node, altmap);
1185 }
1186
1187 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1188 void vmemmap_free(unsigned long start, unsigned long end,
1189                 struct vmem_altmap *altmap)
1190 {
1191         WARN_ON((start < VMEMMAP_START) || (end > VMEMMAP_END));
1192
1193         unmap_hotplug_range(start, end, true, altmap);
1194         free_empty_tables(start, end, VMEMMAP_START, VMEMMAP_END);
1195 }
1196 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
1197
1198 int pud_set_huge(pud_t *pudp, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
1199 {
1200         pud_t new_pud = pfn_pud(__phys_to_pfn(phys), mk_pud_sect_prot(prot));
1201
1202         /* Only allow permission changes for now */
1203         if (!pgattr_change_is_safe(READ_ONCE(pud_val(*pudp)),
1204                                    pud_val(new_pud)))
1205                 return 0;
1206
1207         VM_BUG_ON(phys & ~PUD_MASK);
1208         set_pud(pudp, new_pud);
1209         return 1;
1210 }
1211
1212 int pmd_set_huge(pmd_t *pmdp, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
1213 {
1214         pmd_t new_pmd = pfn_pmd(__phys_to_pfn(phys), mk_pmd_sect_prot(prot));
1215
1216         /* Only allow permission changes for now */
1217         if (!pgattr_change_is_safe(READ_ONCE(pmd_val(*pmdp)),
1218                                    pmd_val(new_pmd)))
1219                 return 0;
1220
1221         VM_BUG_ON(phys & ~PMD_MASK);
1222         set_pmd(pmdp, new_pmd);
1223         return 1;
1224 }
1225
1226 #ifndef __PAGETABLE_P4D_FOLDED
1227 void p4d_clear_huge(p4d_t *p4dp)
1228 {
1229 }
1230 #endif
1231
1232 int pud_clear_huge(pud_t *pudp)
1233 {
1234         if (!pud_sect(READ_ONCE(*pudp)))
1235                 return 0;
1236         pud_clear(pudp);
1237         return 1;
1238 }
1239
1240 int pmd_clear_huge(pmd_t *pmdp)
1241 {
1242         if (!pmd_sect(READ_ONCE(*pmdp)))
1243                 return 0;
1244         pmd_clear(pmdp);
1245         return 1;
1246 }
1247
1248 int pmd_free_pte_page(pmd_t *pmdp, unsigned long addr)
1249 {
1250         pte_t *table;
1251         pmd_t pmd;
1252
1253         pmd = READ_ONCE(*pmdp);
1254
1255         if (!pmd_table(pmd)) {
1256                 VM_WARN_ON(1);
1257                 return 1;
1258         }
1259
1260         table = pte_offset_kernel(pmdp, addr);
1261         pmd_clear(pmdp);
1262         __flush_tlb_kernel_pgtable(addr);
1263         pte_free_kernel(NULL, table);
1264         return 1;
1265 }
1266
1267 int pud_free_pmd_page(pud_t *pudp, unsigned long addr)
1268 {
1269         pmd_t *table;
1270         pmd_t *pmdp;
1271         pud_t pud;
1272         unsigned long next, end;
1273
1274         pud = READ_ONCE(*pudp);
1275
1276         if (!pud_table(pud)) {
1277                 VM_WARN_ON(1);
1278                 return 1;
1279         }
1280
1281         table = pmd_offset(pudp, addr);
1282         pmdp = table;
1283         next = addr;
1284         end = addr + PUD_SIZE;
1285         do {
1286                 pmd_free_pte_page(pmdp, next);
1287         } while (pmdp++, next += PMD_SIZE, next != end);
1288
1289         pud_clear(pudp);
1290         __flush_tlb_kernel_pgtable(addr);
1291         pmd_free(NULL, table);
1292         return 1;
1293 }
1294
1295 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1296 static void __remove_pgd_mapping(pgd_t *pgdir, unsigned long start, u64 size)
1297 {
1298         unsigned long end = start + size;
1299
1300         WARN_ON(pgdir != init_mm.pgd);
1301         WARN_ON((start < PAGE_OFFSET) || (end > PAGE_END));
1302
1303         unmap_hotplug_range(start, end, false, NULL);
1304         free_empty_tables(start, end, PAGE_OFFSET, PAGE_END);
1305 }
1306
1307 struct range arch_get_mappable_range(void)
1308 {
1309         struct range mhp_range;
1310         u64 start_linear_pa = __pa(_PAGE_OFFSET(vabits_actual));
1311         u64 end_linear_pa = __pa(PAGE_END - 1);
1312
1313         if (IS_ENABLED(CONFIG_RANDOMIZE_BASE)) {
1314                 /*
1315                  * Check for a wrap, it is possible because of randomized linear
1316                  * mapping the start physical address is actually bigger than
1317                  * the end physical address. In this case set start to zero
1318                  * because [0, end_linear_pa] range must still be able to cover
1319                  * all addressable physical addresses.
1320                  */
1321                 if (start_linear_pa > end_linear_pa)
1322                         start_linear_pa = 0;
1323         }
1324
1325         WARN_ON(start_linear_pa > end_linear_pa);
1326
1327         /*
1328          * Linear mapping region is the range [PAGE_OFFSET..(PAGE_END - 1)]
1329          * accommodating both its ends but excluding PAGE_END. Max physical
1330          * range which can be mapped inside this linear mapping range, must
1331          * also be derived from its end points.
1332          */
1333         mhp_range.start = start_linear_pa;
1334         mhp_range.end =  end_linear_pa;
1335
1336         return mhp_range;
1337 }
1338
1339 int arch_add_memory(int nid, u64 start, u64 size,
1340                     struct mhp_params *params)
1341 {
1342         int ret, flags = NO_EXEC_MAPPINGS;
1343
1344         VM_BUG_ON(!mhp_range_allowed(start, size, true));
1345
1346         if (can_set_direct_map())
1347                 flags |= NO_BLOCK_MAPPINGS | NO_CONT_MAPPINGS;
1348
1349         __create_pgd_mapping(swapper_pg_dir, start, __phys_to_virt(start),
1350                              size, params->pgprot, __pgd_pgtable_alloc,
1351                              flags);
1352
1353         memblock_clear_nomap(start, size);
1354
1355         ret = __add_pages(nid, start >> PAGE_SHIFT, size >> PAGE_SHIFT,
1356                            params);
1357         if (ret)
1358                 __remove_pgd_mapping(swapper_pg_dir,
1359                                      __phys_to_virt(start), size);
1360         else {
1361                 max_pfn = PFN_UP(start + size);
1362                 max_low_pfn = max_pfn;
1363         }
1364
1365         return ret;
1366 }
1367
1368 void arch_remove_memory(u64 start, u64 size, struct vmem_altmap *altmap)
1369 {
1370         unsigned long start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
1371         unsigned long nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
1372
1373         __remove_pages(start_pfn, nr_pages, altmap);
1374         __remove_pgd_mapping(swapper_pg_dir, __phys_to_virt(start), size);
1375 }
1376
1377 /*
1378  * This memory hotplug notifier helps prevent boot memory from being
1379  * inadvertently removed as it blocks pfn range offlining process in
1380  * __offline_pages(). Hence this prevents both offlining as well as
1381  * removal process for boot memory which is initially always online.
1382  * In future if and when boot memory could be removed, this notifier
1383  * should be dropped and free_hotplug_page_range() should handle any
1384  * reserved pages allocated during boot.
1385  */
1386 static int prevent_bootmem_remove_notifier(struct notifier_block *nb,
1387                                            unsigned long action, void *data)
1388 {
1389         struct mem_section *ms;
1390         struct memory_notify *arg = data;
1391         unsigned long end_pfn = arg->start_pfn + arg->nr_pages;
1392         unsigned long pfn = arg->start_pfn;
1393
1394         if ((action != MEM_GOING_OFFLINE) && (action != MEM_OFFLINE))
1395                 return NOTIFY_OK;
1396
1397         for (; pfn < end_pfn; pfn += PAGES_PER_SECTION) {
1398                 unsigned long start = PFN_PHYS(pfn);
1399                 unsigned long end = start + (1UL << PA_SECTION_SHIFT);
1400
1401                 ms = __pfn_to_section(pfn);
1402                 if (!early_section(ms))
1403                         continue;
1404
1405                 if (action == MEM_GOING_OFFLINE) {
1406                         /*
1407                          * Boot memory removal is not supported. Prevent
1408                          * it via blocking any attempted offline request
1409                          * for the boot memory and just report it.
1410                          */
1411                         pr_warn("Boot memory [%lx %lx] offlining attempted\n", start, end);
1412                         return NOTIFY_BAD;
1413                 } else if (action == MEM_OFFLINE) {
1414                         /*
1415                          * This should have never happened. Boot memory
1416                          * offlining should have been prevented by this
1417                          * very notifier. Probably some memory removal
1418                          * procedure might have changed which would then
1419                          * require further debug.
1420                          */
1421                         pr_err("Boot memory [%lx %lx] offlined\n", start, end);
1422
1423                         /*
1424                          * Core memory hotplug does not process a return
1425                          * code from the notifier for MEM_OFFLINE events.
1426                          * The error condition has been reported. Return
1427                          * from here as if ignored.
1428                          */
1429                         return NOTIFY_DONE;
1430                 }
1431         }
1432         return NOTIFY_OK;
1433 }
1434
1435 static struct notifier_block prevent_bootmem_remove_nb = {
1436         .notifier_call = prevent_bootmem_remove_notifier,
1437 };
1438
1439 /*
1440  * This ensures that boot memory sections on the platform are online
1441  * from early boot. Memory sections could not be prevented from being
1442  * offlined, unless for some reason they are not online to begin with.
1443  * This helps validate the basic assumption on which the above memory
1444  * event notifier works to prevent boot memory section offlining and
1445  * its possible removal.
1446  */
1447 static void validate_bootmem_online(void)
1448 {
1449         phys_addr_t start, end, addr;
1450         struct mem_section *ms;
1451         u64 i;
1452
1453         /*
1454          * Scanning across all memblock might be expensive
1455          * on some big memory systems. Hence enable this
1456          * validation only with DEBUG_VM.
1457          */
1458         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM))
1459                 return;
1460
1461         for_each_mem_range(i, &start, &end) {
1462                 for (addr = start; addr < end; addr += (1UL << PA_SECTION_SHIFT)) {
1463                         ms = __pfn_to_section(PHYS_PFN(addr));
1464
1465                         /*
1466                          * All memory ranges in the system at this point
1467                          * should have been marked as early sections.
1468                          */
1469                         WARN_ON(!early_section(ms));
1470
1471                         /*
1472                          * Memory notifier mechanism here to prevent boot
1473                          * memory offlining depends on the fact that each
1474                          * early section memory on the system is initially
1475                          * online. Otherwise a given memory section which
1476                          * is already offline will be overlooked and can
1477                          * be removed completely. Call out such sections.
1478                          */
1479                         if (!online_section(ms))
1480                                 pr_err("Boot memory [%llx %llx] is offline, can be removed\n",
1481                                         addr, addr + (1UL << PA_SECTION_SHIFT));
1482                 }
1483         }
1484 }
1485
1486 static int __init prevent_bootmem_remove_init(void)
1487 {
1488         int ret = 0;
1489
1490         if (!IS_ENABLED(CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE))
1491                 return ret;
1492
1493         validate_bootmem_online();
1494         ret = register_memory_notifier(&prevent_bootmem_remove_nb);
1495         if (ret)
1496                 pr_err("%s: Notifier registration failed %d\n", __func__, ret);
1497
1498         return ret;
1499 }
1500 early_initcall(prevent_bootmem_remove_init);
1501 #endif
1502
1503 pte_t ptep_modify_prot_start(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr, pte_t *ptep)
1504 {
1505         if (alternative_has_cap_unlikely(ARM64_WORKAROUND_2645198)) {
1506                 /*
1507                  * Break-before-make (BBM) is required for all user space mappings
1508                  * when the permission changes from executable to non-executable
1509                  * in cases where cpu is affected with errata #2645198.
1510                  */
1511                 if (pte_user_exec(ptep_get(ptep)))
1512                         return ptep_clear_flush(vma, addr, ptep);
1513         }
1514         return ptep_get_and_clear(vma->vm_mm, addr, ptep);
1515 }
1516
1517 void ptep_modify_prot_commit(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr, pte_t *ptep,
1518                              pte_t old_pte, pte_t pte)
1519 {
1520         set_pte_at(vma->vm_mm, addr, ptep, pte);
1521 }
1522
1523 /*
1524  * Atomically replaces the active TTBR1_EL1 PGD with a new VA-compatible PGD,
1525  * avoiding the possibility of conflicting TLB entries being allocated.
1526  */
1527 void __cpu_replace_ttbr1(pgd_t *pgdp, bool cnp)
1528 {
1529         typedef void (ttbr_replace_func)(phys_addr_t);
1530         extern ttbr_replace_func idmap_cpu_replace_ttbr1;
1531         ttbr_replace_func *replace_phys;
1532         unsigned long daif;
1533
1534         /* phys_to_ttbr() zeros lower 2 bits of ttbr with 52-bit PA */
1535         phys_addr_t ttbr1 = phys_to_ttbr(virt_to_phys(pgdp));
1536
1537         if (cnp)
1538                 ttbr1 |= TTBR_CNP_BIT;
1539
1540         replace_phys = (void *)__pa_symbol(idmap_cpu_replace_ttbr1);
1541
1542         cpu_install_idmap();
1543
1544         /*
1545          * We really don't want to take *any* exceptions while TTBR1 is
1546          * in the process of being replaced so mask everything.
1547          */
1548         daif = local_daif_save();
1549         replace_phys(ttbr1);
1550         local_daif_restore(daif);
1551
1552         cpu_uninstall_idmap();
1553 }
1554
1555 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_PKEYS
1556 int arch_set_user_pkey_access(struct task_struct *tsk, int pkey, unsigned long init_val)
1557 {
1558         u64 new_por = POE_RXW;
1559         u64 old_por;
1560         u64 pkey_shift;
1561
1562         if (!system_supports_poe())
1563                 return -ENOSPC;
1564
1565         /*
1566          * This code should only be called with valid 'pkey'
1567          * values originating from in-kernel users.  Complain
1568          * if a bad value is observed.
1569          */
1570         if (WARN_ON_ONCE(pkey >= arch_max_pkey()))
1571                 return -EINVAL;
1572
1573         /* Set the bits we need in POR:  */
1574         new_por = POE_RXW;
1575         if (init_val & PKEY_DISABLE_WRITE)
1576                 new_por &= ~POE_W;
1577         if (init_val & PKEY_DISABLE_ACCESS)
1578                 new_por &= ~POE_RW;
1579         if (init_val & PKEY_DISABLE_READ)
1580                 new_por &= ~POE_R;
1581         if (init_val & PKEY_DISABLE_EXECUTE)
1582                 new_por &= ~POE_X;
1583
1584         /* Shift the bits in to the correct place in POR for pkey: */
1585         pkey_shift = pkey * POR_BITS_PER_PKEY;
1586         new_por <<= pkey_shift;
1587
1588         /* Get old POR and mask off any old bits in place: */
1589         old_por = read_sysreg_s(SYS_POR_EL0);
1590         old_por &= ~(POE_MASK << pkey_shift);
1591
1592         /* Write old part along with new part: */
1593         write_sysreg_s(old_por | new_por, SYS_POR_EL0);
1594
1595         return 0;
1596 }
1597 #endif