arch/riscv/mm/init.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * Copyright (C) 2012 Regents of the University of California
   4  * Copyright (C) 2019 Western Digital Corporation or its affiliates.
   5  * Copyright (C) 2020 FORTH-ICS/CARV
   6  *  Nick Kossifidis <[email protected]>
   7  */
   8
   9 #include <linux/init.h>
  10 #include <linux/mm.h>
  11 #include <linux/memblock.h>
  12 #include <linux/initrd.h>
  13 #include <linux/swap.h>
  14 #include <linux/swiotlb.h>
  15 #include <linux/sizes.h>
  16 #include <linux/of_fdt.h>
  17 #include <linux/of_reserved_mem.h>
  18 #include <linux/libfdt.h>
  19 #include <linux/set_memory.h>
  20 #include <linux/dma-map-ops.h>
  21 #include <linux/crash_dump.h>
  22 #include <linux/hugetlb.h>
  23 #ifdef CONFIG_RELOCATABLE
  24 #include <linux/elf.h>
  25 #endif
  26 #include <linux/kfence.h>
  27 #include <linux/execmem.h>
  28
  29 #include <asm/fixmap.h>
  30 #include <asm/io.h>
  31 #include <asm/numa.h>
  32 #include <asm/pgtable.h>
  33 #include <asm/sections.h>
  34 #include <asm/soc.h>
  35 #include <asm/tlbflush.h>
  36
  37 #include "../kernel/head.h"
  38
  39 struct kernel_mapping kernel_map __ro_after_init;
  40 EXPORT_SYMBOL(kernel_map);
  41 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
  42 #define kernel_map      (*(struct kernel_mapping *)XIP_FIXUP(&kernel_map))
  43 #endif
  44
  45 #ifdef CONFIG_64BIT
  46 u64 satp_mode __ro_after_init = !IS_ENABLED(CONFIG_XIP_KERNEL) ? SATP_MODE_57 : SATP_MODE_39;
  47 #else
  48 u64 satp_mode __ro_after_init = SATP_MODE_32;
  49 #endif
  50 EXPORT_SYMBOL(satp_mode);
  51
  52 #ifdef CONFIG_64BIT
  53 bool pgtable_l4_enabled __ro_after_init = !IS_ENABLED(CONFIG_XIP_KERNEL);
  54 bool pgtable_l5_enabled __ro_after_init = !IS_ENABLED(CONFIG_XIP_KERNEL);
  55 EXPORT_SYMBOL(pgtable_l4_enabled);
  56 EXPORT_SYMBOL(pgtable_l5_enabled);
  57 #endif
  58
  59 phys_addr_t phys_ram_base __ro_after_init;
  60 EXPORT_SYMBOL(phys_ram_base);
  61
  62 unsigned long empty_zero_page[PAGE_SIZE / sizeof(unsigned long)]
  63                                                         __page_aligned_bss;
  64 EXPORT_SYMBOL(empty_zero_page);
  65
  66 extern char _start[];
  67 void *_dtb_early_va __initdata;
  68 uintptr_t _dtb_early_pa __initdata;
  69
  70 phys_addr_t dma32_phys_limit __initdata;
  71
  72 static void __init zone_sizes_init(void)
  73 {
  74         unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
  75
  76 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
  77         max_zone_pfns[ZONE_DMA32] = PFN_DOWN(dma32_phys_limit);
  78 #endif
  79         max_zone_pfns[ZONE_NORMAL] = max_low_pfn;
  80
  81         free_area_init(max_zone_pfns);
  82 }
  83
  84 #if defined(CONFIG_MMU) && defined(CONFIG_DEBUG_VM)
  85
  86 #define LOG2_SZ_1K  ilog2(SZ_1K)
  87 #define LOG2_SZ_1M  ilog2(SZ_1M)
  88 #define LOG2_SZ_1G  ilog2(SZ_1G)
  89 #define LOG2_SZ_1T  ilog2(SZ_1T)
  90
  91 static inline void print_mlk(char *name, unsigned long b, unsigned long t)
  92 {
  93         pr_notice("%12s : 0x%08lx - 0x%08lx   (%4ld kB)\n", name, b, t,
  94                   (((t) - (b)) >> LOG2_SZ_1K));
  95 }
  96
  97 static inline void print_mlm(char *name, unsigned long b, unsigned long t)
  98 {
  99         pr_notice("%12s : 0x%08lx - 0x%08lx   (%4ld MB)\n", name, b, t,
 100                   (((t) - (b)) >> LOG2_SZ_1M));
 101 }
 102
 103 static inline void print_mlg(char *name, unsigned long b, unsigned long t)
 104 {
 105         pr_notice("%12s : 0x%08lx - 0x%08lx   (%4ld GB)\n", name, b, t,
 106                    (((t) - (b)) >> LOG2_SZ_1G));
 107 }
 108
 109 #ifdef CONFIG_64BIT
 110 static inline void print_mlt(char *name, unsigned long b, unsigned long t)
 111 {
 112         pr_notice("%12s : 0x%08lx - 0x%08lx   (%4ld TB)\n", name, b, t,
 113                    (((t) - (b)) >> LOG2_SZ_1T));
 114 }
 115 #else
 116 #define print_mlt(n, b, t) do {} while (0)
 117 #endif
 118
 119 static inline void print_ml(char *name, unsigned long b, unsigned long t)
 120 {
 121         unsigned long diff = t - b;
 122
 123         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) && (diff >> LOG2_SZ_1T) >= 10)
 124                 print_mlt(name, b, t);
 125         else if ((diff >> LOG2_SZ_1G) >= 10)
 126                 print_mlg(name, b, t);
 127         else if ((diff >> LOG2_SZ_1M) >= 10)
 128                 print_mlm(name, b, t);
 129         else
 130                 print_mlk(name, b, t);
 131 }
 132
 133 static void __init print_vm_layout(void)
 134 {
 135         pr_notice("Virtual kernel memory layout:\n");
 136         print_ml("fixmap", (unsigned long)FIXADDR_START,
 137                 (unsigned long)FIXADDR_TOP);
 138         print_ml("pci io", (unsigned long)PCI_IO_START,
 139                 (unsigned long)PCI_IO_END);
 140         print_ml("vmemmap", (unsigned long)VMEMMAP_START,
 141                 (unsigned long)VMEMMAP_END);
 142         print_ml("vmalloc", (unsigned long)VMALLOC_START,
 143                 (unsigned long)VMALLOC_END);
 144 #ifdef CONFIG_64BIT
 145         print_ml("modules", (unsigned long)MODULES_VADDR,
 146                 (unsigned long)MODULES_END);
 147 #endif
 148         print_ml("lowmem", (unsigned long)PAGE_OFFSET,
 149                 (unsigned long)high_memory);
 150         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT)) {
 151 #ifdef CONFIG_KASAN
 152                 print_ml("kasan", KASAN_SHADOW_START, KASAN_SHADOW_END);
 153 #endif
 154
 155                 print_ml("kernel", (unsigned long)kernel_map.virt_addr,
 156                          (unsigned long)ADDRESS_SPACE_END);
 157         }
 158 }
 159 #else
 160 static void print_vm_layout(void) { }
 161 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
 162
 163 void __init mem_init(void)
 164 {
 165         bool swiotlb = max_pfn > PFN_DOWN(dma32_phys_limit);
 166 #ifdef CONFIG_FLATMEM
 167         BUG_ON(!mem_map);
 168 #endif /* CONFIG_FLATMEM */
 169
 170         if (IS_ENABLED(CONFIG_DMA_BOUNCE_UNALIGNED_KMALLOC) && !swiotlb &&
 171             dma_cache_alignment != 1) {
 172                 /*
 173                  * If no bouncing needed for ZONE_DMA, allocate 1MB swiotlb
 174                  * buffer per 1GB of RAM for kmalloc() bouncing on
 175                  * non-coherent platforms.
 176                  */
 177                 unsigned long size =
 178                         DIV_ROUND_UP(memblock_phys_mem_size(), 1024);
 179                 swiotlb_adjust_size(min(swiotlb_size_or_default(), size));
 180                 swiotlb = true;
 181         }
 182
 183         swiotlb_init(swiotlb, SWIOTLB_VERBOSE);
 184         memblock_free_all();
 185
 186         print_vm_layout();
 187 }
 188
 189 /* Limit the memory size via mem. */
 190 static phys_addr_t memory_limit;
 191 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 192 #define memory_limit    (*(phys_addr_t *)XIP_FIXUP(&memory_limit))
 193 #endif /* CONFIG_XIP_KERNEL */
 194
 195 static int __init early_mem(char *p)
 196 {
 197         u64 size;
 198
 199         if (!p)
 200                 return 1;
 201
 202         size = memparse(p, &p) & PAGE_MASK;
 203         memory_limit = min_t(u64, size, memory_limit);
 204
 205         pr_notice("Memory limited to %lldMB\n", (u64)memory_limit >> 20);
 206
 207         return 0;
 208 }
 209 early_param("mem", early_mem);
 210
 211 static void __init setup_bootmem(void)
 212 {
 213         phys_addr_t vmlinux_end = __pa_symbol(&_end);
 214         phys_addr_t max_mapped_addr;
 215         phys_addr_t phys_ram_end, vmlinux_start;
 216
 217         if (IS_ENABLED(CONFIG_XIP_KERNEL))
 218                 vmlinux_start = __pa_symbol(&_sdata);
 219         else
 220                 vmlinux_start = __pa_symbol(&_start);
 221
 222         memblock_enforce_memory_limit(memory_limit);
 223
 224         /*
 225          * Make sure we align the reservation on PMD_SIZE since we will
 226          * map the kernel in the linear mapping as read-only: we do not want
 227          * any allocation to happen between _end and the next pmd aligned page.
 228          */
 229         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) && IS_ENABLED(CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX))
 230                 vmlinux_end = (vmlinux_end + PMD_SIZE - 1) & PMD_MASK;
 231         /*
 232          * Reserve from the start of the kernel to the end of the kernel
 233          */
 234         memblock_reserve(vmlinux_start, vmlinux_end - vmlinux_start);
 235
 236         phys_ram_end = memblock_end_of_DRAM();
 237
 238         /*
 239          * Make sure we align the start of the memory on a PMD boundary so that
 240          * at worst, we map the linear mapping with PMD mappings.
 241          */
 242         if (!IS_ENABLED(CONFIG_XIP_KERNEL))
 243                 phys_ram_base = memblock_start_of_DRAM() & PMD_MASK;
 244
 245         /*
 246          * In 64-bit, any use of __va/__pa before this point is wrong as we
 247          * did not know the start of DRAM before.
 248          */
 249         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) && IS_ENABLED(CONFIG_MMU))
 250                 kernel_map.va_pa_offset = PAGE_OFFSET - phys_ram_base;
 251
 252         /*
 253          * memblock allocator is not aware of the fact that last 4K bytes of
 254          * the addressable memory can not be mapped because of IS_ERR_VALUE
 255          * macro. Make sure that last 4k bytes are not usable by memblock
 256          * if end of dram is equal to maximum addressable memory.  For 64-bit
 257          * kernel, this problem can't happen here as the end of the virtual
 258          * address space is occupied by the kernel mapping then this check must
 259          * be done as soon as the kernel mapping base address is determined.
 260          */
 261         if (!IS_ENABLED(CONFIG_64BIT)) {
 262                 max_mapped_addr = __pa(~(ulong)0);
 263                 if (max_mapped_addr == (phys_ram_end - 1))
 264                         memblock_set_current_limit(max_mapped_addr - 4096);
 265         }
 266
 267         min_low_pfn = PFN_UP(phys_ram_base);
 268         max_low_pfn = max_pfn = PFN_DOWN(phys_ram_end);
 269         high_memory = (void *)(__va(PFN_PHYS(max_low_pfn)));
 270
 271         dma32_phys_limit = min(4UL * SZ_1G, (unsigned long)PFN_PHYS(max_low_pfn));
 272         set_max_mapnr(max_low_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
 273
 274         reserve_initrd_mem();
 275
 276         /*
 277          * No allocation should be done before reserving the memory as defined
 278          * in the device tree, otherwise the allocation could end up in a
 279          * reserved region.
 280          */
 281         early_init_fdt_scan_reserved_mem();
 282
 283         /*
 284          * If DTB is built in, no need to reserve its memblock.
 285          * Otherwise, do reserve it but avoid using
 286          * early_init_fdt_reserve_self() since __pa() does
 287          * not work for DTB pointers that are fixmap addresses
 288          */
 289         if (!IS_ENABLED(CONFIG_BUILTIN_DTB))
 290                 memblock_reserve(dtb_early_pa, fdt_totalsize(dtb_early_va));
 291
 292         dma_contiguous_reserve(dma32_phys_limit);
 293         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT))
 294                 hugetlb_cma_reserve(PUD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 295 }
 296
 297 #ifdef CONFIG_MMU
 298 struct pt_alloc_ops pt_ops __initdata;
 299
 300 pgd_t swapper_pg_dir[PTRS_PER_PGD] __page_aligned_bss;
 301 pgd_t trampoline_pg_dir[PTRS_PER_PGD] __page_aligned_bss;
 302 static pte_t fixmap_pte[PTRS_PER_PTE] __page_aligned_bss;
 303
 304 pgd_t early_pg_dir[PTRS_PER_PGD] __initdata __aligned(PAGE_SIZE);
 305
 306 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 307 #define pt_ops                  (*(struct pt_alloc_ops *)XIP_FIXUP(&pt_ops))
 308 #define trampoline_pg_dir      ((pgd_t *)XIP_FIXUP(trampoline_pg_dir))
 309 #define fixmap_pte             ((pte_t *)XIP_FIXUP(fixmap_pte))
 310 #define early_pg_dir           ((pgd_t *)XIP_FIXUP(early_pg_dir))
 311 #endif /* CONFIG_XIP_KERNEL */
 312
 313 static const pgprot_t protection_map[16] = {
 314         [VM_NONE]                                       = PAGE_NONE,
 315         [VM_READ]                                       = PAGE_READ,
 316         [VM_WRITE]                                      = PAGE_COPY,
 317         [VM_WRITE | VM_READ]                            = PAGE_COPY,
 318         [VM_EXEC]                                       = PAGE_EXEC,
 319         [VM_EXEC | VM_READ]                             = PAGE_READ_EXEC,
 320         [VM_EXEC | VM_WRITE]                            = PAGE_COPY_EXEC,
 321         [VM_EXEC | VM_WRITE | VM_READ]                  = PAGE_COPY_EXEC,
 322         [VM_SHARED]                                     = PAGE_NONE,
 323         [VM_SHARED | VM_READ]                           = PAGE_READ,
 324         [VM_SHARED | VM_WRITE]                          = PAGE_SHARED,
 325         [VM_SHARED | VM_WRITE | VM_READ]                = PAGE_SHARED,
 326         [VM_SHARED | VM_EXEC]                           = PAGE_EXEC,
 327         [VM_SHARED | VM_EXEC | VM_READ]                 = PAGE_READ_EXEC,
 328         [VM_SHARED | VM_EXEC | VM_WRITE]                = PAGE_SHARED_EXEC,
 329         [VM_SHARED | VM_EXEC | VM_WRITE | VM_READ]      = PAGE_SHARED_EXEC
 330 };
 331 DECLARE_VM_GET_PAGE_PROT
 332
 333 void __set_fixmap(enum fixed_addresses idx, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
 334 {
 335         unsigned long addr = __fix_to_virt(idx);
 336         pte_t *ptep;
 337
 338         BUG_ON(idx <= FIX_HOLE || idx >= __end_of_fixed_addresses);
 339
 340         ptep = &fixmap_pte[pte_index(addr)];
 341
 342         if (pgprot_val(prot))
 343                 set_pte(ptep, pfn_pte(phys >> PAGE_SHIFT, prot));
 344         else
 345                 pte_clear(&init_mm, addr, ptep);
 346         local_flush_tlb_page(addr);
 347 }
 348
 349 static inline pte_t *__init get_pte_virt_early(phys_addr_t pa)
 350 {
 351         return (pte_t *)((uintptr_t)pa);
 352 }
 353
 354 static inline pte_t *__init get_pte_virt_fixmap(phys_addr_t pa)
 355 {
 356         clear_fixmap(FIX_PTE);
 357         return (pte_t *)set_fixmap_offset(FIX_PTE, pa);
 358 }
 359
 360 static inline pte_t *__init get_pte_virt_late(phys_addr_t pa)
 361 {
 362         return (pte_t *) __va(pa);
 363 }
 364
 365 static inline phys_addr_t __init alloc_pte_early(uintptr_t va)
 366 {
 367         /*
 368          * We only create PMD or PGD early mappings so we
 369          * should never reach here with MMU disabled.
 370          */
 371         BUG();
 372 }
 373
 374 static inline phys_addr_t __init alloc_pte_fixmap(uintptr_t va)
 375 {
 376         return memblock_phys_alloc(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
 377 }
 378
 379 static phys_addr_t __init alloc_pte_late(uintptr_t va)
 380 {
 381         struct ptdesc *ptdesc = pagetable_alloc(GFP_KERNEL & ~__GFP_HIGHMEM, 0);
 382
 383         BUG_ON(!ptdesc || !pagetable_pte_ctor(ptdesc));
 384         return __pa((pte_t *)ptdesc_address(ptdesc));
 385 }
 386
 387 static void __init create_pte_mapping(pte_t *ptep,
 388                                       uintptr_t va, phys_addr_t pa,
 389                                       phys_addr_t sz, pgprot_t prot)
 390 {
 391         uintptr_t pte_idx = pte_index(va);
 392
 393         BUG_ON(sz != PAGE_SIZE);
 394
 395         if (pte_none(ptep[pte_idx]))
 396                 ptep[pte_idx] = pfn_pte(PFN_DOWN(pa), prot);
 397 }
 398
 399 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
 400
 401 static pmd_t trampoline_pmd[PTRS_PER_PMD] __page_aligned_bss;
 402 static pmd_t fixmap_pmd[PTRS_PER_PMD] __page_aligned_bss;
 403 static pmd_t early_pmd[PTRS_PER_PMD] __initdata __aligned(PAGE_SIZE);
 404
 405 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 406 #define trampoline_pmd ((pmd_t *)XIP_FIXUP(trampoline_pmd))
 407 #define fixmap_pmd     ((pmd_t *)XIP_FIXUP(fixmap_pmd))
 408 #define early_pmd      ((pmd_t *)XIP_FIXUP(early_pmd))
 409 #endif /* CONFIG_XIP_KERNEL */
 410
 411 static p4d_t trampoline_p4d[PTRS_PER_P4D] __page_aligned_bss;
 412 static p4d_t fixmap_p4d[PTRS_PER_P4D] __page_aligned_bss;
 413 static p4d_t early_p4d[PTRS_PER_P4D] __initdata __aligned(PAGE_SIZE);
 414
 415 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 416 #define trampoline_p4d ((p4d_t *)XIP_FIXUP(trampoline_p4d))
 417 #define fixmap_p4d     ((p4d_t *)XIP_FIXUP(fixmap_p4d))
 418 #define early_p4d      ((p4d_t *)XIP_FIXUP(early_p4d))
 419 #endif /* CONFIG_XIP_KERNEL */
 420
 421 static pud_t trampoline_pud[PTRS_PER_PUD] __page_aligned_bss;
 422 static pud_t fixmap_pud[PTRS_PER_PUD] __page_aligned_bss;
 423 static pud_t early_pud[PTRS_PER_PUD] __initdata __aligned(PAGE_SIZE);
 424
 425 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 426 #define trampoline_pud ((pud_t *)XIP_FIXUP(trampoline_pud))
 427 #define fixmap_pud     ((pud_t *)XIP_FIXUP(fixmap_pud))
 428 #define early_pud      ((pud_t *)XIP_FIXUP(early_pud))
 429 #endif /* CONFIG_XIP_KERNEL */
 430
 431 static pmd_t *__init get_pmd_virt_early(phys_addr_t pa)
 432 {
 433         /* Before MMU is enabled */
 434         return (pmd_t *)((uintptr_t)pa);
 435 }
 436
 437 static pmd_t *__init get_pmd_virt_fixmap(phys_addr_t pa)
 438 {
 439         clear_fixmap(FIX_PMD);
 440         return (pmd_t *)set_fixmap_offset(FIX_PMD, pa);
 441 }
 442
 443 static pmd_t *__init get_pmd_virt_late(phys_addr_t pa)
 444 {
 445         return (pmd_t *) __va(pa);
 446 }
 447
 448 static phys_addr_t __init alloc_pmd_early(uintptr_t va)
 449 {
 450         BUG_ON((va - kernel_map.virt_addr) >> PUD_SHIFT);
 451
 452         return (uintptr_t)early_pmd;
 453 }
 454
 455 static phys_addr_t __init alloc_pmd_fixmap(uintptr_t va)
 456 {
 457         return memblock_phys_alloc(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
 458 }
 459
 460 static phys_addr_t __init alloc_pmd_late(uintptr_t va)
 461 {
 462         struct ptdesc *ptdesc = pagetable_alloc(GFP_KERNEL & ~__GFP_HIGHMEM, 0);
 463
 464         BUG_ON(!ptdesc || !pagetable_pmd_ctor(ptdesc));
 465         return __pa((pmd_t *)ptdesc_address(ptdesc));
 466 }
 467
 468 static void __init create_pmd_mapping(pmd_t *pmdp,
 469                                       uintptr_t va, phys_addr_t pa,
 470                                       phys_addr_t sz, pgprot_t prot)
 471 {
 472         pte_t *ptep;
 473         phys_addr_t pte_phys;
 474         uintptr_t pmd_idx = pmd_index(va);
 475
 476         if (sz == PMD_SIZE) {
 477                 if (pmd_none(pmdp[pmd_idx]))
 478                         pmdp[pmd_idx] = pfn_pmd(PFN_DOWN(pa), prot);
 479                 return;
 480         }
 481
 482         if (pmd_none(pmdp[pmd_idx])) {
 483                 pte_phys = pt_ops.alloc_pte(va);
 484                 pmdp[pmd_idx] = pfn_pmd(PFN_DOWN(pte_phys), PAGE_TABLE);
 485                 ptep = pt_ops.get_pte_virt(pte_phys);
 486                 memset(ptep, 0, PAGE_SIZE);
 487         } else {
 488                 pte_phys = PFN_PHYS(_pmd_pfn(pmdp[pmd_idx]));
 489                 ptep = pt_ops.get_pte_virt(pte_phys);
 490         }
 491
 492         create_pte_mapping(ptep, va, pa, sz, prot);
 493 }
 494
 495 static pud_t *__init get_pud_virt_early(phys_addr_t pa)
 496 {
 497         return (pud_t *)((uintptr_t)pa);
 498 }
 499
 500 static pud_t *__init get_pud_virt_fixmap(phys_addr_t pa)
 501 {
 502         clear_fixmap(FIX_PUD);
 503         return (pud_t *)set_fixmap_offset(FIX_PUD, pa);
 504 }
 505
 506 static pud_t *__init get_pud_virt_late(phys_addr_t pa)
 507 {
 508         return (pud_t *)__va(pa);
 509 }
 510
 511 static phys_addr_t __init alloc_pud_early(uintptr_t va)
 512 {
 513         /* Only one PUD is available for early mapping */
 514         BUG_ON((va - kernel_map.virt_addr) >> PGDIR_SHIFT);
 515
 516         return (uintptr_t)early_pud;
 517 }
 518
 519 static phys_addr_t __init alloc_pud_fixmap(uintptr_t va)
 520 {
 521         return memblock_phys_alloc(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
 522 }
 523
 524 static phys_addr_t alloc_pud_late(uintptr_t va)
 525 {
 526         unsigned long vaddr;
 527
 528         vaddr = __get_free_page(GFP_KERNEL);
 529         BUG_ON(!vaddr);
 530         return __pa(vaddr);
 531 }
 532
 533 static p4d_t *__init get_p4d_virt_early(phys_addr_t pa)
 534 {
 535         return (p4d_t *)((uintptr_t)pa);
 536 }
 537
 538 static p4d_t *__init get_p4d_virt_fixmap(phys_addr_t pa)
 539 {
 540         clear_fixmap(FIX_P4D);
 541         return (p4d_t *)set_fixmap_offset(FIX_P4D, pa);
 542 }
 543
 544 static p4d_t *__init get_p4d_virt_late(phys_addr_t pa)
 545 {
 546         return (p4d_t *)__va(pa);
 547 }
 548
 549 static phys_addr_t __init alloc_p4d_early(uintptr_t va)
 550 {
 551         /* Only one P4D is available for early mapping */
 552         BUG_ON((va - kernel_map.virt_addr) >> PGDIR_SHIFT);
 553
 554         return (uintptr_t)early_p4d;
 555 }
 556
 557 static phys_addr_t __init alloc_p4d_fixmap(uintptr_t va)
 558 {
 559         return memblock_phys_alloc(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
 560 }
 561
 562 static phys_addr_t alloc_p4d_late(uintptr_t va)
 563 {
 564         unsigned long vaddr;
 565
 566         vaddr = __get_free_page(GFP_KERNEL);
 567         BUG_ON(!vaddr);
 568         return __pa(vaddr);
 569 }
 570
 571 static void __init create_pud_mapping(pud_t *pudp,
 572                                       uintptr_t va, phys_addr_t pa,
 573                                       phys_addr_t sz, pgprot_t prot)
 574 {
 575         pmd_t *nextp;
 576         phys_addr_t next_phys;
 577         uintptr_t pud_index = pud_index(va);
 578
 579         if (sz == PUD_SIZE) {
 580                 if (pud_val(pudp[pud_index]) == 0)
 581                         pudp[pud_index] = pfn_pud(PFN_DOWN(pa), prot);
 582                 return;
 583         }
 584
 585         if (pud_val(pudp[pud_index]) == 0) {
 586                 next_phys = pt_ops.alloc_pmd(va);
 587                 pudp[pud_index] = pfn_pud(PFN_DOWN(next_phys), PAGE_TABLE);
 588                 nextp = pt_ops.get_pmd_virt(next_phys);
 589                 memset(nextp, 0, PAGE_SIZE);
 590         } else {
 591                 next_phys = PFN_PHYS(_pud_pfn(pudp[pud_index]));
 592                 nextp = pt_ops.get_pmd_virt(next_phys);
 593         }
 594
 595         create_pmd_mapping(nextp, va, pa, sz, prot);
 596 }
 597
 598 static void __init create_p4d_mapping(p4d_t *p4dp,
 599                                       uintptr_t va, phys_addr_t pa,
 600                                       phys_addr_t sz, pgprot_t prot)
 601 {
 602         pud_t *nextp;
 603         phys_addr_t next_phys;
 604         uintptr_t p4d_index = p4d_index(va);
 605
 606         if (sz == P4D_SIZE) {
 607                 if (p4d_val(p4dp[p4d_index]) == 0)
 608                         p4dp[p4d_index] = pfn_p4d(PFN_DOWN(pa), prot);
 609                 return;
 610         }
 611
 612         if (p4d_val(p4dp[p4d_index]) == 0) {
 613                 next_phys = pt_ops.alloc_pud(va);
 614                 p4dp[p4d_index] = pfn_p4d(PFN_DOWN(next_phys), PAGE_TABLE);
 615                 nextp = pt_ops.get_pud_virt(next_phys);
 616                 memset(nextp, 0, PAGE_SIZE);
 617         } else {
 618                 next_phys = PFN_PHYS(_p4d_pfn(p4dp[p4d_index]));
 619                 nextp = pt_ops.get_pud_virt(next_phys);
 620         }
 621
 622         create_pud_mapping(nextp, va, pa, sz, prot);
 623 }
 624
 625 #define pgd_next_t              p4d_t
 626 #define alloc_pgd_next(__va)    (pgtable_l5_enabled ?                   \
 627                 pt_ops.alloc_p4d(__va) : (pgtable_l4_enabled ?          \
 628                 pt_ops.alloc_pud(__va) : pt_ops.alloc_pmd(__va)))
 629 #define get_pgd_next_virt(__pa) (pgtable_l5_enabled ?                   \
 630                 pt_ops.get_p4d_virt(__pa) : (pgd_next_t *)(pgtable_l4_enabled ? \
 631                 pt_ops.get_pud_virt(__pa) : (pud_t *)pt_ops.get_pmd_virt(__pa)))
 632 #define create_pgd_next_mapping(__nextp, __va, __pa, __sz, __prot)      \
 633                                 (pgtable_l5_enabled ?                   \
 634                 create_p4d_mapping(__nextp, __va, __pa, __sz, __prot) : \
 635                                 (pgtable_l4_enabled ?                   \
 636                 create_pud_mapping((pud_t *)__nextp, __va, __pa, __sz, __prot) :        \
 637                 create_pmd_mapping((pmd_t *)__nextp, __va, __pa, __sz, __prot)))
 638 #define fixmap_pgd_next         (pgtable_l5_enabled ?                   \
 639                 (uintptr_t)fixmap_p4d : (pgtable_l4_enabled ?           \
 640                 (uintptr_t)fixmap_pud : (uintptr_t)fixmap_pmd))
 641 #define trampoline_pgd_next     (pgtable_l5_enabled ?                   \
 642                 (uintptr_t)trampoline_p4d : (pgtable_l4_enabled ?       \
 643                 (uintptr_t)trampoline_pud : (uintptr_t)trampoline_pmd))
 644 #else
 645 #define pgd_next_t              pte_t
 646 #define alloc_pgd_next(__va)    pt_ops.alloc_pte(__va)
 647 #define get_pgd_next_virt(__pa) pt_ops.get_pte_virt(__pa)
 648 #define create_pgd_next_mapping(__nextp, __va, __pa, __sz, __prot)      \
 649         create_pte_mapping(__nextp, __va, __pa, __sz, __prot)
 650 #define fixmap_pgd_next         ((uintptr_t)fixmap_pte)
 651 #define create_p4d_mapping(__pmdp, __va, __pa, __sz, __prot) do {} while(0)
 652 #define create_pud_mapping(__pmdp, __va, __pa, __sz, __prot) do {} while(0)
 653 #define create_pmd_mapping(__pmdp, __va, __pa, __sz, __prot) do {} while(0)
 654 #endif /* __PAGETABLE_PMD_FOLDED */
 655
 656 void __init create_pgd_mapping(pgd_t *pgdp,
 657                                       uintptr_t va, phys_addr_t pa,
 658                                       phys_addr_t sz, pgprot_t prot)
 659 {
 660         pgd_next_t *nextp;
 661         phys_addr_t next_phys;
 662         uintptr_t pgd_idx = pgd_index(va);
 663
 664         if (sz == PGDIR_SIZE) {
 665                 if (pgd_val(pgdp[pgd_idx]) == 0)
 666                         pgdp[pgd_idx] = pfn_pgd(PFN_DOWN(pa), prot);
 667                 return;
 668         }
 669
 670         if (pgd_val(pgdp[pgd_idx]) == 0) {
 671                 next_phys = alloc_pgd_next(va);
 672                 pgdp[pgd_idx] = pfn_pgd(PFN_DOWN(next_phys), PAGE_TABLE);
 673                 nextp = get_pgd_next_virt(next_phys);
 674                 memset(nextp, 0, PAGE_SIZE);
 675         } else {
 676                 next_phys = PFN_PHYS(_pgd_pfn(pgdp[pgd_idx]));
 677                 nextp = get_pgd_next_virt(next_phys);
 678         }
 679
 680         create_pgd_next_mapping(nextp, va, pa, sz, prot);
 681 }
 682
 683 static uintptr_t __init best_map_size(phys_addr_t pa, uintptr_t va,
 684                                       phys_addr_t size)
 685 {
 686         if (debug_pagealloc_enabled())
 687                 return PAGE_SIZE;
 688
 689         if (pgtable_l5_enabled &&
 690             !(pa & (P4D_SIZE - 1)) && !(va & (P4D_SIZE - 1)) && size >= P4D_SIZE)
 691                 return P4D_SIZE;
 692
 693         if (pgtable_l4_enabled &&
 694             !(pa & (PUD_SIZE - 1)) && !(va & (PUD_SIZE - 1)) && size >= PUD_SIZE)
 695                 return PUD_SIZE;
 696
 697         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) &&
 698             !(pa & (PMD_SIZE - 1)) && !(va & (PMD_SIZE - 1)) && size >= PMD_SIZE)
 699                 return PMD_SIZE;
 700
 701         return PAGE_SIZE;
 702 }
 703
 704 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 705 #define phys_ram_base  (*(phys_addr_t *)XIP_FIXUP(&phys_ram_base))
 706 extern char _xiprom[], _exiprom[], __data_loc;
 707
 708 /* called from head.S with MMU off */
 709 asmlinkage void __init __copy_data(void)
 710 {
 711         void *from = (void *)(&__data_loc);
 712         void *to = (void *)CONFIG_PHYS_RAM_BASE;
 713         size_t sz = (size_t)((uintptr_t)(&_end) - (uintptr_t)(&_sdata));
 714
 715         memcpy(to, from, sz);
 716 }
 717 #endif
 718
 719 #ifdef CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX
 720 static __init pgprot_t pgprot_from_va(uintptr_t va)
 721 {
 722         if (is_va_kernel_text(va))
 723                 return PAGE_KERNEL_READ_EXEC;
 724
 725         /*
 726          * In 64-bit kernel, the kernel mapping is outside the linear mapping so
 727          * we must protect its linear mapping alias from being executed and
 728          * written.
 729          * And rodata section is marked readonly in mark_rodata_ro.
 730          */
 731         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) && is_va_kernel_lm_alias_text(va))
 732                 return PAGE_KERNEL_READ;
 733
 734         return PAGE_KERNEL;
 735 }
 736
 737 void mark_rodata_ro(void)
 738 {
 739         set_kernel_memory(__start_rodata, _data, set_memory_ro);
 740         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT))
 741                 set_kernel_memory(lm_alias(__start_rodata), lm_alias(_data),
 742                                   set_memory_ro);
 743 }
 744 #else
 745 static __init pgprot_t pgprot_from_va(uintptr_t va)
 746 {
 747         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) && !is_kernel_mapping(va))
 748                 return PAGE_KERNEL;
 749
 750         return PAGE_KERNEL_EXEC;
 751 }
 752 #endif /* CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX */
 753
 754 #if defined(CONFIG_64BIT) && !defined(CONFIG_XIP_KERNEL)
 755 u64 __pi_set_satp_mode_from_cmdline(uintptr_t dtb_pa);
 756
 757 static void __init disable_pgtable_l5(void)
 758 {
 759         pgtable_l5_enabled = false;
 760         kernel_map.page_offset = PAGE_OFFSET_L4;
 761         satp_mode = SATP_MODE_48;
 762 }
 763
 764 static void __init disable_pgtable_l4(void)
 765 {
 766         pgtable_l4_enabled = false;
 767         kernel_map.page_offset = PAGE_OFFSET_L3;
 768         satp_mode = SATP_MODE_39;
 769 }
 770
 771 static int __init print_no4lvl(char *p)
 772 {
 773         pr_info("Disabled 4-level and 5-level paging");
 774         return 0;
 775 }
 776 early_param("no4lvl", print_no4lvl);
 777
 778 static int __init print_no5lvl(char *p)
 779 {
 780         pr_info("Disabled 5-level paging");
 781         return 0;
 782 }
 783 early_param("no5lvl", print_no5lvl);
 784
 785 static void __init set_mmap_rnd_bits_max(void)
 786 {
 787         mmap_rnd_bits_max = MMAP_VA_BITS - PAGE_SHIFT - 3;
 788 }
 789
 790 /*
 791  * There is a simple way to determine if 4-level is supported by the
 792  * underlying hardware: establish 1:1 mapping in 4-level page table mode
 793  * then read SATP to see if the configuration was taken into account
 794  * meaning sv48 is supported.
 795  */
 796 static __init void set_satp_mode(uintptr_t dtb_pa)
 797 {
 798         u64 identity_satp, hw_satp;
 799         uintptr_t set_satp_mode_pmd = ((unsigned long)set_satp_mode) & PMD_MASK;
 800         u64 satp_mode_cmdline = __pi_set_satp_mode_from_cmdline(dtb_pa);
 801
 802         if (satp_mode_cmdline == SATP_MODE_57) {
 803                 disable_pgtable_l5();
 804         } else if (satp_mode_cmdline == SATP_MODE_48) {
 805                 disable_pgtable_l5();
 806                 disable_pgtable_l4();
 807                 return;
 808         }
 809
 810         create_p4d_mapping(early_p4d,
 811                         set_satp_mode_pmd, (uintptr_t)early_pud,
 812                         P4D_SIZE, PAGE_TABLE);
 813         create_pud_mapping(early_pud,
 814                            set_satp_mode_pmd, (uintptr_t)early_pmd,
 815                            PUD_SIZE, PAGE_TABLE);
 816         /* Handle the case where set_satp_mode straddles 2 PMDs */
 817         create_pmd_mapping(early_pmd,
 818                            set_satp_mode_pmd, set_satp_mode_pmd,
 819                            PMD_SIZE, PAGE_KERNEL_EXEC);
 820         create_pmd_mapping(early_pmd,
 821                            set_satp_mode_pmd + PMD_SIZE,
 822                            set_satp_mode_pmd + PMD_SIZE,
 823                            PMD_SIZE, PAGE_KERNEL_EXEC);
 824 retry:
 825         create_pgd_mapping(early_pg_dir,
 826                            set_satp_mode_pmd,
 827                            pgtable_l5_enabled ?
 828                                 (uintptr_t)early_p4d : (uintptr_t)early_pud,
 829                            PGDIR_SIZE, PAGE_TABLE);
 830
 831         identity_satp = PFN_DOWN((uintptr_t)&early_pg_dir) | satp_mode;
 832
 833         local_flush_tlb_all();
 834         csr_write(CSR_SATP, identity_satp);
 835         hw_satp = csr_swap(CSR_SATP, 0ULL);
 836         local_flush_tlb_all();
 837
 838         if (hw_satp != identity_satp) {
 839                 if (pgtable_l5_enabled) {
 840                         disable_pgtable_l5();
 841                         memset(early_pg_dir, 0, PAGE_SIZE);
 842                         goto retry;
 843                 }
 844                 disable_pgtable_l4();
 845         }
 846
 847         memset(early_pg_dir, 0, PAGE_SIZE);
 848         memset(early_p4d, 0, PAGE_SIZE);
 849         memset(early_pud, 0, PAGE_SIZE);
 850         memset(early_pmd, 0, PAGE_SIZE);
 851 }
 852 #endif
 853
 854 /*
 855  * setup_vm() is called from head.S with MMU-off.
 856  *
 857  * Following requirements should be honoured for setup_vm() to work
 858  * correctly:
 859  * 1) It should use PC-relative addressing for accessing kernel symbols.
 860  *    To achieve this we always use GCC cmodel=medany.
 861  * 2) The compiler instrumentation for FTRACE will not work for setup_vm()
 862  *    so disable compiler instrumentation when FTRACE is enabled.
 863  *
 864  * Currently, the above requirements are honoured by using custom CFLAGS
 865  * for init.o in mm/Makefile.
 866  */
 867
 868 #ifndef __riscv_cmodel_medany
 869 #error "setup_vm() is called from head.S before relocate so it should not use absolute addressing."
 870 #endif
 871
 872 #ifdef CONFIG_RELOCATABLE
 873 extern unsigned long __rela_dyn_start, __rela_dyn_end;
 874
 875 static void __init relocate_kernel(void)
 876 {
 877         Elf64_Rela *rela = (Elf64_Rela *)&__rela_dyn_start;
 878         /*
 879          * This holds the offset between the linked virtual address and the
 880          * relocated virtual address.
 881          */
 882         uintptr_t reloc_offset = kernel_map.virt_addr - KERNEL_LINK_ADDR;
 883         /*
 884          * This holds the offset between kernel linked virtual address and
 885          * physical address.
 886          */
 887         uintptr_t va_kernel_link_pa_offset = KERNEL_LINK_ADDR - kernel_map.phys_addr;
 888
 889         for ( ; rela < (Elf64_Rela *)&__rela_dyn_end; rela++) {
 890                 Elf64_Addr addr = (rela->r_offset - va_kernel_link_pa_offset);
 891                 Elf64_Addr relocated_addr = rela->r_addend;
 892
 893                 if (rela->r_info != R_RISCV_RELATIVE)
 894                         continue;
 895
 896                 /*
 897                  * Make sure to not relocate vdso symbols like rt_sigreturn
 898                  * which are linked from the address 0 in vmlinux since
 899                  * vdso symbol addresses are actually used as an offset from
 900                  * mm->context.vdso in VDSO_OFFSET macro.
 901                  */
 902                 if (relocated_addr >= KERNEL_LINK_ADDR)
 903                         relocated_addr += reloc_offset;
 904
 905                 *(Elf64_Addr *)addr = relocated_addr;
 906         }
 907 }
 908 #endif /* CONFIG_RELOCATABLE */
 909
 910 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 911 static void __init create_kernel_page_table(pgd_t *pgdir,
 912                                             __always_unused bool early)
 913 {
 914         uintptr_t va, end_va;
 915
 916         /* Map the flash resident part */
 917         end_va = kernel_map.virt_addr + kernel_map.xiprom_sz;
 918         for (va = kernel_map.virt_addr; va < end_va; va += PMD_SIZE)
 919                 create_pgd_mapping(pgdir, va,
 920                                    kernel_map.xiprom + (va - kernel_map.virt_addr),
 921                                    PMD_SIZE, PAGE_KERNEL_EXEC);
 922
 923         /* Map the data in RAM */
 924         end_va = kernel_map.virt_addr + XIP_OFFSET + kernel_map.size;
 925         for (va = kernel_map.virt_addr + XIP_OFFSET; va < end_va; va += PMD_SIZE)
 926                 create_pgd_mapping(pgdir, va,
 927                                    kernel_map.phys_addr + (va - (kernel_map.virt_addr + XIP_OFFSET)),
 928                                    PMD_SIZE, PAGE_KERNEL);
 929 }
 930 #else
 931 static void __init create_kernel_page_table(pgd_t *pgdir, bool early)
 932 {
 933         uintptr_t va, end_va;
 934
 935         end_va = kernel_map.virt_addr + kernel_map.size;
 936         for (va = kernel_map.virt_addr; va < end_va; va += PMD_SIZE)
 937                 create_pgd_mapping(pgdir, va,
 938                                    kernel_map.phys_addr + (va - kernel_map.virt_addr),
 939                                    PMD_SIZE,
 940                                    early ?
 941                                         PAGE_KERNEL_EXEC : pgprot_from_va(va));
 942 }
 943 #endif
 944
 945 /*
 946  * Setup a 4MB mapping that encompasses the device tree: for 64-bit kernel,
 947  * this means 2 PMD entries whereas for 32-bit kernel, this is only 1 PGDIR
 948  * entry.
 949  */
 950 static void __init create_fdt_early_page_table(uintptr_t fix_fdt_va,
 951                                                uintptr_t dtb_pa)
 952 {
 953 #ifndef CONFIG_BUILTIN_DTB
 954         uintptr_t pa = dtb_pa & ~(PMD_SIZE - 1);
 955
 956         /* Make sure the fdt fixmap address is always aligned on PMD size */
 957         BUILD_BUG_ON(FIX_FDT % (PMD_SIZE / PAGE_SIZE));
 958
 959         /* In 32-bit only, the fdt lies in its own PGD */
 960         if (!IS_ENABLED(CONFIG_64BIT)) {
 961                 create_pgd_mapping(early_pg_dir, fix_fdt_va,
 962                                    pa, MAX_FDT_SIZE, PAGE_KERNEL);
 963         } else {
 964                 create_pmd_mapping(fixmap_pmd, fix_fdt_va,
 965                                    pa, PMD_SIZE, PAGE_KERNEL);
 966                 create_pmd_mapping(fixmap_pmd, fix_fdt_va + PMD_SIZE,
 967                                    pa + PMD_SIZE, PMD_SIZE, PAGE_KERNEL);
 968         }
 969
 970         dtb_early_va = (void *)fix_fdt_va + (dtb_pa & (PMD_SIZE - 1));
 971 #else
 972         /*
 973          * For 64-bit kernel, __va can't be used since it would return a linear
 974          * mapping address whereas dtb_early_va will be used before
 975          * setup_vm_final installs the linear mapping. For 32-bit kernel, as the
 976          * kernel is mapped in the linear mapping, that makes no difference.
 977          */
 978         dtb_early_va = kernel_mapping_pa_to_va(dtb_pa);
 979 #endif
 980
 981         dtb_early_pa = dtb_pa;
 982 }
 983
 984 /*
 985  * MMU is not enabled, the page tables are allocated directly using
 986  * early_pmd/pud/p4d and the address returned is the physical one.
 987  */
 988 static void __init pt_ops_set_early(void)
 989 {
 990         pt_ops.alloc_pte = alloc_pte_early;
 991         pt_ops.get_pte_virt = get_pte_virt_early;
 992 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
 993         pt_ops.alloc_pmd = alloc_pmd_early;
 994         pt_ops.get_pmd_virt = get_pmd_virt_early;
 995         pt_ops.alloc_pud = alloc_pud_early;
 996         pt_ops.get_pud_virt = get_pud_virt_early;
 997         pt_ops.alloc_p4d = alloc_p4d_early;
 998         pt_ops.get_p4d_virt = get_p4d_virt_early;
 999 #endif
1000 }
1001
1002 /*
1003  * MMU is enabled but page table setup is not complete yet.
1004  * fixmap page table alloc functions must be used as a means to temporarily
1005  * map the allocated physical pages since the linear mapping does not exist yet.
1006  *
1007  * Note that this is called with MMU disabled, hence kernel_mapping_pa_to_va,
1008  * but it will be used as described above.
1009  */
1010 static void __init pt_ops_set_fixmap(void)
1011 {
1012         pt_ops.alloc_pte = kernel_mapping_pa_to_va(alloc_pte_fixmap);
1013         pt_ops.get_pte_virt = kernel_mapping_pa_to_va(get_pte_virt_fixmap);
1014 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
1015         pt_ops.alloc_pmd = kernel_mapping_pa_to_va(alloc_pmd_fixmap);
1016         pt_ops.get_pmd_virt = kernel_mapping_pa_to_va(get_pmd_virt_fixmap);
1017         pt_ops.alloc_pud = kernel_mapping_pa_to_va(alloc_pud_fixmap);
1018         pt_ops.get_pud_virt = kernel_mapping_pa_to_va(get_pud_virt_fixmap);
1019         pt_ops.alloc_p4d = kernel_mapping_pa_to_va(alloc_p4d_fixmap);
1020         pt_ops.get_p4d_virt = kernel_mapping_pa_to_va(get_p4d_virt_fixmap);
1021 #endif
1022 }
1023
1024 /*
1025  * MMU is enabled and page table setup is complete, so from now, we can use
1026  * generic page allocation functions to setup page table.
1027  */
1028 static void __init pt_ops_set_late(void)
1029 {
1030         pt_ops.alloc_pte = alloc_pte_late;
1031         pt_ops.get_pte_virt = get_pte_virt_late;
1032 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
1033         pt_ops.alloc_pmd = alloc_pmd_late;
1034         pt_ops.get_pmd_virt = get_pmd_virt_late;
1035         pt_ops.alloc_pud = alloc_pud_late;
1036         pt_ops.get_pud_virt = get_pud_virt_late;
1037         pt_ops.alloc_p4d = alloc_p4d_late;
1038         pt_ops.get_p4d_virt = get_p4d_virt_late;
1039 #endif
1040 }
1041
1042 #ifdef CONFIG_RANDOMIZE_BASE
1043 extern bool __init __pi_set_nokaslr_from_cmdline(uintptr_t dtb_pa);
1044 extern u64 __init __pi_get_kaslr_seed(uintptr_t dtb_pa);
1045
1046 static int __init print_nokaslr(char *p)
1047 {
1048         pr_info("Disabled KASLR");
1049         return 0;
1050 }
1051 early_param("nokaslr", print_nokaslr);
1052
1053 unsigned long kaslr_offset(void)
1054 {
1055         return kernel_map.virt_offset;
1056 }
1057 #endif
1058
1059 asmlinkage void __init setup_vm(uintptr_t dtb_pa)
1060 {
1061         pmd_t __maybe_unused fix_bmap_spmd, fix_bmap_epmd;
1062
1063 #ifdef CONFIG_RANDOMIZE_BASE
1064         if (!__pi_set_nokaslr_from_cmdline(dtb_pa)) {
1065                 u64 kaslr_seed = __pi_get_kaslr_seed(dtb_pa);
1066                 u32 kernel_size = (uintptr_t)(&_end) - (uintptr_t)(&_start);
1067                 u32 nr_pos;
1068
1069                 /*
1070                  * Compute the number of positions available: we are limited
1071                  * by the early page table that only has one PUD and we must
1072                  * be aligned on PMD_SIZE.
1073                  */
1074                 nr_pos = (PUD_SIZE - kernel_size) / PMD_SIZE;
1075
1076                 kernel_map.virt_offset = (kaslr_seed % nr_pos) * PMD_SIZE;
1077         }
1078 #endif
1079
1080         kernel_map.virt_addr = KERNEL_LINK_ADDR + kernel_map.virt_offset;
1081
1082 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
1083 #ifdef CONFIG_64BIT
1084         kernel_map.page_offset = PAGE_OFFSET_L3;
1085 #else
1086         kernel_map.page_offset = _AC(CONFIG_PAGE_OFFSET, UL);
1087 #endif
1088         kernel_map.xiprom = (uintptr_t)CONFIG_XIP_PHYS_ADDR;
1089         kernel_map.xiprom_sz = (uintptr_t)(&_exiprom) - (uintptr_t)(&_xiprom);
1090
1091         phys_ram_base = CONFIG_PHYS_RAM_BASE;
1092         kernel_map.phys_addr = (uintptr_t)CONFIG_PHYS_RAM_BASE;
1093         kernel_map.size = (uintptr_t)(&_end) - (uintptr_t)(&_sdata);
1094
1095         kernel_map.va_kernel_xip_pa_offset = kernel_map.virt_addr - kernel_map.xiprom;
1096 #else
1097         kernel_map.page_offset = _AC(CONFIG_PAGE_OFFSET, UL);
1098         kernel_map.phys_addr = (uintptr_t)(&_start);
1099         kernel_map.size = (uintptr_t)(&_end) - kernel_map.phys_addr;
1100 #endif
1101
1102 #if defined(CONFIG_64BIT) && !defined(CONFIG_XIP_KERNEL)
1103         set_satp_mode(dtb_pa);
1104         set_mmap_rnd_bits_max();
1105 #endif
1106
1107         /*
1108          * In 64-bit, we defer the setup of va_pa_offset to setup_bootmem,
1109          * where we have the system memory layout: this allows us to align
1110          * the physical and virtual mappings and then make use of PUD/P4D/PGD
1111          * for the linear mapping. This is only possible because the kernel
1112          * mapping lies outside the linear mapping.
1113          * In 32-bit however, as the kernel resides in the linear mapping,
1114          * setup_vm_final can not change the mapping established here,
1115          * otherwise the same kernel addresses would get mapped to different
1116          * physical addresses (if the start of dram is different from the
1117          * kernel physical address start).
1118          */
1119         kernel_map.va_pa_offset = IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) ?
1120                                 0UL : PAGE_OFFSET - kernel_map.phys_addr;
1121         kernel_map.va_kernel_pa_offset = kernel_map.virt_addr - kernel_map.phys_addr;
1122
1123         /*
1124          * The default maximal physical memory size is KERN_VIRT_SIZE for 32-bit
1125          * kernel, whereas for 64-bit kernel, the end of the virtual address
1126          * space is occupied by the modules/BPF/kernel mappings which reduces
1127          * the available size of the linear mapping.
1128          */
1129         memory_limit = KERN_VIRT_SIZE - (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) ? SZ_4G : 0);
1130
1131         /* Sanity check alignment and size */
1132         BUG_ON((PAGE_OFFSET % PGDIR_SIZE) != 0);
1133         BUG_ON((kernel_map.phys_addr % PMD_SIZE) != 0);
1134
1135 #ifdef CONFIG_64BIT
1136         /*
1137          * The last 4K bytes of the addressable memory can not be mapped because
1138          * of IS_ERR_VALUE macro.
1139          */
1140         BUG_ON((kernel_map.virt_addr + kernel_map.size) > ADDRESS_SPACE_END - SZ_4K);
1141 #endif
1142
1143 #ifdef CONFIG_RELOCATABLE
1144         /*
1145          * Early page table uses only one PUD, which makes it possible
1146          * to map PUD_SIZE aligned on PUD_SIZE: if the relocation offset
1147          * makes the kernel cross over a PUD_SIZE boundary, raise a bug
1148          * since a part of the kernel would not get mapped.
1149          */
1150         BUG_ON(PUD_SIZE - (kernel_map.virt_addr & (PUD_SIZE - 1)) < kernel_map.size);
1151         relocate_kernel();
1152 #endif
1153
1154         apply_early_boot_alternatives();
1155         pt_ops_set_early();
1156
1157         /* Setup early PGD for fixmap */
1158         create_pgd_mapping(early_pg_dir, FIXADDR_START,
1159                            fixmap_pgd_next, PGDIR_SIZE, PAGE_TABLE);
1160
1161 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
1162         /* Setup fixmap P4D and PUD */
1163         if (pgtable_l5_enabled)
1164                 create_p4d_mapping(fixmap_p4d, FIXADDR_START,
1165                                    (uintptr_t)fixmap_pud, P4D_SIZE, PAGE_TABLE);
1166         /* Setup fixmap PUD and PMD */
1167         if (pgtable_l4_enabled)
1168                 create_pud_mapping(fixmap_pud, FIXADDR_START,
1169                                    (uintptr_t)fixmap_pmd, PUD_SIZE, PAGE_TABLE);
1170         create_pmd_mapping(fixmap_pmd, FIXADDR_START,
1171                            (uintptr_t)fixmap_pte, PMD_SIZE, PAGE_TABLE);
1172         /* Setup trampoline PGD and PMD */
1173         create_pgd_mapping(trampoline_pg_dir, kernel_map.virt_addr,
1174                            trampoline_pgd_next, PGDIR_SIZE, PAGE_TABLE);
1175         if (pgtable_l5_enabled)
1176                 create_p4d_mapping(trampoline_p4d, kernel_map.virt_addr,
1177                                    (uintptr_t)trampoline_pud, P4D_SIZE, PAGE_TABLE);
1178         if (pgtable_l4_enabled)
1179                 create_pud_mapping(trampoline_pud, kernel_map.virt_addr,
1180                                    (uintptr_t)trampoline_pmd, PUD_SIZE, PAGE_TABLE);
1181 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
1182         create_pmd_mapping(trampoline_pmd, kernel_map.virt_addr,
1183                            kernel_map.xiprom, PMD_SIZE, PAGE_KERNEL_EXEC);
1184 #else
1185         create_pmd_mapping(trampoline_pmd, kernel_map.virt_addr,
1186                            kernel_map.phys_addr, PMD_SIZE, PAGE_KERNEL_EXEC);
1187 #endif
1188 #else
1189         /* Setup trampoline PGD */
1190         create_pgd_mapping(trampoline_pg_dir, kernel_map.virt_addr,
1191                            kernel_map.phys_addr, PGDIR_SIZE, PAGE_KERNEL_EXEC);
1192 #endif
1193
1194         /*
1195          * Setup early PGD covering entire kernel which will allow
1196          * us to reach paging_init(). We map all memory banks later
1197          * in setup_vm_final() below.
1198          */
1199         create_kernel_page_table(early_pg_dir, true);
1200
1201         /* Setup early mapping for FDT early scan */
1202         create_fdt_early_page_table(__fix_to_virt(FIX_FDT), dtb_pa);
1203
1204         /*
1205          * Bootime fixmap only can handle PMD_SIZE mapping. Thus, boot-ioremap
1206          * range can not span multiple pmds.
1207          */
1208         BUG_ON((__fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN) >> PMD_SHIFT)
1209                      != (__fix_to_virt(FIX_BTMAP_END) >> PMD_SHIFT));
1210
1211 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
1212         /*
1213          * Early ioremap fixmap is already created as it lies within first 2MB
1214          * of fixmap region. We always map PMD_SIZE. Thus, both FIX_BTMAP_END
1215          * FIX_BTMAP_BEGIN should lie in the same pmd. Verify that and warn
1216          * the user if not.
1217          */
1218         fix_bmap_spmd = fixmap_pmd[pmd_index(__fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN))];
1219         fix_bmap_epmd = fixmap_pmd[pmd_index(__fix_to_virt(FIX_BTMAP_END))];
1220         if (pmd_val(fix_bmap_spmd) != pmd_val(fix_bmap_epmd)) {
1221                 WARN_ON(1);
1222                 pr_warn("fixmap btmap start [%08lx] != end [%08lx]\n",
1223                         pmd_val(fix_bmap_spmd), pmd_val(fix_bmap_epmd));
1224                 pr_warn("fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN): %08lx\n",
1225                         fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN));
1226                 pr_warn("fix_to_virt(FIX_BTMAP_END):   %08lx\n",
1227                         fix_to_virt(FIX_BTMAP_END));
1228
1229                 pr_warn("FIX_BTMAP_END:       %d\n", FIX_BTMAP_END);
1230                 pr_warn("FIX_BTMAP_BEGIN:     %d\n", FIX_BTMAP_BEGIN);
1231         }
1232 #endif
1233
1234         pt_ops_set_fixmap();
1235 }
1236
1237 static void __init create_linear_mapping_range(phys_addr_t start,
1238                                                phys_addr_t end,
1239                                                uintptr_t fixed_map_size)
1240 {
1241         phys_addr_t pa;
1242         uintptr_t va, map_size;
1243
1244         for (pa = start; pa < end; pa += map_size) {
1245                 va = (uintptr_t)__va(pa);
1246                 map_size = fixed_map_size ? fixed_map_size :
1247                                             best_map_size(pa, va, end - pa);
1248
1249                 create_pgd_mapping(swapper_pg_dir, va, pa, map_size,
1250                                    pgprot_from_va(va));
1251         }
1252 }
1253
1254 static void __init create_linear_mapping_page_table(void)
1255 {
1256         phys_addr_t start, end;
1257         phys_addr_t kfence_pool __maybe_unused;
1258         u64 i;
1259
1260 #ifdef CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX
1261         phys_addr_t ktext_start = __pa_symbol(_start);
1262         phys_addr_t ktext_size = __init_data_begin - _start;
1263         phys_addr_t krodata_start = __pa_symbol(__start_rodata);
1264         phys_addr_t krodata_size = _data - __start_rodata;
1265
1266         /* Isolate kernel text and rodata so they don't get mapped with a PUD */
1267         memblock_mark_nomap(ktext_start,  ktext_size);
1268         memblock_mark_nomap(krodata_start, krodata_size);
1269 #endif
1270
1271 #ifdef CONFIG_KFENCE
1272         /*
1273          *  kfence pool must be backed by PAGE_SIZE mappings, so allocate it
1274          *  before we setup the linear mapping so that we avoid using hugepages
1275          *  for this region.
1276          */
1277         kfence_pool = memblock_phys_alloc(KFENCE_POOL_SIZE, PAGE_SIZE);
1278         BUG_ON(!kfence_pool);
1279
1280         memblock_mark_nomap(kfence_pool, KFENCE_POOL_SIZE);
1281         __kfence_pool = __va(kfence_pool);
1282 #endif
1283
1284         /* Map all memory banks in the linear mapping */
1285         for_each_mem_range(i, &start, &end) {
1286                 if (start >= end)
1287                         break;
1288                 if (start <= __pa(PAGE_OFFSET) &&
1289                     __pa(PAGE_OFFSET) < end)
1290                         start = __pa(PAGE_OFFSET);
1291                 if (end >= __pa(PAGE_OFFSET) + memory_limit)
1292                         end = __pa(PAGE_OFFSET) + memory_limit;
1293
1294                 create_linear_mapping_range(start, end, 0);
1295         }
1296
1297 #ifdef CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX
1298         create_linear_mapping_range(ktext_start, ktext_start + ktext_size, 0);
1299         create_linear_mapping_range(krodata_start,
1300                                     krodata_start + krodata_size, 0);
1301
1302         memblock_clear_nomap(ktext_start,  ktext_size);
1303         memblock_clear_nomap(krodata_start, krodata_size);
1304 #endif
1305
1306 #ifdef CONFIG_KFENCE
1307         create_linear_mapping_range(kfence_pool,
1308                                     kfence_pool + KFENCE_POOL_SIZE,
1309                                     PAGE_SIZE);
1310
1311         memblock_clear_nomap(kfence_pool, KFENCE_POOL_SIZE);
1312 #endif
1313 }
1314
1315 static void __init setup_vm_final(void)
1316 {
1317         /* Setup swapper PGD for fixmap */
1318 #if !defined(CONFIG_64BIT)
1319         /*
1320          * In 32-bit, the device tree lies in a pgd entry, so it must be copied
1321          * directly in swapper_pg_dir in addition to the pgd entry that points
1322          * to fixmap_pte.
1323          */
1324         unsigned long idx = pgd_index(__fix_to_virt(FIX_FDT));
1325
1326         set_pgd(&swapper_pg_dir[idx], early_pg_dir[idx]);
1327 #endif
1328         create_pgd_mapping(swapper_pg_dir, FIXADDR_START,
1329                            __pa_symbol(fixmap_pgd_next),
1330                            PGDIR_SIZE, PAGE_TABLE);
1331
1332         /* Map the linear mapping */
1333         create_linear_mapping_page_table();
1334
1335         /* Map the kernel */
1336         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT))
1337                 create_kernel_page_table(swapper_pg_dir, false);
1338
1339 #ifdef CONFIG_KASAN
1340         kasan_swapper_init();
1341 #endif
1342
1343         /* Clear fixmap PTE and PMD mappings */
1344         clear_fixmap(FIX_PTE);
1345         clear_fixmap(FIX_PMD);
1346         clear_fixmap(FIX_PUD);
1347         clear_fixmap(FIX_P4D);
1348
1349         /* Move to swapper page table */
1350         csr_write(CSR_SATP, PFN_DOWN(__pa_symbol(swapper_pg_dir)) | satp_mode);
1351         local_flush_tlb_all();
1352
1353         pt_ops_set_late();
1354 }
1355 #else
1356 asmlinkage void __init setup_vm(uintptr_t dtb_pa)
1357 {
1358         dtb_early_va = (void *)dtb_pa;
1359         dtb_early_pa = dtb_pa;
1360 }
1361
1362 static inline void setup_vm_final(void)
1363 {
1364 }
1365 #endif /* CONFIG_MMU */
1366
1367 /*
1368  * reserve_crashkernel() - reserves memory for crash kernel
1369  *
1370  * This function reserves memory area given in "crashkernel=" kernel command
1371  * line parameter. The memory reserved is used by dump capture kernel when
1372  * primary kernel is crashing.
1373  */
1374 static void __init arch_reserve_crashkernel(void)
1375 {
1376         unsigned long long low_size = 0;
1377         unsigned long long crash_base, crash_size;
1378         char *cmdline = boot_command_line;
1379         bool high = false;
1380         int ret;
1381
1382         if (!IS_ENABLED(CONFIG_CRASH_RESERVE))
1383                 return;
1384
1385         ret = parse_crashkernel(cmdline, memblock_phys_mem_size(),
1386                                 &crash_size, &crash_base,
1387                                 &low_size, &high);
1388         if (ret)
1389                 return;
1390
1391         reserve_crashkernel_generic(cmdline, crash_size, crash_base,
1392                                     low_size, high);
1393 }
1394
1395 void __init paging_init(void)
1396 {
1397         setup_bootmem();
1398         setup_vm_final();
1399
1400         /* Depend on that Linear Mapping is ready */
1401         memblock_allow_resize();
1402 }
1403
1404 void __init misc_mem_init(void)
1405 {
1406         early_memtest(min_low_pfn << PAGE_SHIFT, max_low_pfn << PAGE_SHIFT);
1407         arch_numa_init();
1408         sparse_init();
1409 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
1410         /* The entire VMEMMAP region has been populated. Flush TLB for this region */
1411         local_flush_tlb_kernel_range(VMEMMAP_START, VMEMMAP_END);
1412 #endif
1413         zone_sizes_init();
1414         arch_reserve_crashkernel();
1415         memblock_dump_all();
1416 }
1417
1418 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
1419 void __meminit vmemmap_set_pmd(pmd_t *pmd, void *p, int node,
1420                                unsigned long addr, unsigned long next)
1421 {
1422         pmd_set_huge(pmd, virt_to_phys(p), PAGE_KERNEL);
1423 }
1424
1425 int __meminit vmemmap_check_pmd(pmd_t *pmdp, int node,
1426                                 unsigned long addr, unsigned long next)
1427 {
1428         vmemmap_verify((pte_t *)pmdp, node, addr, next);
1429         return 1;
1430 }
1431
1432 int __meminit vmemmap_populate(unsigned long start, unsigned long end, int node,
1433                                struct vmem_altmap *altmap)
1434 {
1435         /*
1436          * Note that SPARSEMEM_VMEMMAP is only selected for rv64 and that we
1437          * can't use hugepage mappings for 2-level page table because in case of
1438          * memory hotplug, we are not able to update all the page tables with
1439          * the new PMDs.
1440          */
1441         return vmemmap_populate_hugepages(start, end, node, NULL);
1442 }
1443 #endif
1444
1445 #if defined(CONFIG_MMU) && defined(CONFIG_64BIT)
1446 /*
1447  * Pre-allocates page-table pages for a specific area in the kernel
1448  * page-table. Only the level which needs to be synchronized between
1449  * all page-tables is allocated because the synchronization can be
1450  * expensive.
1451  */
1452 static void __init preallocate_pgd_pages_range(unsigned long start, unsigned long end,
1453                                                const char *area)
1454 {
1455         unsigned long addr;
1456         const char *lvl;
1457
1458         for (addr = start; addr < end && addr >= start; addr = ALIGN(addr + 1, PGDIR_SIZE)) {
1459                 pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
1460                 p4d_t *p4d;
1461                 pud_t *pud;
1462                 pmd_t *pmd;
1463
1464                 lvl = "p4d";
1465                 p4d = p4d_alloc(&init_mm, pgd, addr);
1466                 if (!p4d)
1467                         goto failed;
1468
1469                 if (pgtable_l5_enabled)
1470                         continue;
1471
1472                 lvl = "pud";
1473                 pud = pud_alloc(&init_mm, p4d, addr);
1474                 if (!pud)
1475                         goto failed;
1476
1477                 if (pgtable_l4_enabled)
1478                         continue;
1479
1480                 lvl = "pmd";
1481                 pmd = pmd_alloc(&init_mm, pud, addr);
1482                 if (!pmd)
1483                         goto failed;
1484         }
1485         return;
1486
1487 failed:
1488         /*
1489          * The pages have to be there now or they will be missing in
1490          * process page-tables later.
1491          */
1492         panic("Failed to pre-allocate %s pages for %s area\n", lvl, area);
1493 }
1494
1495 void __init pgtable_cache_init(void)
1496 {
1497         preallocate_pgd_pages_range(VMALLOC_START, VMALLOC_END, "vmalloc");
1498         if (IS_ENABLED(CONFIG_MODULES))
1499                 preallocate_pgd_pages_range(MODULES_VADDR, MODULES_END, "bpf/modules");
1500 }
1501 #endif
1502
1503 #ifdef CONFIG_EXECMEM
1504 #ifdef CONFIG_MMU
1505 static struct execmem_info execmem_info __ro_after_init;
1506
1507 struct execmem_info __init *execmem_arch_setup(void)
1508 {
1509         execmem_info = (struct execmem_info){
1510                 .ranges = {
1511                         [EXECMEM_DEFAULT] = {
1512                                 .start  = MODULES_VADDR,
1513                                 .end    = MODULES_END,
1514                                 .pgprot = PAGE_KERNEL,
1515                                 .alignment = 1,
1516                         },
1517                         [EXECMEM_KPROBES] = {
1518                                 .start  = VMALLOC_START,
1519                                 .end    = VMALLOC_END,
1520                                 .pgprot = PAGE_KERNEL_READ_EXEC,
1521                                 .alignment = 1,
1522                         },
1523                         [EXECMEM_BPF] = {
1524                                 .start  = BPF_JIT_REGION_START,
1525                                 .end    = BPF_JIT_REGION_END,
1526                                 .pgprot = PAGE_KERNEL,
1527                                 .alignment = PAGE_SIZE,
1528                         },
1529                 },
1530         };
1531
1532         return &execmem_info;
1533 }
1534 #endif /* CONFIG_MMU */
1535 #endif /* CONFIG_EXECMEM */