GNU Linux-libre 5.4.274-gnu1
[releases.git] / arch / arm / mm / init.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  *  linux/arch/arm/mm/init.c
4  *
5  *  Copyright (C) 1995-2005 Russell King
6  */
7 #include <linux/kernel.h>
8 #include <linux/errno.h>
9 #include <linux/swap.h>
10 #include <linux/init.h>
11 #include <linux/mman.h>
12 #include <linux/sched/signal.h>
13 #include <linux/sched/task.h>
14 #include <linux/export.h>
15 #include <linux/nodemask.h>
16 #include <linux/initrd.h>
17 #include <linux/of_fdt.h>
18 #include <linux/highmem.h>
19 #include <linux/gfp.h>
20 #include <linux/memblock.h>
21 #include <linux/dma-contiguous.h>
22 #include <linux/sizes.h>
23 #include <linux/stop_machine.h>
24 #include <linux/swiotlb.h>
25
26 #include <asm/cp15.h>
27 #include <asm/mach-types.h>
28 #include <asm/memblock.h>
29 #include <asm/memory.h>
30 #include <asm/prom.h>
31 #include <asm/sections.h>
32 #include <asm/setup.h>
33 #include <asm/system_info.h>
34 #include <asm/tlb.h>
35 #include <asm/fixmap.h>
36 #include <asm/ptdump.h>
37
38 #include <asm/mach/arch.h>
39 #include <asm/mach/map.h>
40
41 #include "mm.h"
42
43 #ifdef CONFIG_CPU_CP15_MMU
44 unsigned long __init __clear_cr(unsigned long mask)
45 {
46         cr_alignment = cr_alignment & ~mask;
47         return cr_alignment;
48 }
49 #endif
50
51 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
52 static int __init parse_tag_initrd(const struct tag *tag)
53 {
54         pr_warn("ATAG_INITRD is deprecated; "
55                 "please update your bootloader.\n");
56         phys_initrd_start = __virt_to_phys(tag->u.initrd.start);
57         phys_initrd_size = tag->u.initrd.size;
58         return 0;
59 }
60
61 __tagtable(ATAG_INITRD, parse_tag_initrd);
62
63 static int __init parse_tag_initrd2(const struct tag *tag)
64 {
65         phys_initrd_start = tag->u.initrd.start;
66         phys_initrd_size = tag->u.initrd.size;
67         return 0;
68 }
69
70 __tagtable(ATAG_INITRD2, parse_tag_initrd2);
71 #endif
72
73 static void __init find_limits(unsigned long *min, unsigned long *max_low,
74                                unsigned long *max_high)
75 {
76         *max_low = PFN_DOWN(memblock_get_current_limit());
77         *min = PFN_UP(memblock_start_of_DRAM());
78         *max_high = PFN_DOWN(memblock_end_of_DRAM());
79 }
80
81 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
82
83 phys_addr_t arm_dma_zone_size __read_mostly;
84 EXPORT_SYMBOL(arm_dma_zone_size);
85
86 /*
87  * The DMA mask corresponding to the maximum bus address allocatable
88  * using GFP_DMA.  The default here places no restriction on DMA
89  * allocations.  This must be the smallest DMA mask in the system,
90  * so a successful GFP_DMA allocation will always satisfy this.
91  */
92 phys_addr_t arm_dma_limit;
93 unsigned long arm_dma_pfn_limit;
94
95 static void __init arm_adjust_dma_zone(unsigned long *size, unsigned long *hole,
96         unsigned long dma_size)
97 {
98         if (size[0] <= dma_size)
99                 return;
100
101         size[ZONE_NORMAL] = size[0] - dma_size;
102         size[ZONE_DMA] = dma_size;
103         hole[ZONE_NORMAL] = hole[0];
104         hole[ZONE_DMA] = 0;
105 }
106 #endif
107
108 void __init setup_dma_zone(const struct machine_desc *mdesc)
109 {
110 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
111         if (mdesc->dma_zone_size) {
112                 arm_dma_zone_size = mdesc->dma_zone_size;
113                 arm_dma_limit = PHYS_OFFSET + arm_dma_zone_size - 1;
114         } else
115                 arm_dma_limit = 0xffffffff;
116         arm_dma_pfn_limit = arm_dma_limit >> PAGE_SHIFT;
117 #endif
118 }
119
120 static void __init zone_sizes_init(unsigned long min, unsigned long max_low,
121         unsigned long max_high)
122 {
123         unsigned long zone_size[MAX_NR_ZONES], zhole_size[MAX_NR_ZONES];
124         struct memblock_region *reg;
125
126         /*
127          * initialise the zones.
128          */
129         memset(zone_size, 0, sizeof(zone_size));
130
131         /*
132          * The memory size has already been determined.  If we need
133          * to do anything fancy with the allocation of this memory
134          * to the zones, now is the time to do it.
135          */
136         zone_size[0] = max_low - min;
137 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
138         zone_size[ZONE_HIGHMEM] = max_high - max_low;
139 #endif
140
141         /*
142          * Calculate the size of the holes.
143          *  holes = node_size - sum(bank_sizes)
144          */
145         memcpy(zhole_size, zone_size, sizeof(zhole_size));
146         for_each_memblock(memory, reg) {
147                 unsigned long start = memblock_region_memory_base_pfn(reg);
148                 unsigned long end = memblock_region_memory_end_pfn(reg);
149
150                 if (start < max_low) {
151                         unsigned long low_end = min(end, max_low);
152                         zhole_size[0] -= low_end - start;
153                 }
154 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
155                 if (end > max_low) {
156                         unsigned long high_start = max(start, max_low);
157                         zhole_size[ZONE_HIGHMEM] -= end - high_start;
158                 }
159 #endif
160         }
161
162 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
163         /*
164          * Adjust the sizes according to any special requirements for
165          * this machine type.
166          */
167         if (arm_dma_zone_size)
168                 arm_adjust_dma_zone(zone_size, zhole_size,
169                         arm_dma_zone_size >> PAGE_SHIFT);
170 #endif
171
172         free_area_init_node(0, zone_size, min, zhole_size);
173 }
174
175 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_PFN_VALID
176 int pfn_valid(unsigned long pfn)
177 {
178         phys_addr_t addr = __pfn_to_phys(pfn);
179         unsigned long pageblock_size = PAGE_SIZE * pageblock_nr_pages;
180
181         if (__phys_to_pfn(addr) != pfn)
182                 return 0;
183
184         /*
185          * If address less than pageblock_size bytes away from a present
186          * memory chunk there still will be a memory map entry for it
187          * because we round freed memory map to the pageblock boundaries.
188          */
189         if (memblock_overlaps_region(&memblock.memory,
190                                      ALIGN_DOWN(addr, pageblock_size),
191                                      pageblock_size))
192                 return 1;
193
194         return 0;
195 }
196 EXPORT_SYMBOL(pfn_valid);
197 #endif
198
199 static bool arm_memblock_steal_permitted = true;
200
201 phys_addr_t __init arm_memblock_steal(phys_addr_t size, phys_addr_t align)
202 {
203         phys_addr_t phys;
204
205         BUG_ON(!arm_memblock_steal_permitted);
206
207         phys = memblock_phys_alloc(size, align);
208         if (!phys)
209                 panic("Failed to steal %pa bytes at %pS\n",
210                       &size, (void *)_RET_IP_);
211
212         memblock_free(phys, size);
213         memblock_remove(phys, size);
214
215         return phys;
216 }
217
218 static void __init arm_initrd_init(void)
219 {
220 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
221         phys_addr_t start;
222         unsigned long size;
223
224         initrd_start = initrd_end = 0;
225
226         if (!phys_initrd_size)
227                 return;
228
229         /*
230          * Round the memory region to page boundaries as per free_initrd_mem()
231          * This allows us to detect whether the pages overlapping the initrd
232          * are in use, but more importantly, reserves the entire set of pages
233          * as we don't want these pages allocated for other purposes.
234          */
235         start = round_down(phys_initrd_start, PAGE_SIZE);
236         size = phys_initrd_size + (phys_initrd_start - start);
237         size = round_up(size, PAGE_SIZE);
238
239         if (!memblock_is_region_memory(start, size)) {
240                 pr_err("INITRD: 0x%08llx+0x%08lx is not a memory region - disabling initrd\n",
241                        (u64)start, size);
242                 return;
243         }
244
245         if (memblock_is_region_reserved(start, size)) {
246                 pr_err("INITRD: 0x%08llx+0x%08lx overlaps in-use memory region - disabling initrd\n",
247                        (u64)start, size);
248                 return;
249         }
250
251         memblock_reserve(start, size);
252
253         /* Now convert initrd to virtual addresses */
254         initrd_start = __phys_to_virt(phys_initrd_start);
255         initrd_end = initrd_start + phys_initrd_size;
256 #endif
257 }
258
259 #ifdef CONFIG_CPU_ICACHE_MISMATCH_WORKAROUND
260 void check_cpu_icache_size(int cpuid)
261 {
262         u32 size, ctr;
263
264         asm("mrc p15, 0, %0, c0, c0, 1" : "=r" (ctr));
265
266         size = 1 << ((ctr & 0xf) + 2);
267         if (cpuid != 0 && icache_size != size)
268                 pr_info("CPU%u: detected I-Cache line size mismatch, workaround enabled\n",
269                         cpuid);
270         if (icache_size > size)
271                 icache_size = size;
272 }
273 #endif
274
275 void __init arm_memblock_init(const struct machine_desc *mdesc)
276 {
277         /* Register the kernel text, kernel data and initrd with memblock. */
278         memblock_reserve(__pa(KERNEL_START), KERNEL_END - KERNEL_START);
279
280         arm_initrd_init();
281
282         arm_mm_memblock_reserve();
283
284         /* reserve any platform specific memblock areas */
285         if (mdesc->reserve)
286                 mdesc->reserve();
287
288         early_init_fdt_scan_reserved_mem();
289
290         /* reserve memory for DMA contiguous allocations */
291         dma_contiguous_reserve(arm_dma_limit);
292
293         arm_memblock_steal_permitted = false;
294         memblock_dump_all();
295 }
296
297 void __init bootmem_init(void)
298 {
299         memblock_allow_resize();
300
301         find_limits(&min_low_pfn, &max_low_pfn, &max_pfn);
302
303         early_memtest((phys_addr_t)min_low_pfn << PAGE_SHIFT,
304                       (phys_addr_t)max_low_pfn << PAGE_SHIFT);
305
306         /*
307          * Sparsemem tries to allocate bootmem in memory_present(),
308          * so must be done after the fixed reservations
309          */
310         memblocks_present();
311
312         /*
313          * sparse_init() needs the bootmem allocator up and running.
314          */
315         sparse_init();
316
317         /*
318          * Now free the memory - free_area_init_node needs
319          * the sparse mem_map arrays initialized by sparse_init()
320          * for memmap_init_zone(), otherwise all PFNs are invalid.
321          */
322         zone_sizes_init(min_low_pfn, max_low_pfn, max_pfn);
323 }
324
325 /*
326  * Poison init memory with an undefined instruction (ARM) or a branch to an
327  * undefined instruction (Thumb).
328  */
329 static inline void poison_init_mem(void *s, size_t count)
330 {
331         u32 *p = (u32 *)s;
332         for (; count != 0; count -= 4)
333                 *p++ = 0xe7fddef0;
334 }
335
336 static inline void __init
337 free_memmap(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
338 {
339         struct page *start_pg, *end_pg;
340         phys_addr_t pg, pgend;
341
342         /*
343          * Convert start_pfn/end_pfn to a struct page pointer.
344          */
345         start_pg = pfn_to_page(start_pfn - 1) + 1;
346         end_pg = pfn_to_page(end_pfn - 1) + 1;
347
348         /*
349          * Convert to physical addresses, and
350          * round start upwards and end downwards.
351          */
352         pg = PAGE_ALIGN(__pa(start_pg));
353         pgend = __pa(end_pg) & PAGE_MASK;
354
355         /*
356          * If there are free pages between these,
357          * free the section of the memmap array.
358          */
359         if (pg < pgend)
360                 memblock_free_early(pg, pgend - pg);
361 }
362
363 /*
364  * The mem_map array can get very big.  Free the unused area of the memory map.
365  */
366 static void __init free_unused_memmap(void)
367 {
368         unsigned long start, prev_end = 0;
369         struct memblock_region *reg;
370
371         /*
372          * This relies on each bank being in address order.
373          * The banks are sorted previously in bootmem_init().
374          */
375         for_each_memblock(memory, reg) {
376                 start = memblock_region_memory_base_pfn(reg);
377
378 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
379                 /*
380                  * Take care not to free memmap entries that don't exist
381                  * due to SPARSEMEM sections which aren't present.
382                  */
383                 start = min(start,
384                                  ALIGN(prev_end, PAGES_PER_SECTION));
385 #endif
386                 /*
387                  * Align down here since many operations in VM subsystem
388                  * presume that there are no holes in the memory map inside
389                  * a pageblock
390                  */
391                 start = round_down(start, pageblock_nr_pages);
392
393                 /*
394                  * If we had a previous bank, and there is a space
395                  * between the current bank and the previous, free it.
396                  */
397                 if (prev_end && prev_end < start)
398                         free_memmap(prev_end, start);
399
400                 /*
401                  * Align up here since many operations in VM subsystem
402                  * presume that there are no holes in the memory map inside
403                  * a pageblock
404                  */
405                 prev_end = ALIGN(memblock_region_memory_end_pfn(reg),
406                                  pageblock_nr_pages);
407         }
408
409 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
410         if (!IS_ALIGNED(prev_end, PAGES_PER_SECTION)) {
411                 prev_end = ALIGN(prev_end, pageblock_nr_pages);
412                 free_memmap(prev_end,
413                             ALIGN(prev_end, PAGES_PER_SECTION));
414         }
415 #endif
416 }
417
418 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
419 static inline void free_area_high(unsigned long pfn, unsigned long end)
420 {
421         for (; pfn < end; pfn++)
422                 free_highmem_page(pfn_to_page(pfn));
423 }
424 #endif
425
426 static void __init free_highpages(void)
427 {
428 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
429         unsigned long max_low = max_low_pfn;
430         struct memblock_region *mem, *res;
431
432         /* set highmem page free */
433         for_each_memblock(memory, mem) {
434                 unsigned long start = memblock_region_memory_base_pfn(mem);
435                 unsigned long end = memblock_region_memory_end_pfn(mem);
436
437                 /* Ignore complete lowmem entries */
438                 if (end <= max_low)
439                         continue;
440
441                 if (memblock_is_nomap(mem))
442                         continue;
443
444                 /* Truncate partial highmem entries */
445                 if (start < max_low)
446                         start = max_low;
447
448                 /* Find and exclude any reserved regions */
449                 for_each_memblock(reserved, res) {
450                         unsigned long res_start, res_end;
451
452                         res_start = memblock_region_reserved_base_pfn(res);
453                         res_end = memblock_region_reserved_end_pfn(res);
454
455                         if (res_end < start)
456                                 continue;
457                         if (res_start < start)
458                                 res_start = start;
459                         if (res_start > end)
460                                 res_start = end;
461                         if (res_end > end)
462                                 res_end = end;
463                         if (res_start != start)
464                                 free_area_high(start, res_start);
465                         start = res_end;
466                         if (start == end)
467                                 break;
468                 }
469
470                 /* And now free anything which remains */
471                 if (start < end)
472                         free_area_high(start, end);
473         }
474 #endif
475 }
476
477 /*
478  * mem_init() marks the free areas in the mem_map and tells us how much
479  * memory is free.  This is done after various parts of the system have
480  * claimed their memory after the kernel image.
481  */
482 void __init mem_init(void)
483 {
484 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
485         if (swiotlb_force == SWIOTLB_FORCE ||
486             max_pfn > arm_dma_pfn_limit)
487                 swiotlb_init(1);
488         else
489                 swiotlb_force = SWIOTLB_NO_FORCE;
490 #endif
491
492         set_max_mapnr(pfn_to_page(max_pfn) - mem_map);
493
494         /* this will put all unused low memory onto the freelists */
495         free_unused_memmap();
496         memblock_free_all();
497
498 #ifdef CONFIG_SA1111
499         /* now that our DMA memory is actually so designated, we can free it */
500         free_reserved_area(__va(PHYS_OFFSET), swapper_pg_dir, -1, NULL);
501 #endif
502
503         free_highpages();
504
505         mem_init_print_info(NULL);
506
507         /*
508          * Check boundaries twice: Some fundamental inconsistencies can
509          * be detected at build time already.
510          */
511 #ifdef CONFIG_MMU
512         BUILD_BUG_ON(TASK_SIZE                          > MODULES_VADDR);
513         BUG_ON(TASK_SIZE                                > MODULES_VADDR);
514 #endif
515
516 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
517         BUILD_BUG_ON(PKMAP_BASE + LAST_PKMAP * PAGE_SIZE > PAGE_OFFSET);
518         BUG_ON(PKMAP_BASE + LAST_PKMAP * PAGE_SIZE      > PAGE_OFFSET);
519 #endif
520 }
521
522 #ifdef CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX
523 struct section_perm {
524         const char *name;
525         unsigned long start;
526         unsigned long end;
527         pmdval_t mask;
528         pmdval_t prot;
529         pmdval_t clear;
530 };
531
532 /* First section-aligned location at or after __start_rodata. */
533 extern char __start_rodata_section_aligned[];
534
535 static struct section_perm nx_perms[] = {
536         /* Make pages tables, etc before _stext RW (set NX). */
537         {
538                 .name   = "pre-text NX",
539                 .start  = PAGE_OFFSET,
540                 .end    = (unsigned long)_stext,
541                 .mask   = ~PMD_SECT_XN,
542                 .prot   = PMD_SECT_XN,
543         },
544         /* Make init RW (set NX). */
545         {
546                 .name   = "init NX",
547                 .start  = (unsigned long)__init_begin,
548                 .end    = (unsigned long)_sdata,
549                 .mask   = ~PMD_SECT_XN,
550                 .prot   = PMD_SECT_XN,
551         },
552         /* Make rodata NX (set RO in ro_perms below). */
553         {
554                 .name   = "rodata NX",
555                 .start  = (unsigned long)__start_rodata_section_aligned,
556                 .end    = (unsigned long)__init_begin,
557                 .mask   = ~PMD_SECT_XN,
558                 .prot   = PMD_SECT_XN,
559         },
560 };
561
562 static struct section_perm ro_perms[] = {
563         /* Make kernel code and rodata RX (set RO). */
564         {
565                 .name   = "text/rodata RO",
566                 .start  = (unsigned long)_stext,
567                 .end    = (unsigned long)__init_begin,
568 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
569                 .mask   = ~(L_PMD_SECT_RDONLY | PMD_SECT_AP2),
570                 .prot   = L_PMD_SECT_RDONLY | PMD_SECT_AP2,
571 #else
572                 .mask   = ~(PMD_SECT_APX | PMD_SECT_AP_WRITE),
573                 .prot   = PMD_SECT_APX | PMD_SECT_AP_WRITE,
574                 .clear  = PMD_SECT_AP_WRITE,
575 #endif
576         },
577 };
578
579 /*
580  * Updates section permissions only for the current mm (sections are
581  * copied into each mm). During startup, this is the init_mm. Is only
582  * safe to be called with preemption disabled, as under stop_machine().
583  */
584 static inline void section_update(unsigned long addr, pmdval_t mask,
585                                   pmdval_t prot, struct mm_struct *mm)
586 {
587         pmd_t *pmd;
588
589         pmd = pmd_offset(pud_offset(pgd_offset(mm, addr), addr), addr);
590
591 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
592         pmd[0] = __pmd((pmd_val(pmd[0]) & mask) | prot);
593 #else
594         if (addr & SECTION_SIZE)
595                 pmd[1] = __pmd((pmd_val(pmd[1]) & mask) | prot);
596         else
597                 pmd[0] = __pmd((pmd_val(pmd[0]) & mask) | prot);
598 #endif
599         flush_pmd_entry(pmd);
600         local_flush_tlb_kernel_range(addr, addr + SECTION_SIZE);
601 }
602
603 /* Make sure extended page tables are in use. */
604 static inline bool arch_has_strict_perms(void)
605 {
606         if (cpu_architecture() < CPU_ARCH_ARMv6)
607                 return false;
608
609         return !!(get_cr() & CR_XP);
610 }
611
612 void set_section_perms(struct section_perm *perms, int n, bool set,
613                         struct mm_struct *mm)
614 {
615         size_t i;
616         unsigned long addr;
617
618         if (!arch_has_strict_perms())
619                 return;
620
621         for (i = 0; i < n; i++) {
622                 if (!IS_ALIGNED(perms[i].start, SECTION_SIZE) ||
623                     !IS_ALIGNED(perms[i].end, SECTION_SIZE)) {
624                         pr_err("BUG: %s section %lx-%lx not aligned to %lx\n",
625                                 perms[i].name, perms[i].start, perms[i].end,
626                                 SECTION_SIZE);
627                         continue;
628                 }
629
630                 for (addr = perms[i].start;
631                      addr < perms[i].end;
632                      addr += SECTION_SIZE)
633                         section_update(addr, perms[i].mask,
634                                 set ? perms[i].prot : perms[i].clear, mm);
635         }
636
637 }
638
639 /**
640  * update_sections_early intended to be called only through stop_machine
641  * framework and executed by only one CPU while all other CPUs will spin and
642  * wait, so no locking is required in this function.
643  */
644 static void update_sections_early(struct section_perm perms[], int n)
645 {
646         struct task_struct *t, *s;
647
648         for_each_process(t) {
649                 if (t->flags & PF_KTHREAD)
650                         continue;
651                 for_each_thread(t, s)
652                         if (s->mm)
653                                 set_section_perms(perms, n, true, s->mm);
654         }
655         set_section_perms(perms, n, true, current->active_mm);
656         set_section_perms(perms, n, true, &init_mm);
657 }
658
659 static int __fix_kernmem_perms(void *unused)
660 {
661         update_sections_early(nx_perms, ARRAY_SIZE(nx_perms));
662         return 0;
663 }
664
665 static void fix_kernmem_perms(void)
666 {
667         stop_machine(__fix_kernmem_perms, NULL, NULL);
668 }
669
670 static int __mark_rodata_ro(void *unused)
671 {
672         update_sections_early(ro_perms, ARRAY_SIZE(ro_perms));
673         return 0;
674 }
675
676 static int kernel_set_to_readonly __read_mostly;
677
678 void mark_rodata_ro(void)
679 {
680         kernel_set_to_readonly = 1;
681         stop_machine(__mark_rodata_ro, NULL, NULL);
682         debug_checkwx();
683 }
684
685 void set_kernel_text_rw(void)
686 {
687         if (!kernel_set_to_readonly)
688                 return;
689
690         set_section_perms(ro_perms, ARRAY_SIZE(ro_perms), false,
691                                 current->active_mm);
692 }
693
694 void set_kernel_text_ro(void)
695 {
696         if (!kernel_set_to_readonly)
697                 return;
698
699         set_section_perms(ro_perms, ARRAY_SIZE(ro_perms), true,
700                                 current->active_mm);
701 }
702
703 #else
704 static inline void fix_kernmem_perms(void) { }
705 #endif /* CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX */
706
707 void free_initmem(void)
708 {
709         fix_kernmem_perms();
710
711         poison_init_mem(__init_begin, __init_end - __init_begin);
712         if (!machine_is_integrator() && !machine_is_cintegrator())
713                 free_initmem_default(-1);
714 }
715
716 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
717 void free_initrd_mem(unsigned long start, unsigned long end)
718 {
719         if (start == initrd_start)
720                 start = round_down(start, PAGE_SIZE);
721         if (end == initrd_end)
722                 end = round_up(end, PAGE_SIZE);
723
724         poison_init_mem((void *)start, PAGE_ALIGN(end) - start);
725         free_reserved_area((void *)start, (void *)end, -1, "initrd");
726 }
727 #endif