GNU Linux-libre 5.10.217-gnu1
[releases.git] / arch / arm / mm / mmu.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  *  linux/arch/arm/mm/mmu.c
4  *
5  *  Copyright (C) 1995-2005 Russell King
6  */
7 #include <linux/module.h>
8 #include <linux/kernel.h>
9 #include <linux/errno.h>
10 #include <linux/init.h>
11 #include <linux/mman.h>
12 #include <linux/nodemask.h>
13 #include <linux/memblock.h>
14 #include <linux/fs.h>
15 #include <linux/vmalloc.h>
16 #include <linux/sizes.h>
17
18 #include <asm/cp15.h>
19 #include <asm/cputype.h>
20 #include <asm/cachetype.h>
21 #include <asm/fixmap.h>
22 #include <asm/sections.h>
23 #include <asm/setup.h>
24 #include <asm/smp_plat.h>
25 #include <asm/tlb.h>
26 #include <asm/highmem.h>
27 #include <asm/system_info.h>
28 #include <asm/traps.h>
29 #include <asm/procinfo.h>
30 #include <asm/memory.h>
31 #include <asm/pgalloc.h>
32
33 #include <asm/mach/arch.h>
34 #include <asm/mach/map.h>
35 #include <asm/mach/pci.h>
36 #include <asm/fixmap.h>
37
38 #include "fault.h"
39 #include "mm.h"
40 #include "tcm.h"
41
42 extern unsigned long __atags_pointer;
43
44 /*
45  * empty_zero_page is a special page that is used for
46  * zero-initialized data and COW.
47  */
48 struct page *empty_zero_page;
49 EXPORT_SYMBOL(empty_zero_page);
50
51 /*
52  * The pmd table for the upper-most set of pages.
53  */
54 pmd_t *top_pmd;
55
56 pmdval_t user_pmd_table = _PAGE_USER_TABLE;
57
58 #define CPOLICY_UNCACHED        0
59 #define CPOLICY_BUFFERED        1
60 #define CPOLICY_WRITETHROUGH    2
61 #define CPOLICY_WRITEBACK       3
62 #define CPOLICY_WRITEALLOC      4
63
64 static unsigned int cachepolicy __initdata = CPOLICY_WRITEBACK;
65 static unsigned int ecc_mask __initdata = 0;
66 pgprot_t pgprot_user;
67 pgprot_t pgprot_kernel;
68
69 EXPORT_SYMBOL(pgprot_user);
70 EXPORT_SYMBOL(pgprot_kernel);
71
72 struct cachepolicy {
73         const char      policy[16];
74         unsigned int    cr_mask;
75         pmdval_t        pmd;
76         pteval_t        pte;
77 };
78
79 static struct cachepolicy cache_policies[] __initdata = {
80         {
81                 .policy         = "uncached",
82                 .cr_mask        = CR_W|CR_C,
83                 .pmd            = PMD_SECT_UNCACHED,
84                 .pte            = L_PTE_MT_UNCACHED,
85         }, {
86                 .policy         = "buffered",
87                 .cr_mask        = CR_C,
88                 .pmd            = PMD_SECT_BUFFERED,
89                 .pte            = L_PTE_MT_BUFFERABLE,
90         }, {
91                 .policy         = "writethrough",
92                 .cr_mask        = 0,
93                 .pmd            = PMD_SECT_WT,
94                 .pte            = L_PTE_MT_WRITETHROUGH,
95         }, {
96                 .policy         = "writeback",
97                 .cr_mask        = 0,
98                 .pmd            = PMD_SECT_WB,
99                 .pte            = L_PTE_MT_WRITEBACK,
100         }, {
101                 .policy         = "writealloc",
102                 .cr_mask        = 0,
103                 .pmd            = PMD_SECT_WBWA,
104                 .pte            = L_PTE_MT_WRITEALLOC,
105         }
106 };
107
108 #ifdef CONFIG_CPU_CP15
109 static unsigned long initial_pmd_value __initdata = 0;
110
111 /*
112  * Initialise the cache_policy variable with the initial state specified
113  * via the "pmd" value.  This is used to ensure that on ARMv6 and later,
114  * the C code sets the page tables up with the same policy as the head
115  * assembly code, which avoids an illegal state where the TLBs can get
116  * confused.  See comments in early_cachepolicy() for more information.
117  */
118 void __init init_default_cache_policy(unsigned long pmd)
119 {
120         int i;
121
122         initial_pmd_value = pmd;
123
124         pmd &= PMD_SECT_CACHE_MASK;
125
126         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(cache_policies); i++)
127                 if (cache_policies[i].pmd == pmd) {
128                         cachepolicy = i;
129                         break;
130                 }
131
132         if (i == ARRAY_SIZE(cache_policies))
133                 pr_err("ERROR: could not find cache policy\n");
134 }
135
136 /*
137  * These are useful for identifying cache coherency problems by allowing
138  * the cache or the cache and writebuffer to be turned off.  (Note: the
139  * write buffer should not be on and the cache off).
140  */
141 static int __init early_cachepolicy(char *p)
142 {
143         int i, selected = -1;
144
145         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(cache_policies); i++) {
146                 int len = strlen(cache_policies[i].policy);
147
148                 if (memcmp(p, cache_policies[i].policy, len) == 0) {
149                         selected = i;
150                         break;
151                 }
152         }
153
154         if (selected == -1)
155                 pr_err("ERROR: unknown or unsupported cache policy\n");
156
157         /*
158          * This restriction is partly to do with the way we boot; it is
159          * unpredictable to have memory mapped using two different sets of
160          * memory attributes (shared, type, and cache attribs).  We can not
161          * change these attributes once the initial assembly has setup the
162          * page tables.
163          */
164         if (cpu_architecture() >= CPU_ARCH_ARMv6 && selected != cachepolicy) {
165                 pr_warn("Only cachepolicy=%s supported on ARMv6 and later\n",
166                         cache_policies[cachepolicy].policy);
167                 return 0;
168         }
169
170         if (selected != cachepolicy) {
171                 unsigned long cr = __clear_cr(cache_policies[selected].cr_mask);
172                 cachepolicy = selected;
173                 flush_cache_all();
174                 set_cr(cr);
175         }
176         return 0;
177 }
178 early_param("cachepolicy", early_cachepolicy);
179
180 static int __init early_nocache(char *__unused)
181 {
182         char *p = "buffered";
183         pr_warn("nocache is deprecated; use cachepolicy=%s\n", p);
184         early_cachepolicy(p);
185         return 0;
186 }
187 early_param("nocache", early_nocache);
188
189 static int __init early_nowrite(char *__unused)
190 {
191         char *p = "uncached";
192         pr_warn("nowb is deprecated; use cachepolicy=%s\n", p);
193         early_cachepolicy(p);
194         return 0;
195 }
196 early_param("nowb", early_nowrite);
197
198 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
199 static int __init early_ecc(char *p)
200 {
201         if (memcmp(p, "on", 2) == 0)
202                 ecc_mask = PMD_PROTECTION;
203         else if (memcmp(p, "off", 3) == 0)
204                 ecc_mask = 0;
205         return 0;
206 }
207 early_param("ecc", early_ecc);
208 #endif
209
210 #else /* ifdef CONFIG_CPU_CP15 */
211
212 static int __init early_cachepolicy(char *p)
213 {
214         pr_warn("cachepolicy kernel parameter not supported without cp15\n");
215         return 0;
216 }
217 early_param("cachepolicy", early_cachepolicy);
218
219 static int __init noalign_setup(char *__unused)
220 {
221         pr_warn("noalign kernel parameter not supported without cp15\n");
222         return 1;
223 }
224 __setup("noalign", noalign_setup);
225
226 #endif /* ifdef CONFIG_CPU_CP15 / else */
227
228 #define PROT_PTE_DEVICE         L_PTE_PRESENT|L_PTE_YOUNG|L_PTE_DIRTY|L_PTE_XN
229 #define PROT_PTE_S2_DEVICE      PROT_PTE_DEVICE
230 #define PROT_SECT_DEVICE        PMD_TYPE_SECT|PMD_SECT_AP_WRITE
231
232 static struct mem_type mem_types[] __ro_after_init = {
233         [MT_DEVICE] = {           /* Strongly ordered / ARMv6 shared device */
234                 .prot_pte       = PROT_PTE_DEVICE | L_PTE_MT_DEV_SHARED |
235                                   L_PTE_SHARED,
236                 .prot_l1        = PMD_TYPE_TABLE,
237                 .prot_sect      = PROT_SECT_DEVICE | PMD_SECT_S,
238                 .domain         = DOMAIN_IO,
239         },
240         [MT_DEVICE_NONSHARED] = { /* ARMv6 non-shared device */
241                 .prot_pte       = PROT_PTE_DEVICE | L_PTE_MT_DEV_NONSHARED,
242                 .prot_l1        = PMD_TYPE_TABLE,
243                 .prot_sect      = PROT_SECT_DEVICE,
244                 .domain         = DOMAIN_IO,
245         },
246         [MT_DEVICE_CACHED] = {    /* ioremap_cache */
247                 .prot_pte       = PROT_PTE_DEVICE | L_PTE_MT_DEV_CACHED,
248                 .prot_l1        = PMD_TYPE_TABLE,
249                 .prot_sect      = PROT_SECT_DEVICE | PMD_SECT_WB,
250                 .domain         = DOMAIN_IO,
251         },
252         [MT_DEVICE_WC] = {      /* ioremap_wc */
253                 .prot_pte       = PROT_PTE_DEVICE | L_PTE_MT_DEV_WC,
254                 .prot_l1        = PMD_TYPE_TABLE,
255                 .prot_sect      = PROT_SECT_DEVICE,
256                 .domain         = DOMAIN_IO,
257         },
258         [MT_UNCACHED] = {
259                 .prot_pte       = PROT_PTE_DEVICE,
260                 .prot_l1        = PMD_TYPE_TABLE,
261                 .prot_sect      = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_XN,
262                 .domain         = DOMAIN_IO,
263         },
264         [MT_CACHECLEAN] = {
265                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_XN,
266                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
267         },
268 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
269         [MT_MINICLEAN] = {
270                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_XN | PMD_SECT_MINICACHE,
271                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
272         },
273 #endif
274         [MT_LOW_VECTORS] = {
275                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
276                                 L_PTE_RDONLY,
277                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
278                 .domain    = DOMAIN_VECTORS,
279         },
280         [MT_HIGH_VECTORS] = {
281                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
282                                 L_PTE_USER | L_PTE_RDONLY,
283                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
284                 .domain    = DOMAIN_VECTORS,
285         },
286         [MT_MEMORY_RWX] = {
287                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY,
288                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
289                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_AP_WRITE,
290                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
291         },
292         [MT_MEMORY_RW] = {
293                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
294                              L_PTE_XN,
295                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
296                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_AP_WRITE,
297                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
298         },
299         [MT_MEMORY_RO] = {
300                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
301                              L_PTE_XN | L_PTE_RDONLY,
302                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
303 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
304                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | L_PMD_SECT_RDONLY | PMD_SECT_AP2,
305 #else
306                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT,
307 #endif
308                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
309         },
310         [MT_ROM] = {
311                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT,
312                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
313         },
314         [MT_MEMORY_RWX_NONCACHED] = {
315                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
316                                 L_PTE_MT_BUFFERABLE,
317                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
318                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_AP_WRITE,
319                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
320         },
321         [MT_MEMORY_RW_DTCM] = {
322                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
323                                 L_PTE_XN,
324                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
325                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_XN,
326                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
327         },
328         [MT_MEMORY_RWX_ITCM] = {
329                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY,
330                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
331                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
332         },
333         [MT_MEMORY_RW_SO] = {
334                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
335                                 L_PTE_MT_UNCACHED | L_PTE_XN,
336                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
337                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_AP_WRITE | PMD_SECT_S |
338                                 PMD_SECT_UNCACHED | PMD_SECT_XN,
339                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
340         },
341         [MT_MEMORY_DMA_READY] = {
342                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
343                                 L_PTE_XN,
344                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
345                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
346         },
347 };
348
349 const struct mem_type *get_mem_type(unsigned int type)
350 {
351         return type < ARRAY_SIZE(mem_types) ? &mem_types[type] : NULL;
352 }
353 EXPORT_SYMBOL(get_mem_type);
354
355 static pte_t *(*pte_offset_fixmap)(pmd_t *dir, unsigned long addr);
356
357 static pte_t bm_pte[PTRS_PER_PTE + PTE_HWTABLE_PTRS]
358         __aligned(PTE_HWTABLE_OFF + PTE_HWTABLE_SIZE) __initdata;
359
360 static pte_t * __init pte_offset_early_fixmap(pmd_t *dir, unsigned long addr)
361 {
362         return &bm_pte[pte_index(addr)];
363 }
364
365 static pte_t *pte_offset_late_fixmap(pmd_t *dir, unsigned long addr)
366 {
367         return pte_offset_kernel(dir, addr);
368 }
369
370 static inline pmd_t * __init fixmap_pmd(unsigned long addr)
371 {
372         return pmd_off_k(addr);
373 }
374
375 void __init early_fixmap_init(void)
376 {
377         pmd_t *pmd;
378
379         /*
380          * The early fixmap range spans multiple pmds, for which
381          * we are not prepared:
382          */
383         BUILD_BUG_ON((__fix_to_virt(__end_of_early_ioremap_region) >> PMD_SHIFT)
384                      != FIXADDR_TOP >> PMD_SHIFT);
385
386         pmd = fixmap_pmd(FIXADDR_TOP);
387         pmd_populate_kernel(&init_mm, pmd, bm_pte);
388
389         pte_offset_fixmap = pte_offset_early_fixmap;
390 }
391
392 /*
393  * To avoid TLB flush broadcasts, this uses local_flush_tlb_kernel_range().
394  * As a result, this can only be called with preemption disabled, as under
395  * stop_machine().
396  */
397 void __set_fixmap(enum fixed_addresses idx, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
398 {
399         unsigned long vaddr = __fix_to_virt(idx);
400         pte_t *pte = pte_offset_fixmap(pmd_off_k(vaddr), vaddr);
401
402         /* Make sure fixmap region does not exceed available allocation. */
403         BUILD_BUG_ON(FIXADDR_START + (__end_of_fixed_addresses * PAGE_SIZE) >
404                      FIXADDR_END);
405         BUG_ON(idx >= __end_of_fixed_addresses);
406
407         /* We support only device mappings before pgprot_kernel is set. */
408         if (WARN_ON(pgprot_val(prot) != pgprot_val(FIXMAP_PAGE_IO) &&
409                     pgprot_val(prot) && pgprot_val(pgprot_kernel) == 0))
410                 return;
411
412         if (pgprot_val(prot))
413                 set_pte_at(NULL, vaddr, pte,
414                         pfn_pte(phys >> PAGE_SHIFT, prot));
415         else
416                 pte_clear(NULL, vaddr, pte);
417         local_flush_tlb_kernel_range(vaddr, vaddr + PAGE_SIZE);
418 }
419
420 /*
421  * Adjust the PMD section entries according to the CPU in use.
422  */
423 static void __init build_mem_type_table(void)
424 {
425         struct cachepolicy *cp;
426         unsigned int cr = get_cr();
427         pteval_t user_pgprot, kern_pgprot, vecs_pgprot;
428         int cpu_arch = cpu_architecture();
429         int i;
430
431         if (cpu_arch < CPU_ARCH_ARMv6) {
432 #if defined(CONFIG_CPU_DCACHE_DISABLE)
433                 if (cachepolicy > CPOLICY_BUFFERED)
434                         cachepolicy = CPOLICY_BUFFERED;
435 #elif defined(CONFIG_CPU_DCACHE_WRITETHROUGH)
436                 if (cachepolicy > CPOLICY_WRITETHROUGH)
437                         cachepolicy = CPOLICY_WRITETHROUGH;
438 #endif
439         }
440         if (cpu_arch < CPU_ARCH_ARMv5) {
441                 if (cachepolicy >= CPOLICY_WRITEALLOC)
442                         cachepolicy = CPOLICY_WRITEBACK;
443                 ecc_mask = 0;
444         }
445
446         if (is_smp()) {
447                 if (cachepolicy != CPOLICY_WRITEALLOC) {
448                         pr_warn("Forcing write-allocate cache policy for SMP\n");
449                         cachepolicy = CPOLICY_WRITEALLOC;
450                 }
451                 if (!(initial_pmd_value & PMD_SECT_S)) {
452                         pr_warn("Forcing shared mappings for SMP\n");
453                         initial_pmd_value |= PMD_SECT_S;
454                 }
455         }
456
457         /*
458          * Strip out features not present on earlier architectures.
459          * Pre-ARMv5 CPUs don't have TEX bits.  Pre-ARMv6 CPUs or those
460          * without extended page tables don't have the 'Shared' bit.
461          */
462         if (cpu_arch < CPU_ARCH_ARMv5)
463                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mem_types); i++)
464                         mem_types[i].prot_sect &= ~PMD_SECT_TEX(7);
465         if ((cpu_arch < CPU_ARCH_ARMv6 || !(cr & CR_XP)) && !cpu_is_xsc3())
466                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mem_types); i++)
467                         mem_types[i].prot_sect &= ~PMD_SECT_S;
468
469         /*
470          * ARMv5 and lower, bit 4 must be set for page tables (was: cache
471          * "update-able on write" bit on ARM610).  However, Xscale and
472          * Xscale3 require this bit to be cleared.
473          */
474         if (cpu_is_xscale_family()) {
475                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mem_types); i++) {
476                         mem_types[i].prot_sect &= ~PMD_BIT4;
477                         mem_types[i].prot_l1 &= ~PMD_BIT4;
478                 }
479         } else if (cpu_arch < CPU_ARCH_ARMv6) {
480                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mem_types); i++) {
481                         if (mem_types[i].prot_l1)
482                                 mem_types[i].prot_l1 |= PMD_BIT4;
483                         if (mem_types[i].prot_sect)
484                                 mem_types[i].prot_sect |= PMD_BIT4;
485                 }
486         }
487
488         /*
489          * Mark the device areas according to the CPU/architecture.
490          */
491         if (cpu_is_xsc3() || (cpu_arch >= CPU_ARCH_ARMv6 && (cr & CR_XP))) {
492                 if (!cpu_is_xsc3()) {
493                         /*
494                          * Mark device regions on ARMv6+ as execute-never
495                          * to prevent speculative instruction fetches.
496                          */
497                         mem_types[MT_DEVICE].prot_sect |= PMD_SECT_XN;
498                         mem_types[MT_DEVICE_NONSHARED].prot_sect |= PMD_SECT_XN;
499                         mem_types[MT_DEVICE_CACHED].prot_sect |= PMD_SECT_XN;
500                         mem_types[MT_DEVICE_WC].prot_sect |= PMD_SECT_XN;
501
502                         /* Also setup NX memory mapping */
503                         mem_types[MT_MEMORY_RW].prot_sect |= PMD_SECT_XN;
504                         mem_types[MT_MEMORY_RO].prot_sect |= PMD_SECT_XN;
505                 }
506                 if (cpu_arch >= CPU_ARCH_ARMv7 && (cr & CR_TRE)) {
507                         /*
508                          * For ARMv7 with TEX remapping,
509                          * - shared device is SXCB=1100
510                          * - nonshared device is SXCB=0100
511                          * - write combine device mem is SXCB=0001
512                          * (Uncached Normal memory)
513                          */
514                         mem_types[MT_DEVICE].prot_sect |= PMD_SECT_TEX(1);
515                         mem_types[MT_DEVICE_NONSHARED].prot_sect |= PMD_SECT_TEX(1);
516                         mem_types[MT_DEVICE_WC].prot_sect |= PMD_SECT_BUFFERABLE;
517                 } else if (cpu_is_xsc3()) {
518                         /*
519                          * For Xscale3,
520                          * - shared device is TEXCB=00101
521                          * - nonshared device is TEXCB=01000
522                          * - write combine device mem is TEXCB=00100
523                          * (Inner/Outer Uncacheable in xsc3 parlance)
524                          */
525                         mem_types[MT_DEVICE].prot_sect |= PMD_SECT_TEX(1) | PMD_SECT_BUFFERED;
526                         mem_types[MT_DEVICE_NONSHARED].prot_sect |= PMD_SECT_TEX(2);
527                         mem_types[MT_DEVICE_WC].prot_sect |= PMD_SECT_TEX(1);
528                 } else {
529                         /*
530                          * For ARMv6 and ARMv7 without TEX remapping,
531                          * - shared device is TEXCB=00001
532                          * - nonshared device is TEXCB=01000
533                          * - write combine device mem is TEXCB=00100
534                          * (Uncached Normal in ARMv6 parlance).
535                          */
536                         mem_types[MT_DEVICE].prot_sect |= PMD_SECT_BUFFERED;
537                         mem_types[MT_DEVICE_NONSHARED].prot_sect |= PMD_SECT_TEX(2);
538                         mem_types[MT_DEVICE_WC].prot_sect |= PMD_SECT_TEX(1);
539                 }
540         } else {
541                 /*
542                  * On others, write combining is "Uncached/Buffered"
543                  */
544                 mem_types[MT_DEVICE_WC].prot_sect |= PMD_SECT_BUFFERABLE;
545         }
546
547         /*
548          * Now deal with the memory-type mappings
549          */
550         cp = &cache_policies[cachepolicy];
551         vecs_pgprot = kern_pgprot = user_pgprot = cp->pte;
552
553 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
554         /*
555          * We don't use domains on ARMv6 (since this causes problems with
556          * v6/v7 kernels), so we must use a separate memory type for user
557          * r/o, kernel r/w to map the vectors page.
558          */
559         if (cpu_arch == CPU_ARCH_ARMv6)
560                 vecs_pgprot |= L_PTE_MT_VECTORS;
561
562         /*
563          * Check is it with support for the PXN bit
564          * in the Short-descriptor translation table format descriptors.
565          */
566         if (cpu_arch == CPU_ARCH_ARMv7 &&
567                 (read_cpuid_ext(CPUID_EXT_MMFR0) & 0xF) >= 4) {
568                 user_pmd_table |= PMD_PXNTABLE;
569         }
570 #endif
571
572         /*
573          * ARMv6 and above have extended page tables.
574          */
575         if (cpu_arch >= CPU_ARCH_ARMv6 && (cr & CR_XP)) {
576 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
577                 /*
578                  * Mark cache clean areas and XIP ROM read only
579                  * from SVC mode and no access from userspace.
580                  */
581                 mem_types[MT_ROM].prot_sect |= PMD_SECT_APX|PMD_SECT_AP_WRITE;
582                 mem_types[MT_MINICLEAN].prot_sect |= PMD_SECT_APX|PMD_SECT_AP_WRITE;
583                 mem_types[MT_CACHECLEAN].prot_sect |= PMD_SECT_APX|PMD_SECT_AP_WRITE;
584                 mem_types[MT_MEMORY_RO].prot_sect |= PMD_SECT_APX|PMD_SECT_AP_WRITE;
585 #endif
586
587                 /*
588                  * If the initial page tables were created with the S bit
589                  * set, then we need to do the same here for the same
590                  * reasons given in early_cachepolicy().
591                  */
592                 if (initial_pmd_value & PMD_SECT_S) {
593                         user_pgprot |= L_PTE_SHARED;
594                         kern_pgprot |= L_PTE_SHARED;
595                         vecs_pgprot |= L_PTE_SHARED;
596                         mem_types[MT_DEVICE_WC].prot_sect |= PMD_SECT_S;
597                         mem_types[MT_DEVICE_WC].prot_pte |= L_PTE_SHARED;
598                         mem_types[MT_DEVICE_CACHED].prot_sect |= PMD_SECT_S;
599                         mem_types[MT_DEVICE_CACHED].prot_pte |= L_PTE_SHARED;
600                         mem_types[MT_MEMORY_RWX].prot_sect |= PMD_SECT_S;
601                         mem_types[MT_MEMORY_RWX].prot_pte |= L_PTE_SHARED;
602                         mem_types[MT_MEMORY_RW].prot_sect |= PMD_SECT_S;
603                         mem_types[MT_MEMORY_RW].prot_pte |= L_PTE_SHARED;
604                         mem_types[MT_MEMORY_RO].prot_sect |= PMD_SECT_S;
605                         mem_types[MT_MEMORY_RO].prot_pte |= L_PTE_SHARED;
606                         mem_types[MT_MEMORY_DMA_READY].prot_pte |= L_PTE_SHARED;
607                         mem_types[MT_MEMORY_RWX_NONCACHED].prot_sect |= PMD_SECT_S;
608                         mem_types[MT_MEMORY_RWX_NONCACHED].prot_pte |= L_PTE_SHARED;
609                 }
610         }
611
612         /*
613          * Non-cacheable Normal - intended for memory areas that must
614          * not cause dirty cache line writebacks when used
615          */
616         if (cpu_arch >= CPU_ARCH_ARMv6) {
617                 if (cpu_arch >= CPU_ARCH_ARMv7 && (cr & CR_TRE)) {
618                         /* Non-cacheable Normal is XCB = 001 */
619                         mem_types[MT_MEMORY_RWX_NONCACHED].prot_sect |=
620                                 PMD_SECT_BUFFERED;
621                 } else {
622                         /* For both ARMv6 and non-TEX-remapping ARMv7 */
623                         mem_types[MT_MEMORY_RWX_NONCACHED].prot_sect |=
624                                 PMD_SECT_TEX(1);
625                 }
626         } else {
627                 mem_types[MT_MEMORY_RWX_NONCACHED].prot_sect |= PMD_SECT_BUFFERABLE;
628         }
629
630 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
631         /*
632          * Do not generate access flag faults for the kernel mappings.
633          */
634         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mem_types); i++) {
635                 mem_types[i].prot_pte |= PTE_EXT_AF;
636                 if (mem_types[i].prot_sect)
637                         mem_types[i].prot_sect |= PMD_SECT_AF;
638         }
639         kern_pgprot |= PTE_EXT_AF;
640         vecs_pgprot |= PTE_EXT_AF;
641
642         /*
643          * Set PXN for user mappings
644          */
645         user_pgprot |= PTE_EXT_PXN;
646 #endif
647
648         for (i = 0; i < 16; i++) {
649                 pteval_t v = pgprot_val(protection_map[i]);
650                 protection_map[i] = __pgprot(v | user_pgprot);
651         }
652
653         mem_types[MT_LOW_VECTORS].prot_pte |= vecs_pgprot;
654         mem_types[MT_HIGH_VECTORS].prot_pte |= vecs_pgprot;
655
656         pgprot_user   = __pgprot(L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | user_pgprot);
657         pgprot_kernel = __pgprot(L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG |
658                                  L_PTE_DIRTY | kern_pgprot);
659
660         mem_types[MT_LOW_VECTORS].prot_l1 |= ecc_mask;
661         mem_types[MT_HIGH_VECTORS].prot_l1 |= ecc_mask;
662         mem_types[MT_MEMORY_RWX].prot_sect |= ecc_mask | cp->pmd;
663         mem_types[MT_MEMORY_RWX].prot_pte |= kern_pgprot;
664         mem_types[MT_MEMORY_RW].prot_sect |= ecc_mask | cp->pmd;
665         mem_types[MT_MEMORY_RW].prot_pte |= kern_pgprot;
666         mem_types[MT_MEMORY_RO].prot_sect |= ecc_mask | cp->pmd;
667         mem_types[MT_MEMORY_RO].prot_pte |= kern_pgprot;
668         mem_types[MT_MEMORY_DMA_READY].prot_pte |= kern_pgprot;
669         mem_types[MT_MEMORY_RWX_NONCACHED].prot_sect |= ecc_mask;
670         mem_types[MT_ROM].prot_sect |= cp->pmd;
671
672         switch (cp->pmd) {
673         case PMD_SECT_WT:
674                 mem_types[MT_CACHECLEAN].prot_sect |= PMD_SECT_WT;
675                 break;
676         case PMD_SECT_WB:
677         case PMD_SECT_WBWA:
678                 mem_types[MT_CACHECLEAN].prot_sect |= PMD_SECT_WB;
679                 break;
680         }
681         pr_info("Memory policy: %sData cache %s\n",
682                 ecc_mask ? "ECC enabled, " : "", cp->policy);
683
684         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mem_types); i++) {
685                 struct mem_type *t = &mem_types[i];
686                 if (t->prot_l1)
687                         t->prot_l1 |= PMD_DOMAIN(t->domain);
688                 if (t->prot_sect)
689                         t->prot_sect |= PMD_DOMAIN(t->domain);
690         }
691 }
692
693 #ifdef CONFIG_ARM_DMA_MEM_BUFFERABLE
694 pgprot_t phys_mem_access_prot(struct file *file, unsigned long pfn,
695                               unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
696 {
697         if (!pfn_valid(pfn))
698                 return pgprot_noncached(vma_prot);
699         else if (file->f_flags & O_SYNC)
700                 return pgprot_writecombine(vma_prot);
701         return vma_prot;
702 }
703 EXPORT_SYMBOL(phys_mem_access_prot);
704 #endif
705
706 #define vectors_base()  (vectors_high() ? 0xffff0000 : 0)
707
708 static void __init *early_alloc(unsigned long sz)
709 {
710         void *ptr = memblock_alloc(sz, sz);
711
712         if (!ptr)
713                 panic("%s: Failed to allocate %lu bytes align=0x%lx\n",
714                       __func__, sz, sz);
715
716         return ptr;
717 }
718
719 static void *__init late_alloc(unsigned long sz)
720 {
721         void *ptr = (void *)__get_free_pages(GFP_PGTABLE_KERNEL, get_order(sz));
722
723         if (!ptr || !pgtable_pte_page_ctor(virt_to_page(ptr)))
724                 BUG();
725         return ptr;
726 }
727
728 static pte_t * __init arm_pte_alloc(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
729                                 unsigned long prot,
730                                 void *(*alloc)(unsigned long sz))
731 {
732         if (pmd_none(*pmd)) {
733                 pte_t *pte = alloc(PTE_HWTABLE_OFF + PTE_HWTABLE_SIZE);
734                 __pmd_populate(pmd, __pa(pte), prot);
735         }
736         BUG_ON(pmd_bad(*pmd));
737         return pte_offset_kernel(pmd, addr);
738 }
739
740 static pte_t * __init early_pte_alloc(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
741                                       unsigned long prot)
742 {
743         return arm_pte_alloc(pmd, addr, prot, early_alloc);
744 }
745
746 static void __init alloc_init_pte(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
747                                   unsigned long end, unsigned long pfn,
748                                   const struct mem_type *type,
749                                   void *(*alloc)(unsigned long sz),
750                                   bool ng)
751 {
752         pte_t *pte = arm_pte_alloc(pmd, addr, type->prot_l1, alloc);
753         do {
754                 set_pte_ext(pte, pfn_pte(pfn, __pgprot(type->prot_pte)),
755                             ng ? PTE_EXT_NG : 0);
756                 pfn++;
757         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
758 }
759
760 static void __init __map_init_section(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
761                         unsigned long end, phys_addr_t phys,
762                         const struct mem_type *type, bool ng)
763 {
764         pmd_t *p = pmd;
765
766 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
767         /*
768          * In classic MMU format, puds and pmds are folded in to
769          * the pgds. pmd_offset gives the PGD entry. PGDs refer to a
770          * group of L1 entries making up one logical pointer to
771          * an L2 table (2MB), where as PMDs refer to the individual
772          * L1 entries (1MB). Hence increment to get the correct
773          * offset for odd 1MB sections.
774          * (See arch/arm/include/asm/pgtable-2level.h)
775          */
776         if (addr & SECTION_SIZE)
777                 pmd++;
778 #endif
779         do {
780                 *pmd = __pmd(phys | type->prot_sect | (ng ? PMD_SECT_nG : 0));
781                 phys += SECTION_SIZE;
782         } while (pmd++, addr += SECTION_SIZE, addr != end);
783
784         flush_pmd_entry(p);
785 }
786
787 static void __init alloc_init_pmd(pud_t *pud, unsigned long addr,
788                                       unsigned long end, phys_addr_t phys,
789                                       const struct mem_type *type,
790                                       void *(*alloc)(unsigned long sz), bool ng)
791 {
792         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
793         unsigned long next;
794
795         do {
796                 /*
797                  * With LPAE, we must loop over to map
798                  * all the pmds for the given range.
799                  */
800                 next = pmd_addr_end(addr, end);
801
802                 /*
803                  * Try a section mapping - addr, next and phys must all be
804                  * aligned to a section boundary.
805                  */
806                 if (type->prot_sect &&
807                                 ((addr | next | phys) & ~SECTION_MASK) == 0) {
808                         __map_init_section(pmd, addr, next, phys, type, ng);
809                 } else {
810                         alloc_init_pte(pmd, addr, next,
811                                        __phys_to_pfn(phys), type, alloc, ng);
812                 }
813
814                 phys += next - addr;
815
816         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
817 }
818
819 static void __init alloc_init_pud(p4d_t *p4d, unsigned long addr,
820                                   unsigned long end, phys_addr_t phys,
821                                   const struct mem_type *type,
822                                   void *(*alloc)(unsigned long sz), bool ng)
823 {
824         pud_t *pud = pud_offset(p4d, addr);
825         unsigned long next;
826
827         do {
828                 next = pud_addr_end(addr, end);
829                 alloc_init_pmd(pud, addr, next, phys, type, alloc, ng);
830                 phys += next - addr;
831         } while (pud++, addr = next, addr != end);
832 }
833
834 static void __init alloc_init_p4d(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
835                                   unsigned long end, phys_addr_t phys,
836                                   const struct mem_type *type,
837                                   void *(*alloc)(unsigned long sz), bool ng)
838 {
839         p4d_t *p4d = p4d_offset(pgd, addr);
840         unsigned long next;
841
842         do {
843                 next = p4d_addr_end(addr, end);
844                 alloc_init_pud(p4d, addr, next, phys, type, alloc, ng);
845                 phys += next - addr;
846         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
847 }
848
849 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
850 static void __init create_36bit_mapping(struct mm_struct *mm,
851                                         struct map_desc *md,
852                                         const struct mem_type *type,
853                                         bool ng)
854 {
855         unsigned long addr, length, end;
856         phys_addr_t phys;
857         pgd_t *pgd;
858
859         addr = md->virtual;
860         phys = __pfn_to_phys(md->pfn);
861         length = PAGE_ALIGN(md->length);
862
863         if (!(cpu_architecture() >= CPU_ARCH_ARMv6 || cpu_is_xsc3())) {
864                 pr_err("MM: CPU does not support supersection mapping for 0x%08llx at 0x%08lx\n",
865                        (long long)__pfn_to_phys((u64)md->pfn), addr);
866                 return;
867         }
868
869         /* N.B. ARMv6 supersections are only defined to work with domain 0.
870          *      Since domain assignments can in fact be arbitrary, the
871          *      'domain == 0' check below is required to insure that ARMv6
872          *      supersections are only allocated for domain 0 regardless
873          *      of the actual domain assignments in use.
874          */
875         if (type->domain) {
876                 pr_err("MM: invalid domain in supersection mapping for 0x%08llx at 0x%08lx\n",
877                        (long long)__pfn_to_phys((u64)md->pfn), addr);
878                 return;
879         }
880
881         if ((addr | length | __pfn_to_phys(md->pfn)) & ~SUPERSECTION_MASK) {
882                 pr_err("MM: cannot create mapping for 0x%08llx at 0x%08lx invalid alignment\n",
883                        (long long)__pfn_to_phys((u64)md->pfn), addr);
884                 return;
885         }
886
887         /*
888          * Shift bits [35:32] of address into bits [23:20] of PMD
889          * (See ARMv6 spec).
890          */
891         phys |= (((md->pfn >> (32 - PAGE_SHIFT)) & 0xF) << 20);
892
893         pgd = pgd_offset(mm, addr);
894         end = addr + length;
895         do {
896                 p4d_t *p4d = p4d_offset(pgd, addr);
897                 pud_t *pud = pud_offset(p4d, addr);
898                 pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
899                 int i;
900
901                 for (i = 0; i < 16; i++)
902                         *pmd++ = __pmd(phys | type->prot_sect | PMD_SECT_SUPER |
903                                        (ng ? PMD_SECT_nG : 0));
904
905                 addr += SUPERSECTION_SIZE;
906                 phys += SUPERSECTION_SIZE;
907                 pgd += SUPERSECTION_SIZE >> PGDIR_SHIFT;
908         } while (addr != end);
909 }
910 #endif  /* !CONFIG_ARM_LPAE */
911
912 static void __init __create_mapping(struct mm_struct *mm, struct map_desc *md,
913                                     void *(*alloc)(unsigned long sz),
914                                     bool ng)
915 {
916         unsigned long addr, length, end;
917         phys_addr_t phys;
918         const struct mem_type *type;
919         pgd_t *pgd;
920
921         type = &mem_types[md->type];
922
923 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
924         /*
925          * Catch 36-bit addresses
926          */
927         if (md->pfn >= 0x100000) {
928                 create_36bit_mapping(mm, md, type, ng);
929                 return;
930         }
931 #endif
932
933         addr = md->virtual & PAGE_MASK;
934         phys = __pfn_to_phys(md->pfn);
935         length = PAGE_ALIGN(md->length + (md->virtual & ~PAGE_MASK));
936
937         if (type->prot_l1 == 0 && ((addr | phys | length) & ~SECTION_MASK)) {
938                 pr_warn("BUG: map for 0x%08llx at 0x%08lx can not be mapped using pages, ignoring.\n",
939                         (long long)__pfn_to_phys(md->pfn), addr);
940                 return;
941         }
942
943         pgd = pgd_offset(mm, addr);
944         end = addr + length;
945         do {
946                 unsigned long next = pgd_addr_end(addr, end);
947
948                 alloc_init_p4d(pgd, addr, next, phys, type, alloc, ng);
949
950                 phys += next - addr;
951                 addr = next;
952         } while (pgd++, addr != end);
953 }
954
955 /*
956  * Create the page directory entries and any necessary
957  * page tables for the mapping specified by `md'.  We
958  * are able to cope here with varying sizes and address
959  * offsets, and we take full advantage of sections and
960  * supersections.
961  */
962 static void __init create_mapping(struct map_desc *md)
963 {
964         if (md->virtual != vectors_base() && md->virtual < TASK_SIZE) {
965                 pr_warn("BUG: not creating mapping for 0x%08llx at 0x%08lx in user region\n",
966                         (long long)__pfn_to_phys((u64)md->pfn), md->virtual);
967                 return;
968         }
969
970         if (md->type == MT_DEVICE &&
971             md->virtual >= PAGE_OFFSET && md->virtual < FIXADDR_START &&
972             (md->virtual < VMALLOC_START || md->virtual >= VMALLOC_END)) {
973                 pr_warn("BUG: mapping for 0x%08llx at 0x%08lx out of vmalloc space\n",
974                         (long long)__pfn_to_phys((u64)md->pfn), md->virtual);
975         }
976
977         __create_mapping(&init_mm, md, early_alloc, false);
978 }
979
980 void __init create_mapping_late(struct mm_struct *mm, struct map_desc *md,
981                                 bool ng)
982 {
983 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
984         p4d_t *p4d;
985         pud_t *pud;
986
987         p4d = p4d_alloc(mm, pgd_offset(mm, md->virtual), md->virtual);
988         if (WARN_ON(!p4d))
989                 return;
990         pud = pud_alloc(mm, p4d, md->virtual);
991         if (WARN_ON(!pud))
992                 return;
993         pmd_alloc(mm, pud, 0);
994 #endif
995         __create_mapping(mm, md, late_alloc, ng);
996 }
997
998 /*
999  * Create the architecture specific mappings
1000  */
1001 void __init iotable_init(struct map_desc *io_desc, int nr)
1002 {
1003         struct map_desc *md;
1004         struct vm_struct *vm;
1005         struct static_vm *svm;
1006
1007         if (!nr)
1008                 return;
1009
1010         svm = memblock_alloc(sizeof(*svm) * nr, __alignof__(*svm));
1011         if (!svm)
1012                 panic("%s: Failed to allocate %zu bytes align=0x%zx\n",
1013                       __func__, sizeof(*svm) * nr, __alignof__(*svm));
1014
1015         for (md = io_desc; nr; md++, nr--) {
1016                 create_mapping(md);
1017
1018                 vm = &svm->vm;
1019                 vm->addr = (void *)(md->virtual & PAGE_MASK);
1020                 vm->size = PAGE_ALIGN(md->length + (md->virtual & ~PAGE_MASK));
1021                 vm->phys_addr = __pfn_to_phys(md->pfn);
1022                 vm->flags = VM_IOREMAP | VM_ARM_STATIC_MAPPING;
1023                 vm->flags |= VM_ARM_MTYPE(md->type);
1024                 vm->caller = iotable_init;
1025                 add_static_vm_early(svm++);
1026         }
1027 }
1028
1029 void __init vm_reserve_area_early(unsigned long addr, unsigned long size,
1030                                   void *caller)
1031 {
1032         struct vm_struct *vm;
1033         struct static_vm *svm;
1034
1035         svm = memblock_alloc(sizeof(*svm), __alignof__(*svm));
1036         if (!svm)
1037                 panic("%s: Failed to allocate %zu bytes align=0x%zx\n",
1038                       __func__, sizeof(*svm), __alignof__(*svm));
1039
1040         vm = &svm->vm;
1041         vm->addr = (void *)addr;
1042         vm->size = size;
1043         vm->flags = VM_IOREMAP | VM_ARM_EMPTY_MAPPING;
1044         vm->caller = caller;
1045         add_static_vm_early(svm);
1046 }
1047
1048 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
1049
1050 /*
1051  * The Linux PMD is made of two consecutive section entries covering 2MB
1052  * (see definition in include/asm/pgtable-2level.h).  However a call to
1053  * create_mapping() may optimize static mappings by using individual
1054  * 1MB section mappings.  This leaves the actual PMD potentially half
1055  * initialized if the top or bottom section entry isn't used, leaving it
1056  * open to problems if a subsequent ioremap() or vmalloc() tries to use
1057  * the virtual space left free by that unused section entry.
1058  *
1059  * Let's avoid the issue by inserting dummy vm entries covering the unused
1060  * PMD halves once the static mappings are in place.
1061  */
1062
1063 static void __init pmd_empty_section_gap(unsigned long addr)
1064 {
1065         vm_reserve_area_early(addr, SECTION_SIZE, pmd_empty_section_gap);
1066 }
1067
1068 static void __init fill_pmd_gaps(void)
1069 {
1070         struct static_vm *svm;
1071         struct vm_struct *vm;
1072         unsigned long addr, next = 0;
1073         pmd_t *pmd;
1074
1075         list_for_each_entry(svm, &static_vmlist, list) {
1076                 vm = &svm->vm;
1077                 addr = (unsigned long)vm->addr;
1078                 if (addr < next)
1079                         continue;
1080
1081                 /*
1082                  * Check if this vm starts on an odd section boundary.
1083                  * If so and the first section entry for this PMD is free
1084                  * then we block the corresponding virtual address.
1085                  */
1086                 if ((addr & ~PMD_MASK) == SECTION_SIZE) {
1087                         pmd = pmd_off_k(addr);
1088                         if (pmd_none(*pmd))
1089                                 pmd_empty_section_gap(addr & PMD_MASK);
1090                 }
1091
1092                 /*
1093                  * Then check if this vm ends on an odd section boundary.
1094                  * If so and the second section entry for this PMD is empty
1095                  * then we block the corresponding virtual address.
1096                  */
1097                 addr += vm->size;
1098                 if ((addr & ~PMD_MASK) == SECTION_SIZE) {
1099                         pmd = pmd_off_k(addr) + 1;
1100                         if (pmd_none(*pmd))
1101                                 pmd_empty_section_gap(addr);
1102                 }
1103
1104                 /* no need to look at any vm entry until we hit the next PMD */
1105                 next = (addr + PMD_SIZE - 1) & PMD_MASK;
1106         }
1107 }
1108
1109 #else
1110 #define fill_pmd_gaps() do { } while (0)
1111 #endif
1112
1113 #if defined(CONFIG_PCI) && !defined(CONFIG_NEED_MACH_IO_H)
1114 static void __init pci_reserve_io(void)
1115 {
1116         struct static_vm *svm;
1117
1118         svm = find_static_vm_vaddr((void *)PCI_IO_VIRT_BASE);
1119         if (svm)
1120                 return;
1121
1122         vm_reserve_area_early(PCI_IO_VIRT_BASE, SZ_2M, pci_reserve_io);
1123 }
1124 #else
1125 #define pci_reserve_io() do { } while (0)
1126 #endif
1127
1128 #ifdef CONFIG_DEBUG_LL
1129 void __init debug_ll_io_init(void)
1130 {
1131         struct map_desc map;
1132
1133         debug_ll_addr(&map.pfn, &map.virtual);
1134         if (!map.pfn || !map.virtual)
1135                 return;
1136         map.pfn = __phys_to_pfn(map.pfn);
1137         map.virtual &= PAGE_MASK;
1138         map.length = PAGE_SIZE;
1139         map.type = MT_DEVICE;
1140         iotable_init(&map, 1);
1141 }
1142 #endif
1143
1144 static void * __initdata vmalloc_min =
1145         (void *)(VMALLOC_END - (240 << 20) - VMALLOC_OFFSET);
1146
1147 /*
1148  * vmalloc=size forces the vmalloc area to be exactly 'size'
1149  * bytes. This can be used to increase (or decrease) the vmalloc
1150  * area - the default is 240m.
1151  */
1152 static int __init early_vmalloc(char *arg)
1153 {
1154         unsigned long vmalloc_reserve = memparse(arg, NULL);
1155
1156         if (vmalloc_reserve < SZ_16M) {
1157                 vmalloc_reserve = SZ_16M;
1158                 pr_warn("vmalloc area too small, limiting to %luMB\n",
1159                         vmalloc_reserve >> 20);
1160         }
1161
1162         if (vmalloc_reserve > VMALLOC_END - (PAGE_OFFSET + SZ_32M)) {
1163                 vmalloc_reserve = VMALLOC_END - (PAGE_OFFSET + SZ_32M);
1164                 pr_warn("vmalloc area is too big, limiting to %luMB\n",
1165                         vmalloc_reserve >> 20);
1166         }
1167
1168         vmalloc_min = (void *)(VMALLOC_END - vmalloc_reserve);
1169         return 0;
1170 }
1171 early_param("vmalloc", early_vmalloc);
1172
1173 phys_addr_t arm_lowmem_limit __initdata = 0;
1174
1175 void __init adjust_lowmem_bounds(void)
1176 {
1177         phys_addr_t block_start, block_end, memblock_limit = 0;
1178         u64 vmalloc_limit, i;
1179         phys_addr_t lowmem_limit = 0;
1180
1181         /*
1182          * Let's use our own (unoptimized) equivalent of __pa() that is
1183          * not affected by wrap-arounds when sizeof(phys_addr_t) == 4.
1184          * The result is used as the upper bound on physical memory address
1185          * and may itself be outside the valid range for which phys_addr_t
1186          * and therefore __pa() is defined.
1187          */
1188         vmalloc_limit = (u64)(uintptr_t)vmalloc_min - PAGE_OFFSET + PHYS_OFFSET;
1189
1190         /*
1191          * The first usable region must be PMD aligned. Mark its start
1192          * as MEMBLOCK_NOMAP if it isn't
1193          */
1194         for_each_mem_range(i, &block_start, &block_end) {
1195                 if (!IS_ALIGNED(block_start, PMD_SIZE)) {
1196                         phys_addr_t len;
1197
1198                         len = round_up(block_start, PMD_SIZE) - block_start;
1199                         memblock_mark_nomap(block_start, len);
1200                 }
1201                 break;
1202         }
1203
1204         for_each_mem_range(i, &block_start, &block_end) {
1205                 if (block_start < vmalloc_limit) {
1206                         if (block_end > lowmem_limit)
1207                                 /*
1208                                  * Compare as u64 to ensure vmalloc_limit does
1209                                  * not get truncated. block_end should always
1210                                  * fit in phys_addr_t so there should be no
1211                                  * issue with assignment.
1212                                  */
1213                                 lowmem_limit = min_t(u64,
1214                                                          vmalloc_limit,
1215                                                          block_end);
1216
1217                         /*
1218                          * Find the first non-pmd-aligned page, and point
1219                          * memblock_limit at it. This relies on rounding the
1220                          * limit down to be pmd-aligned, which happens at the
1221                          * end of this function.
1222                          *
1223                          * With this algorithm, the start or end of almost any
1224                          * bank can be non-pmd-aligned. The only exception is
1225                          * that the start of the bank 0 must be section-
1226                          * aligned, since otherwise memory would need to be
1227                          * allocated when mapping the start of bank 0, which
1228                          * occurs before any free memory is mapped.
1229                          */
1230                         if (!memblock_limit) {
1231                                 if (!IS_ALIGNED(block_start, PMD_SIZE))
1232                                         memblock_limit = block_start;
1233                                 else if (!IS_ALIGNED(block_end, PMD_SIZE))
1234                                         memblock_limit = lowmem_limit;
1235                         }
1236
1237                 }
1238         }
1239
1240         arm_lowmem_limit = lowmem_limit;
1241
1242         high_memory = __va(arm_lowmem_limit - 1) + 1;
1243
1244         if (!memblock_limit)
1245                 memblock_limit = arm_lowmem_limit;
1246
1247         /*
1248          * Round the memblock limit down to a pmd size.  This
1249          * helps to ensure that we will allocate memory from the
1250          * last full pmd, which should be mapped.
1251          */
1252         memblock_limit = round_down(memblock_limit, PMD_SIZE);
1253
1254         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HIGHMEM) || cache_is_vipt_aliasing()) {
1255                 if (memblock_end_of_DRAM() > arm_lowmem_limit) {
1256                         phys_addr_t end = memblock_end_of_DRAM();
1257
1258                         pr_notice("Ignoring RAM at %pa-%pa\n",
1259                                   &memblock_limit, &end);
1260                         pr_notice("Consider using a HIGHMEM enabled kernel.\n");
1261
1262                         memblock_remove(memblock_limit, end - memblock_limit);
1263                 }
1264         }
1265
1266         memblock_set_current_limit(memblock_limit);
1267 }
1268
1269 static inline void prepare_page_table(void)
1270 {
1271         unsigned long addr;
1272         phys_addr_t end;
1273
1274         /*
1275          * Clear out all the mappings below the kernel image.
1276          */
1277         for (addr = 0; addr < MODULES_VADDR; addr += PMD_SIZE)
1278                 pmd_clear(pmd_off_k(addr));
1279
1280 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
1281         /* The XIP kernel is mapped in the module area -- skip over it */
1282         addr = ((unsigned long)_exiprom + PMD_SIZE - 1) & PMD_MASK;
1283 #endif
1284         for ( ; addr < PAGE_OFFSET; addr += PMD_SIZE)
1285                 pmd_clear(pmd_off_k(addr));
1286
1287         /*
1288          * Find the end of the first block of lowmem.
1289          */
1290         end = memblock.memory.regions[0].base + memblock.memory.regions[0].size;
1291         if (end >= arm_lowmem_limit)
1292                 end = arm_lowmem_limit;
1293
1294         /*
1295          * Clear out all the kernel space mappings, except for the first
1296          * memory bank, up to the vmalloc region.
1297          */
1298         for (addr = __phys_to_virt(end);
1299              addr < VMALLOC_START; addr += PMD_SIZE)
1300                 pmd_clear(pmd_off_k(addr));
1301 }
1302
1303 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
1304 /* the first page is reserved for pgd */
1305 #define SWAPPER_PG_DIR_SIZE     (PAGE_SIZE + \
1306                                  PTRS_PER_PGD * PTRS_PER_PMD * sizeof(pmd_t))
1307 #else
1308 #define SWAPPER_PG_DIR_SIZE     (PTRS_PER_PGD * sizeof(pgd_t))
1309 #endif
1310
1311 /*
1312  * Reserve the special regions of memory
1313  */
1314 void __init arm_mm_memblock_reserve(void)
1315 {
1316         /*
1317          * Reserve the page tables.  These are already in use,
1318          * and can only be in node 0.
1319          */
1320         memblock_reserve(__pa(swapper_pg_dir), SWAPPER_PG_DIR_SIZE);
1321
1322 #ifdef CONFIG_SA1111
1323         /*
1324          * Because of the SA1111 DMA bug, we want to preserve our
1325          * precious DMA-able memory...
1326          */
1327         memblock_reserve(PHYS_OFFSET, __pa(swapper_pg_dir) - PHYS_OFFSET);
1328 #endif
1329 }
1330
1331 /*
1332  * Set up the device mappings.  Since we clear out the page tables for all
1333  * mappings above VMALLOC_START, except early fixmap, we might remove debug
1334  * device mappings.  This means earlycon can be used to debug this function
1335  * Any other function or debugging method which may touch any device _will_
1336  * crash the kernel.
1337  */
1338 static void __init devicemaps_init(const struct machine_desc *mdesc)
1339 {
1340         struct map_desc map;
1341         unsigned long addr;
1342         void *vectors;
1343
1344         /*
1345          * Allocate the vector page early.
1346          */
1347         vectors = early_alloc(PAGE_SIZE * 2);
1348
1349         early_trap_init(vectors);
1350
1351         /*
1352          * Clear page table except top pmd used by early fixmaps
1353          */
1354         for (addr = VMALLOC_START; addr < (FIXADDR_TOP & PMD_MASK); addr += PMD_SIZE)
1355                 pmd_clear(pmd_off_k(addr));
1356
1357         if (__atags_pointer) {
1358                 /* create a read-only mapping of the device tree */
1359                 map.pfn = __phys_to_pfn(__atags_pointer & SECTION_MASK);
1360                 map.virtual = FDT_FIXED_BASE;
1361                 map.length = FDT_FIXED_SIZE;
1362                 map.type = MT_MEMORY_RO;
1363                 create_mapping(&map);
1364         }
1365
1366         /*
1367          * Map the kernel if it is XIP.
1368          * It is always first in the modulearea.
1369          */
1370 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
1371         map.pfn = __phys_to_pfn(CONFIG_XIP_PHYS_ADDR & SECTION_MASK);
1372         map.virtual = MODULES_VADDR;
1373         map.length = ((unsigned long)_exiprom - map.virtual + ~SECTION_MASK) & SECTION_MASK;
1374         map.type = MT_ROM;
1375         create_mapping(&map);
1376 #endif
1377
1378         /*
1379          * Map the cache flushing regions.
1380          */
1381 #ifdef FLUSH_BASE
1382         map.pfn = __phys_to_pfn(FLUSH_BASE_PHYS);
1383         map.virtual = FLUSH_BASE;
1384         map.length = SZ_1M;
1385         map.type = MT_CACHECLEAN;
1386         create_mapping(&map);
1387 #endif
1388 #ifdef FLUSH_BASE_MINICACHE
1389         map.pfn = __phys_to_pfn(FLUSH_BASE_PHYS + SZ_1M);
1390         map.virtual = FLUSH_BASE_MINICACHE;
1391         map.length = SZ_1M;
1392         map.type = MT_MINICLEAN;
1393         create_mapping(&map);
1394 #endif
1395
1396         /*
1397          * Create a mapping for the machine vectors at the high-vectors
1398          * location (0xffff0000).  If we aren't using high-vectors, also
1399          * create a mapping at the low-vectors virtual address.
1400          */
1401         map.pfn = __phys_to_pfn(virt_to_phys(vectors));
1402         map.virtual = 0xffff0000;
1403         map.length = PAGE_SIZE;
1404 #ifdef CONFIG_KUSER_HELPERS
1405         map.type = MT_HIGH_VECTORS;
1406 #else
1407         map.type = MT_LOW_VECTORS;
1408 #endif
1409         create_mapping(&map);
1410
1411         if (!vectors_high()) {
1412                 map.virtual = 0;
1413                 map.length = PAGE_SIZE * 2;
1414                 map.type = MT_LOW_VECTORS;
1415                 create_mapping(&map);
1416         }
1417
1418         /* Now create a kernel read-only mapping */
1419         map.pfn += 1;
1420         map.virtual = 0xffff0000 + PAGE_SIZE;
1421         map.length = PAGE_SIZE;
1422         map.type = MT_LOW_VECTORS;
1423         create_mapping(&map);
1424
1425         /*
1426          * Ask the machine support to map in the statically mapped devices.
1427          */
1428         if (mdesc->map_io)
1429                 mdesc->map_io();
1430         else
1431                 debug_ll_io_init();
1432         fill_pmd_gaps();
1433
1434         /* Reserve fixed i/o space in VMALLOC region */
1435         pci_reserve_io();
1436
1437         /*
1438          * Finally flush the caches and tlb to ensure that we're in a
1439          * consistent state wrt the writebuffer.  This also ensures that
1440          * any write-allocated cache lines in the vector page are written
1441          * back.  After this point, we can start to touch devices again.
1442          */
1443         local_flush_tlb_all();
1444         flush_cache_all();
1445
1446         /* Enable asynchronous aborts */
1447         early_abt_enable();
1448 }
1449
1450 static void __init kmap_init(void)
1451 {
1452 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1453         pkmap_page_table = early_pte_alloc(pmd_off_k(PKMAP_BASE),
1454                 PKMAP_BASE, _PAGE_KERNEL_TABLE);
1455 #endif
1456
1457         early_pte_alloc(pmd_off_k(FIXADDR_START), FIXADDR_START,
1458                         _PAGE_KERNEL_TABLE);
1459 }
1460
1461 static void __init map_lowmem(void)
1462 {
1463         phys_addr_t kernel_x_start = round_down(__pa(KERNEL_START), SECTION_SIZE);
1464         phys_addr_t kernel_x_end = round_up(__pa(__init_end), SECTION_SIZE);
1465         phys_addr_t start, end;
1466         u64 i;
1467
1468         /* Map all the lowmem memory banks. */
1469         for_each_mem_range(i, &start, &end) {
1470                 struct map_desc map;
1471
1472                 if (end > arm_lowmem_limit)
1473                         end = arm_lowmem_limit;
1474                 if (start >= end)
1475                         break;
1476
1477                 if (end < kernel_x_start) {
1478                         map.pfn = __phys_to_pfn(start);
1479                         map.virtual = __phys_to_virt(start);
1480                         map.length = end - start;
1481                         map.type = MT_MEMORY_RWX;
1482
1483                         create_mapping(&map);
1484                 } else if (start >= kernel_x_end) {
1485                         map.pfn = __phys_to_pfn(start);
1486                         map.virtual = __phys_to_virt(start);
1487                         map.length = end - start;
1488                         map.type = MT_MEMORY_RW;
1489
1490                         create_mapping(&map);
1491                 } else {
1492                         /* This better cover the entire kernel */
1493                         if (start < kernel_x_start) {
1494                                 map.pfn = __phys_to_pfn(start);
1495                                 map.virtual = __phys_to_virt(start);
1496                                 map.length = kernel_x_start - start;
1497                                 map.type = MT_MEMORY_RW;
1498
1499                                 create_mapping(&map);
1500                         }
1501
1502                         map.pfn = __phys_to_pfn(kernel_x_start);
1503                         map.virtual = __phys_to_virt(kernel_x_start);
1504                         map.length = kernel_x_end - kernel_x_start;
1505                         map.type = MT_MEMORY_RWX;
1506
1507                         create_mapping(&map);
1508
1509                         if (kernel_x_end < end) {
1510                                 map.pfn = __phys_to_pfn(kernel_x_end);
1511                                 map.virtual = __phys_to_virt(kernel_x_end);
1512                                 map.length = end - kernel_x_end;
1513                                 map.type = MT_MEMORY_RW;
1514
1515                                 create_mapping(&map);
1516                         }
1517                 }
1518         }
1519 }
1520
1521 #ifdef CONFIG_ARM_PV_FIXUP
1522 typedef void pgtables_remap(long long offset, unsigned long pgd);
1523 pgtables_remap lpae_pgtables_remap_asm;
1524
1525 /*
1526  * early_paging_init() recreates boot time page table setup, allowing machines
1527  * to switch over to a high (>4G) address space on LPAE systems
1528  */
1529 static void __init early_paging_init(const struct machine_desc *mdesc)
1530 {
1531         pgtables_remap *lpae_pgtables_remap;
1532         unsigned long pa_pgd;
1533         unsigned int cr, ttbcr;
1534         long long offset;
1535
1536         if (!mdesc->pv_fixup)
1537                 return;
1538
1539         offset = mdesc->pv_fixup();
1540         if (offset == 0)
1541                 return;
1542
1543         /*
1544          * Get the address of the remap function in the 1:1 identity
1545          * mapping setup by the early page table assembly code.  We
1546          * must get this prior to the pv update.  The following barrier
1547          * ensures that this is complete before we fixup any P:V offsets.
1548          */
1549         lpae_pgtables_remap = (pgtables_remap *)(unsigned long)__pa(lpae_pgtables_remap_asm);
1550         pa_pgd = __pa(swapper_pg_dir);
1551         barrier();
1552
1553         pr_info("Switching physical address space to 0x%08llx\n",
1554                 (u64)PHYS_OFFSET + offset);
1555
1556         /* Re-set the phys pfn offset, and the pv offset */
1557         __pv_offset += offset;
1558         __pv_phys_pfn_offset += PFN_DOWN(offset);
1559
1560         /* Run the patch stub to update the constants */
1561         fixup_pv_table(&__pv_table_begin,
1562                 (&__pv_table_end - &__pv_table_begin) << 2);
1563
1564         /*
1565          * We changing not only the virtual to physical mapping, but also
1566          * the physical addresses used to access memory.  We need to flush
1567          * all levels of cache in the system with caching disabled to
1568          * ensure that all data is written back, and nothing is prefetched
1569          * into the caches.  We also need to prevent the TLB walkers
1570          * allocating into the caches too.  Note that this is ARMv7 LPAE
1571          * specific.
1572          */
1573         cr = get_cr();
1574         set_cr(cr & ~(CR_I | CR_C));
1575         asm("mrc p15, 0, %0, c2, c0, 2" : "=r" (ttbcr));
1576         asm volatile("mcr p15, 0, %0, c2, c0, 2"
1577                 : : "r" (ttbcr & ~(3 << 8 | 3 << 10)));
1578         flush_cache_all();
1579
1580         /*
1581          * Fixup the page tables - this must be in the idmap region as
1582          * we need to disable the MMU to do this safely, and hence it
1583          * needs to be assembly.  It's fairly simple, as we're using the
1584          * temporary tables setup by the initial assembly code.
1585          */
1586         lpae_pgtables_remap(offset, pa_pgd);
1587
1588         /* Re-enable the caches and cacheable TLB walks */
1589         asm volatile("mcr p15, 0, %0, c2, c0, 2" : : "r" (ttbcr));
1590         set_cr(cr);
1591 }
1592
1593 #else
1594
1595 static void __init early_paging_init(const struct machine_desc *mdesc)
1596 {
1597         long long offset;
1598
1599         if (!mdesc->pv_fixup)
1600                 return;
1601
1602         offset = mdesc->pv_fixup();
1603         if (offset == 0)
1604                 return;
1605
1606         pr_crit("Physical address space modification is only to support Keystone2.\n");
1607         pr_crit("Please enable ARM_LPAE and ARM_PATCH_PHYS_VIRT support to use this\n");
1608         pr_crit("feature. Your kernel may crash now, have a good day.\n");
1609         add_taint(TAINT_CPU_OUT_OF_SPEC, LOCKDEP_STILL_OK);
1610 }
1611
1612 #endif
1613
1614 static void __init early_fixmap_shutdown(void)
1615 {
1616         int i;
1617         unsigned long va = fix_to_virt(__end_of_permanent_fixed_addresses - 1);
1618
1619         pte_offset_fixmap = pte_offset_late_fixmap;
1620         pmd_clear(fixmap_pmd(va));
1621         local_flush_tlb_kernel_page(va);
1622
1623         for (i = 0; i < __end_of_permanent_fixed_addresses; i++) {
1624                 pte_t *pte;
1625                 struct map_desc map;
1626
1627                 map.virtual = fix_to_virt(i);
1628                 pte = pte_offset_early_fixmap(pmd_off_k(map.virtual), map.virtual);
1629
1630                 /* Only i/o device mappings are supported ATM */
1631                 if (pte_none(*pte) ||
1632                     (pte_val(*pte) & L_PTE_MT_MASK) != L_PTE_MT_DEV_SHARED)
1633                         continue;
1634
1635                 map.pfn = pte_pfn(*pte);
1636                 map.type = MT_DEVICE;
1637                 map.length = PAGE_SIZE;
1638
1639                 create_mapping(&map);
1640         }
1641 }
1642
1643 /*
1644  * paging_init() sets up the page tables, initialises the zone memory
1645  * maps, and sets up the zero page, bad page and bad page tables.
1646  */
1647 void __init paging_init(const struct machine_desc *mdesc)
1648 {
1649         void *zero_page;
1650
1651         prepare_page_table();
1652         map_lowmem();
1653         memblock_set_current_limit(arm_lowmem_limit);
1654         dma_contiguous_remap();
1655         early_fixmap_shutdown();
1656         devicemaps_init(mdesc);
1657         kmap_init();
1658         tcm_init();
1659
1660         top_pmd = pmd_off_k(0xffff0000);
1661
1662         /* allocate the zero page. */
1663         zero_page = early_alloc(PAGE_SIZE);
1664
1665         bootmem_init();
1666
1667         empty_zero_page = virt_to_page(zero_page);
1668         __flush_dcache_page(NULL, empty_zero_page);
1669 }
1670
1671 void __init early_mm_init(const struct machine_desc *mdesc)
1672 {
1673         build_mem_type_table();
1674         early_paging_init(mdesc);
1675 }
1676
1677 void set_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
1678                               pte_t *ptep, pte_t pteval)
1679 {
1680         unsigned long ext = 0;
1681
1682         if (addr < TASK_SIZE && pte_valid_user(pteval)) {
1683                 if (!pte_special(pteval))
1684                         __sync_icache_dcache(pteval);
1685                 ext |= PTE_EXT_NG;
1686         }
1687
1688         set_pte_ext(ptep, pteval, ext);
1689 }