GNU Linux-libre 5.4.274-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/sections.h>
21 #include <asm/cachetype.h>
22 #include <asm/fixmap.h>
23 #include <asm/sections.h>
24 #include <asm/setup.h>
25 #include <asm/smp_plat.h>
26 #include <asm/tlb.h>
27 #include <asm/highmem.h>
28 #include <asm/system_info.h>
29 #include <asm/traps.h>
30 #include <asm/procinfo.h>
31 #include <asm/memory.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 pgprot_t pgprot_hyp_device;
69 pgprot_t pgprot_s2;
70 pgprot_t pgprot_s2_device;
71
72 EXPORT_SYMBOL(pgprot_user);
73 EXPORT_SYMBOL(pgprot_kernel);
74
75 struct cachepolicy {
76         const char      policy[16];
77         unsigned int    cr_mask;
78         pmdval_t        pmd;
79         pteval_t        pte;
80         pteval_t        pte_s2;
81 };
82
83 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
84 #define s2_policy(policy)       policy
85 #else
86 #define s2_policy(policy)       0
87 #endif
88
89 unsigned long kimage_voffset __ro_after_init;
90
91 static struct cachepolicy cache_policies[] __initdata = {
92         {
93                 .policy         = "uncached",
94                 .cr_mask        = CR_W|CR_C,
95                 .pmd            = PMD_SECT_UNCACHED,
96                 .pte            = L_PTE_MT_UNCACHED,
97                 .pte_s2         = s2_policy(L_PTE_S2_MT_UNCACHED),
98         }, {
99                 .policy         = "buffered",
100                 .cr_mask        = CR_C,
101                 .pmd            = PMD_SECT_BUFFERED,
102                 .pte            = L_PTE_MT_BUFFERABLE,
103                 .pte_s2         = s2_policy(L_PTE_S2_MT_UNCACHED),
104         }, {
105                 .policy         = "writethrough",
106                 .cr_mask        = 0,
107                 .pmd            = PMD_SECT_WT,
108                 .pte            = L_PTE_MT_WRITETHROUGH,
109                 .pte_s2         = s2_policy(L_PTE_S2_MT_WRITETHROUGH),
110         }, {
111                 .policy         = "writeback",
112                 .cr_mask        = 0,
113                 .pmd            = PMD_SECT_WB,
114                 .pte            = L_PTE_MT_WRITEBACK,
115                 .pte_s2         = s2_policy(L_PTE_S2_MT_WRITEBACK),
116         }, {
117                 .policy         = "writealloc",
118                 .cr_mask        = 0,
119                 .pmd            = PMD_SECT_WBWA,
120                 .pte            = L_PTE_MT_WRITEALLOC,
121                 .pte_s2         = s2_policy(L_PTE_S2_MT_WRITEBACK),
122         }
123 };
124
125 #ifdef CONFIG_CPU_CP15
126 static unsigned long initial_pmd_value __initdata = 0;
127
128 /*
129  * Initialise the cache_policy variable with the initial state specified
130  * via the "pmd" value.  This is used to ensure that on ARMv6 and later,
131  * the C code sets the page tables up with the same policy as the head
132  * assembly code, which avoids an illegal state where the TLBs can get
133  * confused.  See comments in early_cachepolicy() for more information.
134  */
135 void __init init_default_cache_policy(unsigned long pmd)
136 {
137         int i;
138
139         initial_pmd_value = pmd;
140
141         pmd &= PMD_SECT_CACHE_MASK;
142
143         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(cache_policies); i++)
144                 if (cache_policies[i].pmd == pmd) {
145                         cachepolicy = i;
146                         break;
147                 }
148
149         if (i == ARRAY_SIZE(cache_policies))
150                 pr_err("ERROR: could not find cache policy\n");
151 }
152
153 /*
154  * These are useful for identifying cache coherency problems by allowing
155  * the cache or the cache and writebuffer to be turned off.  (Note: the
156  * write buffer should not be on and the cache off).
157  */
158 static int __init early_cachepolicy(char *p)
159 {
160         int i, selected = -1;
161
162         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(cache_policies); i++) {
163                 int len = strlen(cache_policies[i].policy);
164
165                 if (memcmp(p, cache_policies[i].policy, len) == 0) {
166                         selected = i;
167                         break;
168                 }
169         }
170
171         if (selected == -1)
172                 pr_err("ERROR: unknown or unsupported cache policy\n");
173
174         /*
175          * This restriction is partly to do with the way we boot; it is
176          * unpredictable to have memory mapped using two different sets of
177          * memory attributes (shared, type, and cache attribs).  We can not
178          * change these attributes once the initial assembly has setup the
179          * page tables.
180          */
181         if (cpu_architecture() >= CPU_ARCH_ARMv6 && selected != cachepolicy) {
182                 pr_warn("Only cachepolicy=%s supported on ARMv6 and later\n",
183                         cache_policies[cachepolicy].policy);
184                 return 0;
185         }
186
187         if (selected != cachepolicy) {
188                 unsigned long cr = __clear_cr(cache_policies[selected].cr_mask);
189                 cachepolicy = selected;
190                 flush_cache_all();
191                 set_cr(cr);
192         }
193         return 0;
194 }
195 early_param("cachepolicy", early_cachepolicy);
196
197 static int __init early_nocache(char *__unused)
198 {
199         char *p = "buffered";
200         pr_warn("nocache is deprecated; use cachepolicy=%s\n", p);
201         early_cachepolicy(p);
202         return 0;
203 }
204 early_param("nocache", early_nocache);
205
206 static int __init early_nowrite(char *__unused)
207 {
208         char *p = "uncached";
209         pr_warn("nowb is deprecated; use cachepolicy=%s\n", p);
210         early_cachepolicy(p);
211         return 0;
212 }
213 early_param("nowb", early_nowrite);
214
215 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
216 static int __init early_ecc(char *p)
217 {
218         if (memcmp(p, "on", 2) == 0)
219                 ecc_mask = PMD_PROTECTION;
220         else if (memcmp(p, "off", 3) == 0)
221                 ecc_mask = 0;
222         return 0;
223 }
224 early_param("ecc", early_ecc);
225 #endif
226
227 #else /* ifdef CONFIG_CPU_CP15 */
228
229 static int __init early_cachepolicy(char *p)
230 {
231         pr_warn("cachepolicy kernel parameter not supported without cp15\n");
232         return 0;
233 }
234 early_param("cachepolicy", early_cachepolicy);
235
236 static int __init noalign_setup(char *__unused)
237 {
238         pr_warn("noalign kernel parameter not supported without cp15\n");
239         return 1;
240 }
241 __setup("noalign", noalign_setup);
242
243 #endif /* ifdef CONFIG_CPU_CP15 / else */
244
245 #define PROT_PTE_DEVICE         L_PTE_PRESENT|L_PTE_YOUNG|L_PTE_DIRTY|L_PTE_XN
246 #define PROT_PTE_S2_DEVICE      PROT_PTE_DEVICE
247 #define PROT_SECT_DEVICE        PMD_TYPE_SECT|PMD_SECT_AP_WRITE
248
249 static struct mem_type mem_types[] __ro_after_init = {
250         [MT_DEVICE] = {           /* Strongly ordered / ARMv6 shared device */
251                 .prot_pte       = PROT_PTE_DEVICE | L_PTE_MT_DEV_SHARED |
252                                   L_PTE_SHARED,
253                 .prot_pte_s2    = s2_policy(PROT_PTE_S2_DEVICE) |
254                                   s2_policy(L_PTE_S2_MT_DEV_SHARED) |
255                                   L_PTE_SHARED,
256                 .prot_l1        = PMD_TYPE_TABLE,
257                 .prot_sect      = PROT_SECT_DEVICE | PMD_SECT_S,
258                 .domain         = DOMAIN_IO,
259         },
260         [MT_DEVICE_NONSHARED] = { /* ARMv6 non-shared device */
261                 .prot_pte       = PROT_PTE_DEVICE | L_PTE_MT_DEV_NONSHARED,
262                 .prot_l1        = PMD_TYPE_TABLE,
263                 .prot_sect      = PROT_SECT_DEVICE,
264                 .domain         = DOMAIN_IO,
265         },
266         [MT_DEVICE_CACHED] = {    /* ioremap_cached */
267                 .prot_pte       = PROT_PTE_DEVICE | L_PTE_MT_DEV_CACHED,
268                 .prot_l1        = PMD_TYPE_TABLE,
269                 .prot_sect      = PROT_SECT_DEVICE | PMD_SECT_WB,
270                 .domain         = DOMAIN_IO,
271         },
272         [MT_DEVICE_WC] = {      /* ioremap_wc */
273                 .prot_pte       = PROT_PTE_DEVICE | L_PTE_MT_DEV_WC,
274                 .prot_l1        = PMD_TYPE_TABLE,
275                 .prot_sect      = PROT_SECT_DEVICE,
276                 .domain         = DOMAIN_IO,
277         },
278         [MT_UNCACHED] = {
279                 .prot_pte       = PROT_PTE_DEVICE,
280                 .prot_l1        = PMD_TYPE_TABLE,
281                 .prot_sect      = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_XN,
282                 .domain         = DOMAIN_IO,
283         },
284         [MT_CACHECLEAN] = {
285                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_XN,
286                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
287         },
288 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
289         [MT_MINICLEAN] = {
290                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_XN | PMD_SECT_MINICACHE,
291                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
292         },
293 #endif
294         [MT_LOW_VECTORS] = {
295                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
296                                 L_PTE_RDONLY,
297                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
298                 .domain    = DOMAIN_VECTORS,
299         },
300         [MT_HIGH_VECTORS] = {
301                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
302                                 L_PTE_USER | L_PTE_RDONLY,
303                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
304                 .domain    = DOMAIN_VECTORS,
305         },
306         [MT_MEMORY_RWX] = {
307                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY,
308                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
309                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_AP_WRITE,
310                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
311         },
312         [MT_MEMORY_RW] = {
313                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
314                              L_PTE_XN,
315                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
316                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_AP_WRITE,
317                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
318         },
319         [MT_MEMORY_RO] = {
320                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
321                              L_PTE_XN | L_PTE_RDONLY,
322                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
323 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
324                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | L_PMD_SECT_RDONLY | PMD_SECT_AP2,
325 #else
326                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT,
327 #endif
328                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
329         },
330         [MT_ROM] = {
331                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT,
332                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
333         },
334         [MT_MEMORY_RWX_NONCACHED] = {
335                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
336                                 L_PTE_MT_BUFFERABLE,
337                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
338                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_AP_WRITE,
339                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
340         },
341         [MT_MEMORY_RW_DTCM] = {
342                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
343                                 L_PTE_XN,
344                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
345                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_XN,
346                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
347         },
348         [MT_MEMORY_RWX_ITCM] = {
349                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY,
350                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
351                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
352         },
353         [MT_MEMORY_RW_SO] = {
354                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
355                                 L_PTE_MT_UNCACHED | L_PTE_XN,
356                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
357                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_AP_WRITE | PMD_SECT_S |
358                                 PMD_SECT_UNCACHED | PMD_SECT_XN,
359                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
360         },
361         [MT_MEMORY_DMA_READY] = {
362                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
363                                 L_PTE_XN,
364                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
365                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
366         },
367 };
368
369 const struct mem_type *get_mem_type(unsigned int type)
370 {
371         return type < ARRAY_SIZE(mem_types) ? &mem_types[type] : NULL;
372 }
373 EXPORT_SYMBOL(get_mem_type);
374
375 static pte_t *(*pte_offset_fixmap)(pmd_t *dir, unsigned long addr);
376
377 static pte_t bm_pte[PTRS_PER_PTE + PTE_HWTABLE_PTRS]
378         __aligned(PTE_HWTABLE_OFF + PTE_HWTABLE_SIZE) __initdata;
379
380 static pte_t * __init pte_offset_early_fixmap(pmd_t *dir, unsigned long addr)
381 {
382         return &bm_pte[pte_index(addr)];
383 }
384
385 static pte_t *pte_offset_late_fixmap(pmd_t *dir, unsigned long addr)
386 {
387         return pte_offset_kernel(dir, addr);
388 }
389
390 static inline pmd_t * __init fixmap_pmd(unsigned long addr)
391 {
392         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
393         pud_t *pud = pud_offset(pgd, addr);
394         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
395
396         return pmd;
397 }
398
399 void __init early_fixmap_init(void)
400 {
401         pmd_t *pmd;
402
403         /*
404          * The early fixmap range spans multiple pmds, for which
405          * we are not prepared:
406          */
407         BUILD_BUG_ON((__fix_to_virt(__end_of_early_ioremap_region) >> PMD_SHIFT)
408                      != FIXADDR_TOP >> PMD_SHIFT);
409
410         pmd = fixmap_pmd(FIXADDR_TOP);
411         pmd_populate_kernel(&init_mm, pmd, bm_pte);
412
413         pte_offset_fixmap = pte_offset_early_fixmap;
414 }
415
416 /*
417  * To avoid TLB flush broadcasts, this uses local_flush_tlb_kernel_range().
418  * As a result, this can only be called with preemption disabled, as under
419  * stop_machine().
420  */
421 void __set_fixmap(enum fixed_addresses idx, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
422 {
423         unsigned long vaddr = __fix_to_virt(idx);
424         pte_t *pte = pte_offset_fixmap(pmd_off_k(vaddr), vaddr);
425
426         /* Make sure fixmap region does not exceed available allocation. */
427         BUILD_BUG_ON(FIXADDR_START + (__end_of_fixed_addresses * PAGE_SIZE) >
428                      FIXADDR_END);
429         BUG_ON(idx >= __end_of_fixed_addresses);
430
431         /* We support only device mappings before pgprot_kernel is set. */
432         if (WARN_ON(pgprot_val(prot) != pgprot_val(FIXMAP_PAGE_IO) &&
433                     pgprot_val(prot) && pgprot_val(pgprot_kernel) == 0))
434                 return;
435
436         if (pgprot_val(prot))
437                 set_pte_at(NULL, vaddr, pte,
438                         pfn_pte(phys >> PAGE_SHIFT, prot));
439         else
440                 pte_clear(NULL, vaddr, pte);
441         local_flush_tlb_kernel_range(vaddr, vaddr + PAGE_SIZE);
442 }
443
444 /*
445  * Adjust the PMD section entries according to the CPU in use.
446  */
447 static void __init build_mem_type_table(void)
448 {
449         struct cachepolicy *cp;
450         unsigned int cr = get_cr();
451         pteval_t user_pgprot, kern_pgprot, vecs_pgprot;
452         pteval_t hyp_device_pgprot, s2_pgprot, s2_device_pgprot;
453         int cpu_arch = cpu_architecture();
454         int i;
455
456         if (cpu_arch < CPU_ARCH_ARMv6) {
457 #if defined(CONFIG_CPU_DCACHE_DISABLE)
458                 if (cachepolicy > CPOLICY_BUFFERED)
459                         cachepolicy = CPOLICY_BUFFERED;
460 #elif defined(CONFIG_CPU_DCACHE_WRITETHROUGH)
461                 if (cachepolicy > CPOLICY_WRITETHROUGH)
462                         cachepolicy = CPOLICY_WRITETHROUGH;
463 #endif
464         }
465         if (cpu_arch < CPU_ARCH_ARMv5) {
466                 if (cachepolicy >= CPOLICY_WRITEALLOC)
467                         cachepolicy = CPOLICY_WRITEBACK;
468                 ecc_mask = 0;
469         }
470
471         if (is_smp()) {
472                 if (cachepolicy != CPOLICY_WRITEALLOC) {
473                         pr_warn("Forcing write-allocate cache policy for SMP\n");
474                         cachepolicy = CPOLICY_WRITEALLOC;
475                 }
476                 if (!(initial_pmd_value & PMD_SECT_S)) {
477                         pr_warn("Forcing shared mappings for SMP\n");
478                         initial_pmd_value |= PMD_SECT_S;
479                 }
480         }
481
482         /*
483          * Strip out features not present on earlier architectures.
484          * Pre-ARMv5 CPUs don't have TEX bits.  Pre-ARMv6 CPUs or those
485          * without extended page tables don't have the 'Shared' bit.
486          */
487         if (cpu_arch < CPU_ARCH_ARMv5)
488                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mem_types); i++)
489                         mem_types[i].prot_sect &= ~PMD_SECT_TEX(7);
490         if ((cpu_arch < CPU_ARCH_ARMv6 || !(cr & CR_XP)) && !cpu_is_xsc3())
491                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mem_types); i++)
492                         mem_types[i].prot_sect &= ~PMD_SECT_S;
493
494         /*
495          * ARMv5 and lower, bit 4 must be set for page tables (was: cache
496          * "update-able on write" bit on ARM610).  However, Xscale and
497          * Xscale3 require this bit to be cleared.
498          */
499         if (cpu_is_xscale_family()) {
500                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mem_types); i++) {
501                         mem_types[i].prot_sect &= ~PMD_BIT4;
502                         mem_types[i].prot_l1 &= ~PMD_BIT4;
503                 }
504         } else if (cpu_arch < CPU_ARCH_ARMv6) {
505                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mem_types); i++) {
506                         if (mem_types[i].prot_l1)
507                                 mem_types[i].prot_l1 |= PMD_BIT4;
508                         if (mem_types[i].prot_sect)
509                                 mem_types[i].prot_sect |= PMD_BIT4;
510                 }
511         }
512
513         /*
514          * Mark the device areas according to the CPU/architecture.
515          */
516         if (cpu_is_xsc3() || (cpu_arch >= CPU_ARCH_ARMv6 && (cr & CR_XP))) {
517                 if (!cpu_is_xsc3()) {
518                         /*
519                          * Mark device regions on ARMv6+ as execute-never
520                          * to prevent speculative instruction fetches.
521                          */
522                         mem_types[MT_DEVICE].prot_sect |= PMD_SECT_XN;
523                         mem_types[MT_DEVICE_NONSHARED].prot_sect |= PMD_SECT_XN;
524                         mem_types[MT_DEVICE_CACHED].prot_sect |= PMD_SECT_XN;
525                         mem_types[MT_DEVICE_WC].prot_sect |= PMD_SECT_XN;
526
527                         /* Also setup NX memory mapping */
528                         mem_types[MT_MEMORY_RW].prot_sect |= PMD_SECT_XN;
529                         mem_types[MT_MEMORY_RO].prot_sect |= PMD_SECT_XN;
530                 }
531                 if (cpu_arch >= CPU_ARCH_ARMv7 && (cr & CR_TRE)) {
532                         /*
533                          * For ARMv7 with TEX remapping,
534                          * - shared device is SXCB=1100
535                          * - nonshared device is SXCB=0100
536                          * - write combine device mem is SXCB=0001
537                          * (Uncached Normal memory)
538                          */
539                         mem_types[MT_DEVICE].prot_sect |= PMD_SECT_TEX(1);
540                         mem_types[MT_DEVICE_NONSHARED].prot_sect |= PMD_SECT_TEX(1);
541                         mem_types[MT_DEVICE_WC].prot_sect |= PMD_SECT_BUFFERABLE;
542                 } else if (cpu_is_xsc3()) {
543                         /*
544                          * For Xscale3,
545                          * - shared device is TEXCB=00101
546                          * - nonshared device is TEXCB=01000
547                          * - write combine device mem is TEXCB=00100
548                          * (Inner/Outer Uncacheable in xsc3 parlance)
549                          */
550                         mem_types[MT_DEVICE].prot_sect |= PMD_SECT_TEX(1) | PMD_SECT_BUFFERED;
551                         mem_types[MT_DEVICE_NONSHARED].prot_sect |= PMD_SECT_TEX(2);
552                         mem_types[MT_DEVICE_WC].prot_sect |= PMD_SECT_TEX(1);
553                 } else {
554                         /*
555                          * For ARMv6 and ARMv7 without TEX remapping,
556                          * - shared device is TEXCB=00001
557                          * - nonshared device is TEXCB=01000
558                          * - write combine device mem is TEXCB=00100
559                          * (Uncached Normal in ARMv6 parlance).
560                          */
561                         mem_types[MT_DEVICE].prot_sect |= PMD_SECT_BUFFERED;
562                         mem_types[MT_DEVICE_NONSHARED].prot_sect |= PMD_SECT_TEX(2);
563                         mem_types[MT_DEVICE_WC].prot_sect |= PMD_SECT_TEX(1);
564                 }
565         } else {
566                 /*
567                  * On others, write combining is "Uncached/Buffered"
568                  */
569                 mem_types[MT_DEVICE_WC].prot_sect |= PMD_SECT_BUFFERABLE;
570         }
571
572         /*
573          * Now deal with the memory-type mappings
574          */
575         cp = &cache_policies[cachepolicy];
576         vecs_pgprot = kern_pgprot = user_pgprot = cp->pte;
577         s2_pgprot = cp->pte_s2;
578         hyp_device_pgprot = mem_types[MT_DEVICE].prot_pte;
579         s2_device_pgprot = mem_types[MT_DEVICE].prot_pte_s2;
580
581 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
582         /*
583          * We don't use domains on ARMv6 (since this causes problems with
584          * v6/v7 kernels), so we must use a separate memory type for user
585          * r/o, kernel r/w to map the vectors page.
586          */
587         if (cpu_arch == CPU_ARCH_ARMv6)
588                 vecs_pgprot |= L_PTE_MT_VECTORS;
589
590         /*
591          * Check is it with support for the PXN bit
592          * in the Short-descriptor translation table format descriptors.
593          */
594         if (cpu_arch == CPU_ARCH_ARMv7 &&
595                 (read_cpuid_ext(CPUID_EXT_MMFR0) & 0xF) >= 4) {
596                 user_pmd_table |= PMD_PXNTABLE;
597         }
598 #endif
599
600         /*
601          * ARMv6 and above have extended page tables.
602          */
603         if (cpu_arch >= CPU_ARCH_ARMv6 && (cr & CR_XP)) {
604 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
605                 /*
606                  * Mark cache clean areas and XIP ROM read only
607                  * from SVC mode and no access from userspace.
608                  */
609                 mem_types[MT_ROM].prot_sect |= PMD_SECT_APX|PMD_SECT_AP_WRITE;
610                 mem_types[MT_MINICLEAN].prot_sect |= PMD_SECT_APX|PMD_SECT_AP_WRITE;
611                 mem_types[MT_CACHECLEAN].prot_sect |= PMD_SECT_APX|PMD_SECT_AP_WRITE;
612                 mem_types[MT_MEMORY_RO].prot_sect |= PMD_SECT_APX|PMD_SECT_AP_WRITE;
613 #endif
614
615                 /*
616                  * If the initial page tables were created with the S bit
617                  * set, then we need to do the same here for the same
618                  * reasons given in early_cachepolicy().
619                  */
620                 if (initial_pmd_value & PMD_SECT_S) {
621                         user_pgprot |= L_PTE_SHARED;
622                         kern_pgprot |= L_PTE_SHARED;
623                         vecs_pgprot |= L_PTE_SHARED;
624                         s2_pgprot |= L_PTE_SHARED;
625                         mem_types[MT_DEVICE_WC].prot_sect |= PMD_SECT_S;
626                         mem_types[MT_DEVICE_WC].prot_pte |= L_PTE_SHARED;
627                         mem_types[MT_DEVICE_CACHED].prot_sect |= PMD_SECT_S;
628                         mem_types[MT_DEVICE_CACHED].prot_pte |= L_PTE_SHARED;
629                         mem_types[MT_MEMORY_RWX].prot_sect |= PMD_SECT_S;
630                         mem_types[MT_MEMORY_RWX].prot_pte |= L_PTE_SHARED;
631                         mem_types[MT_MEMORY_RW].prot_sect |= PMD_SECT_S;
632                         mem_types[MT_MEMORY_RW].prot_pte |= L_PTE_SHARED;
633                         mem_types[MT_MEMORY_RO].prot_sect |= PMD_SECT_S;
634                         mem_types[MT_MEMORY_RO].prot_pte |= L_PTE_SHARED;
635                         mem_types[MT_MEMORY_DMA_READY].prot_pte |= L_PTE_SHARED;
636                         mem_types[MT_MEMORY_RWX_NONCACHED].prot_sect |= PMD_SECT_S;
637                         mem_types[MT_MEMORY_RWX_NONCACHED].prot_pte |= L_PTE_SHARED;
638                 }
639         }
640
641         /*
642          * Non-cacheable Normal - intended for memory areas that must
643          * not cause dirty cache line writebacks when used
644          */
645         if (cpu_arch >= CPU_ARCH_ARMv6) {
646                 if (cpu_arch >= CPU_ARCH_ARMv7 && (cr & CR_TRE)) {
647                         /* Non-cacheable Normal is XCB = 001 */
648                         mem_types[MT_MEMORY_RWX_NONCACHED].prot_sect |=
649                                 PMD_SECT_BUFFERED;
650                 } else {
651                         /* For both ARMv6 and non-TEX-remapping ARMv7 */
652                         mem_types[MT_MEMORY_RWX_NONCACHED].prot_sect |=
653                                 PMD_SECT_TEX(1);
654                 }
655         } else {
656                 mem_types[MT_MEMORY_RWX_NONCACHED].prot_sect |= PMD_SECT_BUFFERABLE;
657         }
658
659 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
660         /*
661          * Do not generate access flag faults for the kernel mappings.
662          */
663         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mem_types); i++) {
664                 mem_types[i].prot_pte |= PTE_EXT_AF;
665                 if (mem_types[i].prot_sect)
666                         mem_types[i].prot_sect |= PMD_SECT_AF;
667         }
668         kern_pgprot |= PTE_EXT_AF;
669         vecs_pgprot |= PTE_EXT_AF;
670
671         /*
672          * Set PXN for user mappings
673          */
674         user_pgprot |= PTE_EXT_PXN;
675 #endif
676
677         for (i = 0; i < 16; i++) {
678                 pteval_t v = pgprot_val(protection_map[i]);
679                 protection_map[i] = __pgprot(v | user_pgprot);
680         }
681
682         mem_types[MT_LOW_VECTORS].prot_pte |= vecs_pgprot;
683         mem_types[MT_HIGH_VECTORS].prot_pte |= vecs_pgprot;
684
685         pgprot_user   = __pgprot(L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | user_pgprot);
686         pgprot_kernel = __pgprot(L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG |
687                                  L_PTE_DIRTY | kern_pgprot);
688         pgprot_s2  = __pgprot(L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | s2_pgprot);
689         pgprot_s2_device  = __pgprot(s2_device_pgprot);
690         pgprot_hyp_device  = __pgprot(hyp_device_pgprot);
691
692         mem_types[MT_LOW_VECTORS].prot_l1 |= ecc_mask;
693         mem_types[MT_HIGH_VECTORS].prot_l1 |= ecc_mask;
694         mem_types[MT_MEMORY_RWX].prot_sect |= ecc_mask | cp->pmd;
695         mem_types[MT_MEMORY_RWX].prot_pte |= kern_pgprot;
696         mem_types[MT_MEMORY_RW].prot_sect |= ecc_mask | cp->pmd;
697         mem_types[MT_MEMORY_RW].prot_pte |= kern_pgprot;
698         mem_types[MT_MEMORY_RO].prot_sect |= ecc_mask | cp->pmd;
699         mem_types[MT_MEMORY_RO].prot_pte |= kern_pgprot;
700         mem_types[MT_MEMORY_DMA_READY].prot_pte |= kern_pgprot;
701         mem_types[MT_MEMORY_RWX_NONCACHED].prot_sect |= ecc_mask;
702         mem_types[MT_ROM].prot_sect |= cp->pmd;
703
704         switch (cp->pmd) {
705         case PMD_SECT_WT:
706                 mem_types[MT_CACHECLEAN].prot_sect |= PMD_SECT_WT;
707                 break;
708         case PMD_SECT_WB:
709         case PMD_SECT_WBWA:
710                 mem_types[MT_CACHECLEAN].prot_sect |= PMD_SECT_WB;
711                 break;
712         }
713         pr_info("Memory policy: %sData cache %s\n",
714                 ecc_mask ? "ECC enabled, " : "", cp->policy);
715
716         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mem_types); i++) {
717                 struct mem_type *t = &mem_types[i];
718                 if (t->prot_l1)
719                         t->prot_l1 |= PMD_DOMAIN(t->domain);
720                 if (t->prot_sect)
721                         t->prot_sect |= PMD_DOMAIN(t->domain);
722         }
723 }
724
725 #ifdef CONFIG_ARM_DMA_MEM_BUFFERABLE
726 pgprot_t phys_mem_access_prot(struct file *file, unsigned long pfn,
727                               unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
728 {
729         if (!pfn_valid(pfn))
730                 return pgprot_noncached(vma_prot);
731         else if (file->f_flags & O_SYNC)
732                 return pgprot_writecombine(vma_prot);
733         return vma_prot;
734 }
735 EXPORT_SYMBOL(phys_mem_access_prot);
736 #endif
737
738 #define vectors_base()  (vectors_high() ? 0xffff0000 : 0)
739
740 static void __init *early_alloc(unsigned long sz)
741 {
742         void *ptr = memblock_alloc(sz, sz);
743
744         if (!ptr)
745                 panic("%s: Failed to allocate %lu bytes align=0x%lx\n",
746                       __func__, sz, sz);
747
748         return ptr;
749 }
750
751 static void *__init late_alloc(unsigned long sz)
752 {
753         void *ptr = (void *)__get_free_pages(GFP_PGTABLE_KERNEL, get_order(sz));
754
755         if (!ptr || !pgtable_pte_page_ctor(virt_to_page(ptr)))
756                 BUG();
757         return ptr;
758 }
759
760 static pte_t * __init arm_pte_alloc(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
761                                 unsigned long prot,
762                                 void *(*alloc)(unsigned long sz))
763 {
764         if (pmd_none(*pmd)) {
765                 pte_t *pte = alloc(PTE_HWTABLE_OFF + PTE_HWTABLE_SIZE);
766                 __pmd_populate(pmd, __pa(pte), prot);
767         }
768         BUG_ON(pmd_bad(*pmd));
769         return pte_offset_kernel(pmd, addr);
770 }
771
772 static pte_t * __init early_pte_alloc(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
773                                       unsigned long prot)
774 {
775         return arm_pte_alloc(pmd, addr, prot, early_alloc);
776 }
777
778 static void __init alloc_init_pte(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
779                                   unsigned long end, unsigned long pfn,
780                                   const struct mem_type *type,
781                                   void *(*alloc)(unsigned long sz),
782                                   bool ng)
783 {
784         pte_t *pte = arm_pte_alloc(pmd, addr, type->prot_l1, alloc);
785         do {
786                 set_pte_ext(pte, pfn_pte(pfn, __pgprot(type->prot_pte)),
787                             ng ? PTE_EXT_NG : 0);
788                 pfn++;
789         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
790 }
791
792 static void __init __map_init_section(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
793                         unsigned long end, phys_addr_t phys,
794                         const struct mem_type *type, bool ng)
795 {
796         pmd_t *p = pmd;
797
798 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
799         /*
800          * In classic MMU format, puds and pmds are folded in to
801          * the pgds. pmd_offset gives the PGD entry. PGDs refer to a
802          * group of L1 entries making up one logical pointer to
803          * an L2 table (2MB), where as PMDs refer to the individual
804          * L1 entries (1MB). Hence increment to get the correct
805          * offset for odd 1MB sections.
806          * (See arch/arm/include/asm/pgtable-2level.h)
807          */
808         if (addr & SECTION_SIZE)
809                 pmd++;
810 #endif
811         do {
812                 *pmd = __pmd(phys | type->prot_sect | (ng ? PMD_SECT_nG : 0));
813                 phys += SECTION_SIZE;
814         } while (pmd++, addr += SECTION_SIZE, addr != end);
815
816         flush_pmd_entry(p);
817 }
818
819 static void __init alloc_init_pmd(pud_t *pud, 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         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
825         unsigned long next;
826
827         do {
828                 /*
829                  * With LPAE, we must loop over to map
830                  * all the pmds for the given range.
831                  */
832                 next = pmd_addr_end(addr, end);
833
834                 /*
835                  * Try a section mapping - addr, next and phys must all be
836                  * aligned to a section boundary.
837                  */
838                 if (type->prot_sect &&
839                                 ((addr | next | phys) & ~SECTION_MASK) == 0) {
840                         __map_init_section(pmd, addr, next, phys, type, ng);
841                 } else {
842                         alloc_init_pte(pmd, addr, next,
843                                        __phys_to_pfn(phys), type, alloc, ng);
844                 }
845
846                 phys += next - addr;
847
848         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
849 }
850
851 static void __init alloc_init_pud(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
852                                   unsigned long end, phys_addr_t phys,
853                                   const struct mem_type *type,
854                                   void *(*alloc)(unsigned long sz), bool ng)
855 {
856         pud_t *pud = pud_offset(pgd, addr);
857         unsigned long next;
858
859         do {
860                 next = pud_addr_end(addr, end);
861                 alloc_init_pmd(pud, addr, next, phys, type, alloc, ng);
862                 phys += next - addr;
863         } while (pud++, addr = next, addr != end);
864 }
865
866 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
867 static void __init create_36bit_mapping(struct mm_struct *mm,
868                                         struct map_desc *md,
869                                         const struct mem_type *type,
870                                         bool ng)
871 {
872         unsigned long addr, length, end;
873         phys_addr_t phys;
874         pgd_t *pgd;
875
876         addr = md->virtual;
877         phys = __pfn_to_phys(md->pfn);
878         length = PAGE_ALIGN(md->length);
879
880         if (!(cpu_architecture() >= CPU_ARCH_ARMv6 || cpu_is_xsc3())) {
881                 pr_err("MM: CPU does not support supersection mapping for 0x%08llx at 0x%08lx\n",
882                        (long long)__pfn_to_phys((u64)md->pfn), addr);
883                 return;
884         }
885
886         /* N.B. ARMv6 supersections are only defined to work with domain 0.
887          *      Since domain assignments can in fact be arbitrary, the
888          *      'domain == 0' check below is required to insure that ARMv6
889          *      supersections are only allocated for domain 0 regardless
890          *      of the actual domain assignments in use.
891          */
892         if (type->domain) {
893                 pr_err("MM: invalid domain in supersection mapping for 0x%08llx at 0x%08lx\n",
894                        (long long)__pfn_to_phys((u64)md->pfn), addr);
895                 return;
896         }
897
898         if ((addr | length | __pfn_to_phys(md->pfn)) & ~SUPERSECTION_MASK) {
899                 pr_err("MM: cannot create mapping for 0x%08llx at 0x%08lx invalid alignment\n",
900                        (long long)__pfn_to_phys((u64)md->pfn), addr);
901                 return;
902         }
903
904         /*
905          * Shift bits [35:32] of address into bits [23:20] of PMD
906          * (See ARMv6 spec).
907          */
908         phys |= (((md->pfn >> (32 - PAGE_SHIFT)) & 0xF) << 20);
909
910         pgd = pgd_offset(mm, addr);
911         end = addr + length;
912         do {
913                 pud_t *pud = pud_offset(pgd, addr);
914                 pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
915                 int i;
916
917                 for (i = 0; i < 16; i++)
918                         *pmd++ = __pmd(phys | type->prot_sect | PMD_SECT_SUPER |
919                                        (ng ? PMD_SECT_nG : 0));
920
921                 addr += SUPERSECTION_SIZE;
922                 phys += SUPERSECTION_SIZE;
923                 pgd += SUPERSECTION_SIZE >> PGDIR_SHIFT;
924         } while (addr != end);
925 }
926 #endif  /* !CONFIG_ARM_LPAE */
927
928 static void __init __create_mapping(struct mm_struct *mm, struct map_desc *md,
929                                     void *(*alloc)(unsigned long sz),
930                                     bool ng)
931 {
932         unsigned long addr, length, end;
933         phys_addr_t phys;
934         const struct mem_type *type;
935         pgd_t *pgd;
936
937         type = &mem_types[md->type];
938
939 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
940         /*
941          * Catch 36-bit addresses
942          */
943         if (md->pfn >= 0x100000) {
944                 create_36bit_mapping(mm, md, type, ng);
945                 return;
946         }
947 #endif
948
949         addr = md->virtual & PAGE_MASK;
950         phys = __pfn_to_phys(md->pfn);
951         length = PAGE_ALIGN(md->length + (md->virtual & ~PAGE_MASK));
952
953         if (type->prot_l1 == 0 && ((addr | phys | length) & ~SECTION_MASK)) {
954                 pr_warn("BUG: map for 0x%08llx at 0x%08lx can not be mapped using pages, ignoring.\n",
955                         (long long)__pfn_to_phys(md->pfn), addr);
956                 return;
957         }
958
959         pgd = pgd_offset(mm, addr);
960         end = addr + length;
961         do {
962                 unsigned long next = pgd_addr_end(addr, end);
963
964                 alloc_init_pud(pgd, addr, next, phys, type, alloc, ng);
965
966                 phys += next - addr;
967                 addr = next;
968         } while (pgd++, addr != end);
969 }
970
971 /*
972  * Create the page directory entries and any necessary
973  * page tables for the mapping specified by `md'.  We
974  * are able to cope here with varying sizes and address
975  * offsets, and we take full advantage of sections and
976  * supersections.
977  */
978 static void __init create_mapping(struct map_desc *md)
979 {
980         if (md->virtual != vectors_base() && md->virtual < TASK_SIZE) {
981                 pr_warn("BUG: not creating mapping for 0x%08llx at 0x%08lx in user region\n",
982                         (long long)__pfn_to_phys((u64)md->pfn), md->virtual);
983                 return;
984         }
985
986         if (md->type == MT_DEVICE &&
987             md->virtual >= PAGE_OFFSET && md->virtual < FIXADDR_START &&
988             (md->virtual < VMALLOC_START || md->virtual >= VMALLOC_END)) {
989                 pr_warn("BUG: mapping for 0x%08llx at 0x%08lx out of vmalloc space\n",
990                         (long long)__pfn_to_phys((u64)md->pfn), md->virtual);
991         }
992
993         __create_mapping(&init_mm, md, early_alloc, false);
994 }
995
996 void __init create_mapping_late(struct mm_struct *mm, struct map_desc *md,
997                                 bool ng)
998 {
999 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
1000         pud_t *pud = pud_alloc(mm, pgd_offset(mm, md->virtual), md->virtual);
1001         if (WARN_ON(!pud))
1002                 return;
1003         pmd_alloc(mm, pud, 0);
1004 #endif
1005         __create_mapping(mm, md, late_alloc, ng);
1006 }
1007
1008 /*
1009  * Create the architecture specific mappings
1010  */
1011 void __init iotable_init(struct map_desc *io_desc, int nr)
1012 {
1013         struct map_desc *md;
1014         struct vm_struct *vm;
1015         struct static_vm *svm;
1016
1017         if (!nr)
1018                 return;
1019
1020         svm = memblock_alloc(sizeof(*svm) * nr, __alignof__(*svm));
1021         if (!svm)
1022                 panic("%s: Failed to allocate %zu bytes align=0x%zx\n",
1023                       __func__, sizeof(*svm) * nr, __alignof__(*svm));
1024
1025         for (md = io_desc; nr; md++, nr--) {
1026                 create_mapping(md);
1027
1028                 vm = &svm->vm;
1029                 vm->addr = (void *)(md->virtual & PAGE_MASK);
1030                 vm->size = PAGE_ALIGN(md->length + (md->virtual & ~PAGE_MASK));
1031                 vm->phys_addr = __pfn_to_phys(md->pfn);
1032                 vm->flags = VM_IOREMAP | VM_ARM_STATIC_MAPPING;
1033                 vm->flags |= VM_ARM_MTYPE(md->type);
1034                 vm->caller = iotable_init;
1035                 add_static_vm_early(svm++);
1036         }
1037 }
1038
1039 void __init vm_reserve_area_early(unsigned long addr, unsigned long size,
1040                                   void *caller)
1041 {
1042         struct vm_struct *vm;
1043         struct static_vm *svm;
1044
1045         svm = memblock_alloc(sizeof(*svm), __alignof__(*svm));
1046         if (!svm)
1047                 panic("%s: Failed to allocate %zu bytes align=0x%zx\n",
1048                       __func__, sizeof(*svm), __alignof__(*svm));
1049
1050         vm = &svm->vm;
1051         vm->addr = (void *)addr;
1052         vm->size = size;
1053         vm->flags = VM_IOREMAP | VM_ARM_EMPTY_MAPPING;
1054         vm->caller = caller;
1055         add_static_vm_early(svm);
1056 }
1057
1058 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
1059
1060 /*
1061  * The Linux PMD is made of two consecutive section entries covering 2MB
1062  * (see definition in include/asm/pgtable-2level.h).  However a call to
1063  * create_mapping() may optimize static mappings by using individual
1064  * 1MB section mappings.  This leaves the actual PMD potentially half
1065  * initialized if the top or bottom section entry isn't used, leaving it
1066  * open to problems if a subsequent ioremap() or vmalloc() tries to use
1067  * the virtual space left free by that unused section entry.
1068  *
1069  * Let's avoid the issue by inserting dummy vm entries covering the unused
1070  * PMD halves once the static mappings are in place.
1071  */
1072
1073 static void __init pmd_empty_section_gap(unsigned long addr)
1074 {
1075         vm_reserve_area_early(addr, SECTION_SIZE, pmd_empty_section_gap);
1076 }
1077
1078 static void __init fill_pmd_gaps(void)
1079 {
1080         struct static_vm *svm;
1081         struct vm_struct *vm;
1082         unsigned long addr, next = 0;
1083         pmd_t *pmd;
1084
1085         list_for_each_entry(svm, &static_vmlist, list) {
1086                 vm = &svm->vm;
1087                 addr = (unsigned long)vm->addr;
1088                 if (addr < next)
1089                         continue;
1090
1091                 /*
1092                  * Check if this vm starts on an odd section boundary.
1093                  * If so and the first section entry for this PMD is free
1094                  * then we block the corresponding virtual address.
1095                  */
1096                 if ((addr & ~PMD_MASK) == SECTION_SIZE) {
1097                         pmd = pmd_off_k(addr);
1098                         if (pmd_none(*pmd))
1099                                 pmd_empty_section_gap(addr & PMD_MASK);
1100                 }
1101
1102                 /*
1103                  * Then check if this vm ends on an odd section boundary.
1104                  * If so and the second section entry for this PMD is empty
1105                  * then we block the corresponding virtual address.
1106                  */
1107                 addr += vm->size;
1108                 if ((addr & ~PMD_MASK) == SECTION_SIZE) {
1109                         pmd = pmd_off_k(addr) + 1;
1110                         if (pmd_none(*pmd))
1111                                 pmd_empty_section_gap(addr);
1112                 }
1113
1114                 /* no need to look at any vm entry until we hit the next PMD */
1115                 next = (addr + PMD_SIZE - 1) & PMD_MASK;
1116         }
1117 }
1118
1119 #else
1120 #define fill_pmd_gaps() do { } while (0)
1121 #endif
1122
1123 #if defined(CONFIG_PCI) && !defined(CONFIG_NEED_MACH_IO_H)
1124 static void __init pci_reserve_io(void)
1125 {
1126         struct static_vm *svm;
1127
1128         svm = find_static_vm_vaddr((void *)PCI_IO_VIRT_BASE);
1129         if (svm)
1130                 return;
1131
1132         vm_reserve_area_early(PCI_IO_VIRT_BASE, SZ_2M, pci_reserve_io);
1133 }
1134 #else
1135 #define pci_reserve_io() do { } while (0)
1136 #endif
1137
1138 #ifdef CONFIG_DEBUG_LL
1139 void __init debug_ll_io_init(void)
1140 {
1141         struct map_desc map;
1142
1143         debug_ll_addr(&map.pfn, &map.virtual);
1144         if (!map.pfn || !map.virtual)
1145                 return;
1146         map.pfn = __phys_to_pfn(map.pfn);
1147         map.virtual &= PAGE_MASK;
1148         map.length = PAGE_SIZE;
1149         map.type = MT_DEVICE;
1150         iotable_init(&map, 1);
1151 }
1152 #endif
1153
1154 static void * __initdata vmalloc_min =
1155         (void *)(VMALLOC_END - (240 << 20) - VMALLOC_OFFSET);
1156
1157 /*
1158  * vmalloc=size forces the vmalloc area to be exactly 'size'
1159  * bytes. This can be used to increase (or decrease) the vmalloc
1160  * area - the default is 240m.
1161  */
1162 static int __init early_vmalloc(char *arg)
1163 {
1164         unsigned long vmalloc_reserve = memparse(arg, NULL);
1165
1166         if (vmalloc_reserve < SZ_16M) {
1167                 vmalloc_reserve = SZ_16M;
1168                 pr_warn("vmalloc area too small, limiting to %luMB\n",
1169                         vmalloc_reserve >> 20);
1170         }
1171
1172         if (vmalloc_reserve > VMALLOC_END - (PAGE_OFFSET + SZ_32M)) {
1173                 vmalloc_reserve = VMALLOC_END - (PAGE_OFFSET + SZ_32M);
1174                 pr_warn("vmalloc area is too big, limiting to %luMB\n",
1175                         vmalloc_reserve >> 20);
1176         }
1177
1178         vmalloc_min = (void *)(VMALLOC_END - vmalloc_reserve);
1179         return 0;
1180 }
1181 early_param("vmalloc", early_vmalloc);
1182
1183 phys_addr_t arm_lowmem_limit __initdata = 0;
1184
1185 void __init adjust_lowmem_bounds(void)
1186 {
1187         phys_addr_t memblock_limit = 0;
1188         u64 vmalloc_limit;
1189         struct memblock_region *reg;
1190         phys_addr_t lowmem_limit = 0;
1191
1192         /*
1193          * Let's use our own (unoptimized) equivalent of __pa() that is
1194          * not affected by wrap-arounds when sizeof(phys_addr_t) == 4.
1195          * The result is used as the upper bound on physical memory address
1196          * and may itself be outside the valid range for which phys_addr_t
1197          * and therefore __pa() is defined.
1198          */
1199         vmalloc_limit = (u64)(uintptr_t)vmalloc_min - PAGE_OFFSET + PHYS_OFFSET;
1200
1201         /*
1202          * The first usable region must be PMD aligned. Mark its start
1203          * as MEMBLOCK_NOMAP if it isn't
1204          */
1205         for_each_memblock(memory, reg) {
1206                 if (!memblock_is_nomap(reg)) {
1207                         if (!IS_ALIGNED(reg->base, PMD_SIZE)) {
1208                                 phys_addr_t len;
1209
1210                                 len = round_up(reg->base, PMD_SIZE) - reg->base;
1211                                 memblock_mark_nomap(reg->base, len);
1212                         }
1213                         break;
1214                 }
1215         }
1216
1217         for_each_memblock(memory, reg) {
1218                 phys_addr_t block_start = reg->base;
1219                 phys_addr_t block_end = reg->base + reg->size;
1220
1221                 if (memblock_is_nomap(reg))
1222                         continue;
1223
1224                 if (reg->base < vmalloc_limit) {
1225                         if (block_end > lowmem_limit)
1226                                 /*
1227                                  * Compare as u64 to ensure vmalloc_limit does
1228                                  * not get truncated. block_end should always
1229                                  * fit in phys_addr_t so there should be no
1230                                  * issue with assignment.
1231                                  */
1232                                 lowmem_limit = min_t(u64,
1233                                                          vmalloc_limit,
1234                                                          block_end);
1235
1236                         /*
1237                          * Find the first non-pmd-aligned page, and point
1238                          * memblock_limit at it. This relies on rounding the
1239                          * limit down to be pmd-aligned, which happens at the
1240                          * end of this function.
1241                          *
1242                          * With this algorithm, the start or end of almost any
1243                          * bank can be non-pmd-aligned. The only exception is
1244                          * that the start of the bank 0 must be section-
1245                          * aligned, since otherwise memory would need to be
1246                          * allocated when mapping the start of bank 0, which
1247                          * occurs before any free memory is mapped.
1248                          */
1249                         if (!memblock_limit) {
1250                                 if (!IS_ALIGNED(block_start, PMD_SIZE))
1251                                         memblock_limit = block_start;
1252                                 else if (!IS_ALIGNED(block_end, PMD_SIZE))
1253                                         memblock_limit = lowmem_limit;
1254                         }
1255
1256                 }
1257         }
1258
1259         arm_lowmem_limit = lowmem_limit;
1260
1261         high_memory = __va(arm_lowmem_limit - 1) + 1;
1262
1263         if (!memblock_limit)
1264                 memblock_limit = arm_lowmem_limit;
1265
1266         /*
1267          * Round the memblock limit down to a pmd size.  This
1268          * helps to ensure that we will allocate memory from the
1269          * last full pmd, which should be mapped.
1270          */
1271         memblock_limit = round_down(memblock_limit, PMD_SIZE);
1272
1273         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HIGHMEM) || cache_is_vipt_aliasing()) {
1274                 if (memblock_end_of_DRAM() > arm_lowmem_limit) {
1275                         phys_addr_t end = memblock_end_of_DRAM();
1276
1277                         pr_notice("Ignoring RAM at %pa-%pa\n",
1278                                   &memblock_limit, &end);
1279                         pr_notice("Consider using a HIGHMEM enabled kernel.\n");
1280
1281                         memblock_remove(memblock_limit, end - memblock_limit);
1282                 }
1283         }
1284
1285         memblock_set_current_limit(memblock_limit);
1286 }
1287
1288 static inline void prepare_page_table(void)
1289 {
1290         unsigned long addr;
1291         phys_addr_t end;
1292
1293         /*
1294          * Clear out all the mappings below the kernel image.
1295          */
1296         for (addr = 0; addr < MODULES_VADDR; addr += PMD_SIZE)
1297                 pmd_clear(pmd_off_k(addr));
1298
1299 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
1300         /* The XIP kernel is mapped in the module area -- skip over it */
1301         addr = ((unsigned long)_exiprom + PMD_SIZE - 1) & PMD_MASK;
1302 #endif
1303         for ( ; addr < PAGE_OFFSET; addr += PMD_SIZE)
1304                 pmd_clear(pmd_off_k(addr));
1305
1306         /*
1307          * Find the end of the first block of lowmem.
1308          */
1309         end = memblock.memory.regions[0].base + memblock.memory.regions[0].size;
1310         if (end >= arm_lowmem_limit)
1311                 end = arm_lowmem_limit;
1312
1313         /*
1314          * Clear out all the kernel space mappings, except for the first
1315          * memory bank, up to the vmalloc region.
1316          */
1317         for (addr = __phys_to_virt(end);
1318              addr < VMALLOC_START; addr += PMD_SIZE)
1319                 pmd_clear(pmd_off_k(addr));
1320 }
1321
1322 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
1323 /* the first page is reserved for pgd */
1324 #define SWAPPER_PG_DIR_SIZE     (PAGE_SIZE + \
1325                                  PTRS_PER_PGD * PTRS_PER_PMD * sizeof(pmd_t))
1326 #else
1327 #define SWAPPER_PG_DIR_SIZE     (PTRS_PER_PGD * sizeof(pgd_t))
1328 #endif
1329
1330 /*
1331  * Reserve the special regions of memory
1332  */
1333 void __init arm_mm_memblock_reserve(void)
1334 {
1335         /*
1336          * Reserve the page tables.  These are already in use,
1337          * and can only be in node 0.
1338          */
1339         memblock_reserve(__pa(swapper_pg_dir), SWAPPER_PG_DIR_SIZE);
1340
1341 #ifdef CONFIG_SA1111
1342         /*
1343          * Because of the SA1111 DMA bug, we want to preserve our
1344          * precious DMA-able memory...
1345          */
1346         memblock_reserve(PHYS_OFFSET, __pa(swapper_pg_dir) - PHYS_OFFSET);
1347 #endif
1348 }
1349
1350 /*
1351  * Set up the device mappings.  Since we clear out the page tables for all
1352  * mappings above VMALLOC_START, except early fixmap, we might remove debug
1353  * device mappings.  This means earlycon can be used to debug this function
1354  * Any other function or debugging method which may touch any device _will_
1355  * crash the kernel.
1356  */
1357 static void __init devicemaps_init(const struct machine_desc *mdesc)
1358 {
1359         struct map_desc map;
1360         unsigned long addr;
1361         void *vectors;
1362
1363         /*
1364          * Allocate the vector page early.
1365          */
1366         vectors = early_alloc(PAGE_SIZE * 2);
1367
1368         early_trap_init(vectors);
1369
1370         /*
1371          * Clear page table except top pmd used by early fixmaps
1372          */
1373         for (addr = VMALLOC_START; addr < (FIXADDR_TOP & PMD_MASK); addr += PMD_SIZE)
1374                 pmd_clear(pmd_off_k(addr));
1375
1376         if (__atags_pointer) {
1377                 /* create a read-only mapping of the device tree */
1378                 map.pfn = __phys_to_pfn(__atags_pointer & SECTION_MASK);
1379                 map.virtual = FDT_FIXED_BASE;
1380                 map.length = FDT_FIXED_SIZE;
1381                 map.type = MT_MEMORY_RO;
1382                 create_mapping(&map);
1383         }
1384
1385         /*
1386          * Map the kernel if it is XIP.
1387          * It is always first in the modulearea.
1388          */
1389 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
1390         map.pfn = __phys_to_pfn(CONFIG_XIP_PHYS_ADDR & SECTION_MASK);
1391         map.virtual = MODULES_VADDR;
1392         map.length = ((unsigned long)_exiprom - map.virtual + ~SECTION_MASK) & SECTION_MASK;
1393         map.type = MT_ROM;
1394         create_mapping(&map);
1395 #endif
1396
1397         /*
1398          * Map the cache flushing regions.
1399          */
1400 #ifdef FLUSH_BASE
1401         map.pfn = __phys_to_pfn(FLUSH_BASE_PHYS);
1402         map.virtual = FLUSH_BASE;
1403         map.length = SZ_1M;
1404         map.type = MT_CACHECLEAN;
1405         create_mapping(&map);
1406 #endif
1407 #ifdef FLUSH_BASE_MINICACHE
1408         map.pfn = __phys_to_pfn(FLUSH_BASE_PHYS + SZ_1M);
1409         map.virtual = FLUSH_BASE_MINICACHE;
1410         map.length = SZ_1M;
1411         map.type = MT_MINICLEAN;
1412         create_mapping(&map);
1413 #endif
1414
1415         /*
1416          * Create a mapping for the machine vectors at the high-vectors
1417          * location (0xffff0000).  If we aren't using high-vectors, also
1418          * create a mapping at the low-vectors virtual address.
1419          */
1420         map.pfn = __phys_to_pfn(virt_to_phys(vectors));
1421         map.virtual = 0xffff0000;
1422         map.length = PAGE_SIZE;
1423 #ifdef CONFIG_KUSER_HELPERS
1424         map.type = MT_HIGH_VECTORS;
1425 #else
1426         map.type = MT_LOW_VECTORS;
1427 #endif
1428         create_mapping(&map);
1429
1430         if (!vectors_high()) {
1431                 map.virtual = 0;
1432                 map.length = PAGE_SIZE * 2;
1433                 map.type = MT_LOW_VECTORS;
1434                 create_mapping(&map);
1435         }
1436
1437         /* Now create a kernel read-only mapping */
1438         map.pfn += 1;
1439         map.virtual = 0xffff0000 + PAGE_SIZE;
1440         map.length = PAGE_SIZE;
1441         map.type = MT_LOW_VECTORS;
1442         create_mapping(&map);
1443
1444         /*
1445          * Ask the machine support to map in the statically mapped devices.
1446          */
1447         if (mdesc->map_io)
1448                 mdesc->map_io();
1449         else
1450                 debug_ll_io_init();
1451         fill_pmd_gaps();
1452
1453         /* Reserve fixed i/o space in VMALLOC region */
1454         pci_reserve_io();
1455
1456         /*
1457          * Finally flush the caches and tlb to ensure that we're in a
1458          * consistent state wrt the writebuffer.  This also ensures that
1459          * any write-allocated cache lines in the vector page are written
1460          * back.  After this point, we can start to touch devices again.
1461          */
1462         local_flush_tlb_all();
1463         flush_cache_all();
1464
1465         /* Enable asynchronous aborts */
1466         early_abt_enable();
1467 }
1468
1469 static void __init kmap_init(void)
1470 {
1471 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1472         pkmap_page_table = early_pte_alloc(pmd_off_k(PKMAP_BASE),
1473                 PKMAP_BASE, _PAGE_KERNEL_TABLE);
1474 #endif
1475
1476         early_pte_alloc(pmd_off_k(FIXADDR_START), FIXADDR_START,
1477                         _PAGE_KERNEL_TABLE);
1478 }
1479
1480 static void __init map_lowmem(void)
1481 {
1482         struct memblock_region *reg;
1483         phys_addr_t kernel_x_start = round_down(__pa(KERNEL_START), SECTION_SIZE);
1484         phys_addr_t kernel_x_end = round_up(__pa(__init_end), SECTION_SIZE);
1485
1486         /* Map all the lowmem memory banks. */
1487         for_each_memblock(memory, reg) {
1488                 phys_addr_t start = reg->base;
1489                 phys_addr_t end = start + reg->size;
1490                 struct map_desc map;
1491
1492                 if (memblock_is_nomap(reg))
1493                         continue;
1494
1495                 if (end > arm_lowmem_limit)
1496                         end = arm_lowmem_limit;
1497                 if (start >= end)
1498                         break;
1499
1500                 if (end < kernel_x_start) {
1501                         map.pfn = __phys_to_pfn(start);
1502                         map.virtual = __phys_to_virt(start);
1503                         map.length = end - start;
1504                         map.type = MT_MEMORY_RWX;
1505
1506                         create_mapping(&map);
1507                 } else if (start >= kernel_x_end) {
1508                         map.pfn = __phys_to_pfn(start);
1509                         map.virtual = __phys_to_virt(start);
1510                         map.length = end - start;
1511                         map.type = MT_MEMORY_RW;
1512
1513                         create_mapping(&map);
1514                 } else {
1515                         /* This better cover the entire kernel */
1516                         if (start < kernel_x_start) {
1517                                 map.pfn = __phys_to_pfn(start);
1518                                 map.virtual = __phys_to_virt(start);
1519                                 map.length = kernel_x_start - start;
1520                                 map.type = MT_MEMORY_RW;
1521
1522                                 create_mapping(&map);
1523                         }
1524
1525                         map.pfn = __phys_to_pfn(kernel_x_start);
1526                         map.virtual = __phys_to_virt(kernel_x_start);
1527                         map.length = kernel_x_end - kernel_x_start;
1528                         map.type = MT_MEMORY_RWX;
1529
1530                         create_mapping(&map);
1531
1532                         if (kernel_x_end < end) {
1533                                 map.pfn = __phys_to_pfn(kernel_x_end);
1534                                 map.virtual = __phys_to_virt(kernel_x_end);
1535                                 map.length = end - kernel_x_end;
1536                                 map.type = MT_MEMORY_RW;
1537
1538                                 create_mapping(&map);
1539                         }
1540                 }
1541         }
1542 }
1543
1544 #ifdef CONFIG_ARM_PV_FIXUP
1545 typedef void pgtables_remap(long long offset, unsigned long pgd);
1546 pgtables_remap lpae_pgtables_remap_asm;
1547
1548 /*
1549  * early_paging_init() recreates boot time page table setup, allowing machines
1550  * to switch over to a high (>4G) address space on LPAE systems
1551  */
1552 static void __init early_paging_init(const struct machine_desc *mdesc)
1553 {
1554         pgtables_remap *lpae_pgtables_remap;
1555         unsigned long pa_pgd;
1556         unsigned int cr, ttbcr;
1557         long long offset;
1558
1559         if (!mdesc->pv_fixup)
1560                 return;
1561
1562         offset = mdesc->pv_fixup();
1563         if (offset == 0)
1564                 return;
1565
1566         /*
1567          * Get the address of the remap function in the 1:1 identity
1568          * mapping setup by the early page table assembly code.  We
1569          * must get this prior to the pv update.  The following barrier
1570          * ensures that this is complete before we fixup any P:V offsets.
1571          */
1572         lpae_pgtables_remap = (pgtables_remap *)(unsigned long)__pa(lpae_pgtables_remap_asm);
1573         pa_pgd = __pa(swapper_pg_dir);
1574         barrier();
1575
1576         pr_info("Switching physical address space to 0x%08llx\n",
1577                 (u64)PHYS_OFFSET + offset);
1578
1579         /* Re-set the phys pfn offset, and the pv offset */
1580         __pv_offset += offset;
1581         __pv_phys_pfn_offset += PFN_DOWN(offset);
1582
1583         /* Run the patch stub to update the constants */
1584         fixup_pv_table(&__pv_table_begin,
1585                 (&__pv_table_end - &__pv_table_begin) << 2);
1586
1587         /*
1588          * We changing not only the virtual to physical mapping, but also
1589          * the physical addresses used to access memory.  We need to flush
1590          * all levels of cache in the system with caching disabled to
1591          * ensure that all data is written back, and nothing is prefetched
1592          * into the caches.  We also need to prevent the TLB walkers
1593          * allocating into the caches too.  Note that this is ARMv7 LPAE
1594          * specific.
1595          */
1596         cr = get_cr();
1597         set_cr(cr & ~(CR_I | CR_C));
1598         asm("mrc p15, 0, %0, c2, c0, 2" : "=r" (ttbcr));
1599         asm volatile("mcr p15, 0, %0, c2, c0, 2"
1600                 : : "r" (ttbcr & ~(3 << 8 | 3 << 10)));
1601         flush_cache_all();
1602
1603         /*
1604          * Fixup the page tables - this must be in the idmap region as
1605          * we need to disable the MMU to do this safely, and hence it
1606          * needs to be assembly.  It's fairly simple, as we're using the
1607          * temporary tables setup by the initial assembly code.
1608          */
1609         lpae_pgtables_remap(offset, pa_pgd);
1610
1611         /* Re-enable the caches and cacheable TLB walks */
1612         asm volatile("mcr p15, 0, %0, c2, c0, 2" : : "r" (ttbcr));
1613         set_cr(cr);
1614 }
1615
1616 #else
1617
1618 static void __init early_paging_init(const struct machine_desc *mdesc)
1619 {
1620         long long offset;
1621
1622         if (!mdesc->pv_fixup)
1623                 return;
1624
1625         offset = mdesc->pv_fixup();
1626         if (offset == 0)
1627                 return;
1628
1629         pr_crit("Physical address space modification is only to support Keystone2.\n");
1630         pr_crit("Please enable ARM_LPAE and ARM_PATCH_PHYS_VIRT support to use this\n");
1631         pr_crit("feature. Your kernel may crash now, have a good day.\n");
1632         add_taint(TAINT_CPU_OUT_OF_SPEC, LOCKDEP_STILL_OK);
1633 }
1634
1635 #endif
1636
1637 static void __init early_fixmap_shutdown(void)
1638 {
1639         int i;
1640         unsigned long va = fix_to_virt(__end_of_permanent_fixed_addresses - 1);
1641
1642         pte_offset_fixmap = pte_offset_late_fixmap;
1643         pmd_clear(fixmap_pmd(va));
1644         local_flush_tlb_kernel_page(va);
1645
1646         for (i = 0; i < __end_of_permanent_fixed_addresses; i++) {
1647                 pte_t *pte;
1648                 struct map_desc map;
1649
1650                 map.virtual = fix_to_virt(i);
1651                 pte = pte_offset_early_fixmap(pmd_off_k(map.virtual), map.virtual);
1652
1653                 /* Only i/o device mappings are supported ATM */
1654                 if (pte_none(*pte) ||
1655                     (pte_val(*pte) & L_PTE_MT_MASK) != L_PTE_MT_DEV_SHARED)
1656                         continue;
1657
1658                 map.pfn = pte_pfn(*pte);
1659                 map.type = MT_DEVICE;
1660                 map.length = PAGE_SIZE;
1661
1662                 create_mapping(&map);
1663         }
1664 }
1665
1666 /*
1667  * paging_init() sets up the page tables, initialises the zone memory
1668  * maps, and sets up the zero page, bad page and bad page tables.
1669  */
1670 void __init paging_init(const struct machine_desc *mdesc)
1671 {
1672         void *zero_page;
1673
1674         prepare_page_table();
1675         map_lowmem();
1676         memblock_set_current_limit(arm_lowmem_limit);
1677         dma_contiguous_remap();
1678         early_fixmap_shutdown();
1679         devicemaps_init(mdesc);
1680         kmap_init();
1681         tcm_init();
1682
1683         top_pmd = pmd_off_k(0xffff0000);
1684
1685         /* allocate the zero page. */
1686         zero_page = early_alloc(PAGE_SIZE);
1687
1688         bootmem_init();
1689
1690         empty_zero_page = virt_to_page(zero_page);
1691         __flush_dcache_page(NULL, empty_zero_page);
1692
1693         /* Compute the virt/idmap offset, mostly for the sake of KVM */
1694         kimage_voffset = (unsigned long)&kimage_voffset - virt_to_idmap(&kimage_voffset);
1695 }
1696
1697 void __init early_mm_init(const struct machine_desc *mdesc)
1698 {
1699         build_mem_type_table();
1700         early_paging_init(mdesc);
1701 }