arch/arm64/mm/mmu.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * Based on arch/arm/mm/mmu.c
   4  *
   5  * Copyright (C) 1995-2005 Russell King
   6  * Copyright (C) 2012 ARM Ltd.
   7  */
   8
   9 #include <linux/cache.h>
  10 #include <linux/export.h>
  11 #include <linux/kernel.h>
  12 #include <linux/errno.h>
  13 #include <linux/init.h>
  14 #include <linux/ioport.h>
  15 #include <linux/kexec.h>
  16 #include <linux/libfdt.h>
  17 #include <linux/mman.h>
  18 #include <linux/nodemask.h>
  19 #include <linux/memblock.h>
  20 #include <linux/memremap.h>
  21 #include <linux/memory.h>
  22 #include <linux/fs.h>
  23 #include <linux/io.h>
  24 #include <linux/mm.h>
  25 #include <linux/vmalloc.h>
  26 #include <linux/set_memory.h>
  27 #include <linux/kfence.h>
  28
  29 #include <asm/barrier.h>
  30 #include <asm/cputype.h>
  31 #include <asm/fixmap.h>
  32 #include <asm/kasan.h>
  33 #include <asm/kernel-pgtable.h>
  34 #include <asm/sections.h>
  35 #include <asm/setup.h>
  36 #include <linux/sizes.h>
  37 #include <asm/tlb.h>
  38 #include <asm/mmu_context.h>
  39 #include <asm/ptdump.h>
  40 #include <asm/tlbflush.h>
  41 #include <asm/pgalloc.h>
  42 #include <asm/kfence.h>
  43
  44 #define NO_BLOCK_MAPPINGS       BIT(0)
  45 #define NO_CONT_MAPPINGS        BIT(1)
  46 #define NO_EXEC_MAPPINGS        BIT(2)  /* assumes FEAT_HPDS is not used */
  47
  48 int idmap_t0sz __ro_after_init;
  49
  50 #if VA_BITS > 48
  51 u64 vabits_actual __ro_after_init = VA_BITS_MIN;
  52 EXPORT_SYMBOL(vabits_actual);
  53 #endif
  54
  55 u64 kimage_vaddr __ro_after_init = (u64)&_text;
  56 EXPORT_SYMBOL(kimage_vaddr);
  57
  58 u64 kimage_voffset __ro_after_init;
  59 EXPORT_SYMBOL(kimage_voffset);
  60
  61 u32 __boot_cpu_mode[] = { BOOT_CPU_MODE_EL2, BOOT_CPU_MODE_EL1 };
  62
  63 /*
  64  * The booting CPU updates the failed status @__early_cpu_boot_status,
  65  * with MMU turned off.
  66  */
  67 long __section(".mmuoff.data.write") __early_cpu_boot_status;
  68
  69 /*
  70  * Empty_zero_page is a special page that is used for zero-initialized data
  71  * and COW.
  72  */
  73 unsigned long empty_zero_page[PAGE_SIZE / sizeof(unsigned long)] __page_aligned_bss;
  74 EXPORT_SYMBOL(empty_zero_page);
  75
  76 static DEFINE_SPINLOCK(swapper_pgdir_lock);
  77 static DEFINE_MUTEX(fixmap_lock);
  78
  79 void set_swapper_pgd(pgd_t *pgdp, pgd_t pgd)
  80 {
  81         pgd_t *fixmap_pgdp;
  82
  83         spin_lock(&swapper_pgdir_lock);
  84         fixmap_pgdp = pgd_set_fixmap(__pa_symbol(pgdp));
  85         WRITE_ONCE(*fixmap_pgdp, pgd);
  86         /*
  87          * We need dsb(ishst) here to ensure the page-table-walker sees
  88          * our new entry before set_p?d() returns. The fixmap's
  89          * flush_tlb_kernel_range() via clear_fixmap() does this for us.
  90          */
  91         pgd_clear_fixmap();
  92         spin_unlock(&swapper_pgdir_lock);
  93 }
  94
  95 pgprot_t phys_mem_access_prot(struct file *file, unsigned long pfn,
  96                               unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
  97 {
  98         if (!pfn_is_map_memory(pfn))
  99                 return pgprot_noncached(vma_prot);
 100         else if (file->f_flags & O_SYNC)
 101                 return pgprot_writecombine(vma_prot);
 102         return vma_prot;
 103 }
 104 EXPORT_SYMBOL(phys_mem_access_prot);
 105
 106 static phys_addr_t __init early_pgtable_alloc(int shift)
 107 {
 108         phys_addr_t phys;
 109         void *ptr;
 110
 111         phys = memblock_phys_alloc_range(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE, 0,
 112                                          MEMBLOCK_ALLOC_NOLEAKTRACE);
 113         if (!phys)
 114                 panic("Failed to allocate page table page\n");
 115
 116         /*
 117          * The FIX_{PGD,PUD,PMD} slots may be in active use, but the FIX_PTE
 118          * slot will be free, so we can (ab)use the FIX_PTE slot to initialise
 119          * any level of table.
 120          */
 121         ptr = pte_set_fixmap(phys);
 122
 123         memset(ptr, 0, PAGE_SIZE);
 124
 125         /*
 126          * Implicit barriers also ensure the zeroed page is visible to the page
 127          * table walker
 128          */
 129         pte_clear_fixmap();
 130
 131         return phys;
 132 }
 133
 134 bool pgattr_change_is_safe(u64 old, u64 new)
 135 {
 136         /*
 137          * The following mapping attributes may be updated in live
 138          * kernel mappings without the need for break-before-make.
 139          */
 140         pteval_t mask = PTE_PXN | PTE_RDONLY | PTE_WRITE | PTE_NG;
 141
 142         /* creating or taking down mappings is always safe */
 143         if (!pte_valid(__pte(old)) || !pte_valid(__pte(new)))
 144                 return true;
 145
 146         /* A live entry's pfn should not change */
 147         if (pte_pfn(__pte(old)) != pte_pfn(__pte(new)))
 148                 return false;
 149
 150         /* live contiguous mappings may not be manipulated at all */
 151         if ((old | new) & PTE_CONT)
 152                 return false;
 153
 154         /* Transitioning from Non-Global to Global is unsafe */
 155         if (old & ~new & PTE_NG)
 156                 return false;
 157
 158         /*
 159          * Changing the memory type between Normal and Normal-Tagged is safe
 160          * since Tagged is considered a permission attribute from the
 161          * mismatched attribute aliases perspective.
 162          */
 163         if (((old & PTE_ATTRINDX_MASK) == PTE_ATTRINDX(MT_NORMAL) ||
 164              (old & PTE_ATTRINDX_MASK) == PTE_ATTRINDX(MT_NORMAL_TAGGED)) &&
 165             ((new & PTE_ATTRINDX_MASK) == PTE_ATTRINDX(MT_NORMAL) ||
 166              (new & PTE_ATTRINDX_MASK) == PTE_ATTRINDX(MT_NORMAL_TAGGED)))
 167                 mask |= PTE_ATTRINDX_MASK;
 168
 169         return ((old ^ new) & ~mask) == 0;
 170 }
 171
 172 static void init_pte(pmd_t *pmdp, unsigned long addr, unsigned long end,
 173                      phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
 174 {
 175         pte_t *ptep;
 176
 177         ptep = pte_set_fixmap_offset(pmdp, addr);
 178         do {
 179                 pte_t old_pte = READ_ONCE(*ptep);
 180
 181                 set_pte(ptep, pfn_pte(__phys_to_pfn(phys), prot));
 182
 183                 /*
 184                  * After the PTE entry has been populated once, we
 185                  * only allow updates to the permission attributes.
 186                  */
 187                 BUG_ON(!pgattr_change_is_safe(pte_val(old_pte),
 188                                               READ_ONCE(pte_val(*ptep))));
 189
 190                 phys += PAGE_SIZE;
 191         } while (ptep++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
 192
 193         pte_clear_fixmap();
 194 }
 195
 196 static void alloc_init_cont_pte(pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
 197                                 unsigned long end, phys_addr_t phys,
 198                                 pgprot_t prot,
 199                                 phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int),
 200                                 int flags)
 201 {
 202         unsigned long next;
 203         pmd_t pmd = READ_ONCE(*pmdp);
 204
 205         BUG_ON(pmd_sect(pmd));
 206         if (pmd_none(pmd)) {
 207                 pmdval_t pmdval = PMD_TYPE_TABLE | PMD_TABLE_UXN;
 208                 phys_addr_t pte_phys;
 209
 210                 if (flags & NO_EXEC_MAPPINGS)
 211                         pmdval |= PMD_TABLE_PXN;
 212                 BUG_ON(!pgtable_alloc);
 213                 pte_phys = pgtable_alloc(PAGE_SHIFT);
 214                 __pmd_populate(pmdp, pte_phys, pmdval);
 215                 pmd = READ_ONCE(*pmdp);
 216         }
 217         BUG_ON(pmd_bad(pmd));
 218
 219         do {
 220                 pgprot_t __prot = prot;
 221
 222                 next = pte_cont_addr_end(addr, end);
 223
 224                 /* use a contiguous mapping if the range is suitably aligned */
 225                 if ((((addr | next | phys) & ~CONT_PTE_MASK) == 0) &&
 226                     (flags & NO_CONT_MAPPINGS) == 0)
 227                         __prot = __pgprot(pgprot_val(prot) | PTE_CONT);
 228
 229                 init_pte(pmdp, addr, next, phys, __prot);
 230
 231                 phys += next - addr;
 232         } while (addr = next, addr != end);
 233 }
 234
 235 static void init_pmd(pud_t *pudp, unsigned long addr, unsigned long end,
 236                      phys_addr_t phys, pgprot_t prot,
 237                      phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int), int flags)
 238 {
 239         unsigned long next;
 240         pmd_t *pmdp;
 241
 242         pmdp = pmd_set_fixmap_offset(pudp, addr);
 243         do {
 244                 pmd_t old_pmd = READ_ONCE(*pmdp);
 245
 246                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 247
 248                 /* try section mapping first */
 249                 if (((addr | next | phys) & ~PMD_MASK) == 0 &&
 250                     (flags & NO_BLOCK_MAPPINGS) == 0) {
 251                         pmd_set_huge(pmdp, phys, prot);
 252
 253                         /*
 254                          * After the PMD entry has been populated once, we
 255                          * only allow updates to the permission attributes.
 256                          */
 257                         BUG_ON(!pgattr_change_is_safe(pmd_val(old_pmd),
 258                                                       READ_ONCE(pmd_val(*pmdp))));
 259                 } else {
 260                         alloc_init_cont_pte(pmdp, addr, next, phys, prot,
 261                                             pgtable_alloc, flags);
 262
 263                         BUG_ON(pmd_val(old_pmd) != 0 &&
 264                                pmd_val(old_pmd) != READ_ONCE(pmd_val(*pmdp)));
 265                 }
 266                 phys += next - addr;
 267         } while (pmdp++, addr = next, addr != end);
 268
 269         pmd_clear_fixmap();
 270 }
 271
 272 static void alloc_init_cont_pmd(pud_t *pudp, unsigned long addr,
 273                                 unsigned long end, phys_addr_t phys,
 274                                 pgprot_t prot,
 275                                 phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int), int flags)
 276 {
 277         unsigned long next;
 278         pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
 279
 280         /*
 281          * Check for initial section mappings in the pgd/pud.
 282          */
 283         BUG_ON(pud_sect(pud));
 284         if (pud_none(pud)) {
 285                 pudval_t pudval = PUD_TYPE_TABLE | PUD_TABLE_UXN;
 286                 phys_addr_t pmd_phys;
 287
 288                 if (flags & NO_EXEC_MAPPINGS)
 289                         pudval |= PUD_TABLE_PXN;
 290                 BUG_ON(!pgtable_alloc);
 291                 pmd_phys = pgtable_alloc(PMD_SHIFT);
 292                 __pud_populate(pudp, pmd_phys, pudval);
 293                 pud = READ_ONCE(*pudp);
 294         }
 295         BUG_ON(pud_bad(pud));
 296
 297         do {
 298                 pgprot_t __prot = prot;
 299
 300                 next = pmd_cont_addr_end(addr, end);
 301
 302                 /* use a contiguous mapping if the range is suitably aligned */
 303                 if ((((addr | next | phys) & ~CONT_PMD_MASK) == 0) &&
 304                     (flags & NO_CONT_MAPPINGS) == 0)
 305                         __prot = __pgprot(pgprot_val(prot) | PTE_CONT);
 306
 307                 init_pmd(pudp, addr, next, phys, __prot, pgtable_alloc, flags);
 308
 309                 phys += next - addr;
 310         } while (addr = next, addr != end);
 311 }
 312
 313 static void alloc_init_pud(pgd_t *pgdp, unsigned long addr, unsigned long end,
 314                            phys_addr_t phys, pgprot_t prot,
 315                            phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int),
 316                            int flags)
 317 {
 318         unsigned long next;
 319         pud_t *pudp;
 320         p4d_t *p4dp = p4d_offset(pgdp, addr);
 321         p4d_t p4d = READ_ONCE(*p4dp);
 322
 323         if (p4d_none(p4d)) {
 324                 p4dval_t p4dval = P4D_TYPE_TABLE | P4D_TABLE_UXN;
 325                 phys_addr_t pud_phys;
 326
 327                 if (flags & NO_EXEC_MAPPINGS)
 328                         p4dval |= P4D_TABLE_PXN;
 329                 BUG_ON(!pgtable_alloc);
 330                 pud_phys = pgtable_alloc(PUD_SHIFT);
 331                 __p4d_populate(p4dp, pud_phys, p4dval);
 332                 p4d = READ_ONCE(*p4dp);
 333         }
 334         BUG_ON(p4d_bad(p4d));
 335
 336         pudp = pud_set_fixmap_offset(p4dp, addr);
 337         do {
 338                 pud_t old_pud = READ_ONCE(*pudp);
 339
 340                 next = pud_addr_end(addr, end);
 341
 342                 /*
 343                  * For 4K granule only, attempt to put down a 1GB block
 344                  */
 345                 if (pud_sect_supported() &&
 346                    ((addr | next | phys) & ~PUD_MASK) == 0 &&
 347                     (flags & NO_BLOCK_MAPPINGS) == 0) {
 348                         pud_set_huge(pudp, phys, prot);
 349
 350                         /*
 351                          * After the PUD entry has been populated once, we
 352                          * only allow updates to the permission attributes.
 353                          */
 354                         BUG_ON(!pgattr_change_is_safe(pud_val(old_pud),
 355                                                       READ_ONCE(pud_val(*pudp))));
 356                 } else {
 357                         alloc_init_cont_pmd(pudp, addr, next, phys, prot,
 358                                             pgtable_alloc, flags);
 359
 360                         BUG_ON(pud_val(old_pud) != 0 &&
 361                                pud_val(old_pud) != READ_ONCE(pud_val(*pudp)));
 362                 }
 363                 phys += next - addr;
 364         } while (pudp++, addr = next, addr != end);
 365
 366         pud_clear_fixmap();
 367 }
 368
 369 static void __create_pgd_mapping_locked(pgd_t *pgdir, phys_addr_t phys,
 370                                         unsigned long virt, phys_addr_t size,
 371                                         pgprot_t prot,
 372                                         phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int),
 373                                         int flags)
 374 {
 375         unsigned long addr, end, next;
 376         pgd_t *pgdp = pgd_offset_pgd(pgdir, virt);
 377
 378         /*
 379          * If the virtual and physical address don't have the same offset
 380          * within a page, we cannot map the region as the caller expects.
 381          */
 382         if (WARN_ON((phys ^ virt) & ~PAGE_MASK))
 383                 return;
 384
 385         phys &= PAGE_MASK;
 386         addr = virt & PAGE_MASK;
 387         end = PAGE_ALIGN(virt + size);
 388
 389         do {
 390                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 391                 alloc_init_pud(pgdp, addr, next, phys, prot, pgtable_alloc,
 392                                flags);
 393                 phys += next - addr;
 394         } while (pgdp++, addr = next, addr != end);
 395 }
 396
 397 static void __create_pgd_mapping(pgd_t *pgdir, phys_addr_t phys,
 398                                  unsigned long virt, phys_addr_t size,
 399                                  pgprot_t prot,
 400                                  phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int),
 401                                  int flags)
 402 {
 403         mutex_lock(&fixmap_lock);
 404         __create_pgd_mapping_locked(pgdir, phys, virt, size, prot,
 405                                     pgtable_alloc, flags);
 406         mutex_unlock(&fixmap_lock);
 407 }
 408
 409 #ifdef CONFIG_UNMAP_KERNEL_AT_EL0
 410 extern __alias(__create_pgd_mapping_locked)
 411 void create_kpti_ng_temp_pgd(pgd_t *pgdir, phys_addr_t phys, unsigned long virt,
 412                              phys_addr_t size, pgprot_t prot,
 413                              phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int), int flags);
 414 #endif
 415
 416 static phys_addr_t __pgd_pgtable_alloc(int shift)
 417 {
 418         void *ptr = (void *)__get_free_page(GFP_PGTABLE_KERNEL);
 419         BUG_ON(!ptr);
 420
 421         /* Ensure the zeroed page is visible to the page table walker */
 422         dsb(ishst);
 423         return __pa(ptr);
 424 }
 425
 426 static phys_addr_t pgd_pgtable_alloc(int shift)
 427 {
 428         phys_addr_t pa = __pgd_pgtable_alloc(shift);
 429         struct ptdesc *ptdesc = page_ptdesc(phys_to_page(pa));
 430
 431         /*
 432          * Call proper page table ctor in case later we need to
 433          * call core mm functions like apply_to_page_range() on
 434          * this pre-allocated page table.
 435          *
 436          * We don't select ARCH_ENABLE_SPLIT_PMD_PTLOCK if pmd is
 437          * folded, and if so pagetable_pte_ctor() becomes nop.
 438          */
 439         if (shift == PAGE_SHIFT)
 440                 BUG_ON(!pagetable_pte_ctor(ptdesc));
 441         else if (shift == PMD_SHIFT)
 442                 BUG_ON(!pagetable_pmd_ctor(ptdesc));
 443
 444         return pa;
 445 }
 446
 447 /*
 448  * This function can only be used to modify existing table entries,
 449  * without allocating new levels of table. Note that this permits the
 450  * creation of new section or page entries.
 451  */
 452 void __init create_mapping_noalloc(phys_addr_t phys, unsigned long virt,
 453                                    phys_addr_t size, pgprot_t prot)
 454 {
 455         if (virt < PAGE_OFFSET) {
 456                 pr_warn("BUG: not creating mapping for %pa at 0x%016lx - outside kernel range\n",
 457                         &phys, virt);
 458                 return;
 459         }
 460         __create_pgd_mapping(init_mm.pgd, phys, virt, size, prot, NULL,
 461                              NO_CONT_MAPPINGS);
 462 }
 463
 464 void __init create_pgd_mapping(struct mm_struct *mm, phys_addr_t phys,
 465                                unsigned long virt, phys_addr_t size,
 466                                pgprot_t prot, bool page_mappings_only)
 467 {
 468         int flags = 0;
 469
 470         BUG_ON(mm == &init_mm);
 471
 472         if (page_mappings_only)
 473                 flags = NO_BLOCK_MAPPINGS | NO_CONT_MAPPINGS;
 474
 475         __create_pgd_mapping(mm->pgd, phys, virt, size, prot,
 476                              pgd_pgtable_alloc, flags);
 477 }
 478
 479 static void update_mapping_prot(phys_addr_t phys, unsigned long virt,
 480                                 phys_addr_t size, pgprot_t prot)
 481 {
 482         if (virt < PAGE_OFFSET) {
 483                 pr_warn("BUG: not updating mapping for %pa at 0x%016lx - outside kernel range\n",
 484                         &phys, virt);
 485                 return;
 486         }
 487
 488         __create_pgd_mapping(init_mm.pgd, phys, virt, size, prot, NULL,
 489                              NO_CONT_MAPPINGS);
 490
 491         /* flush the TLBs after updating live kernel mappings */
 492         flush_tlb_kernel_range(virt, virt + size);
 493 }
 494
 495 static void __init __map_memblock(pgd_t *pgdp, phys_addr_t start,
 496                                   phys_addr_t end, pgprot_t prot, int flags)
 497 {
 498         __create_pgd_mapping(pgdp, start, __phys_to_virt(start), end - start,
 499                              prot, early_pgtable_alloc, flags);
 500 }
 501
 502 void __init mark_linear_text_alias_ro(void)
 503 {
 504         /*
 505          * Remove the write permissions from the linear alias of .text/.rodata
 506          */
 507         update_mapping_prot(__pa_symbol(_stext), (unsigned long)lm_alias(_stext),
 508                             (unsigned long)__init_begin - (unsigned long)_stext,
 509                             PAGE_KERNEL_RO);
 510 }
 511
 512 #ifdef CONFIG_KFENCE
 513
 514 bool __ro_after_init kfence_early_init = !!CONFIG_KFENCE_SAMPLE_INTERVAL;
 515
 516 /* early_param() will be parsed before map_mem() below. */
 517 static int __init parse_kfence_early_init(char *arg)
 518 {
 519         int val;
 520
 521         if (get_option(&arg, &val))
 522                 kfence_early_init = !!val;
 523         return 0;
 524 }
 525 early_param("kfence.sample_interval", parse_kfence_early_init);
 526
 527 static phys_addr_t __init arm64_kfence_alloc_pool(void)
 528 {
 529         phys_addr_t kfence_pool;
 530
 531         if (!kfence_early_init)
 532                 return 0;
 533
 534         kfence_pool = memblock_phys_alloc(KFENCE_POOL_SIZE, PAGE_SIZE);
 535         if (!kfence_pool) {
 536                 pr_err("failed to allocate kfence pool\n");
 537                 kfence_early_init = false;
 538                 return 0;
 539         }
 540
 541         /* Temporarily mark as NOMAP. */
 542         memblock_mark_nomap(kfence_pool, KFENCE_POOL_SIZE);
 543
 544         return kfence_pool;
 545 }
 546
 547 static void __init arm64_kfence_map_pool(phys_addr_t kfence_pool, pgd_t *pgdp)
 548 {
 549         if (!kfence_pool)
 550                 return;
 551
 552         /* KFENCE pool needs page-level mapping. */
 553         __map_memblock(pgdp, kfence_pool, kfence_pool + KFENCE_POOL_SIZE,
 554                         pgprot_tagged(PAGE_KERNEL),
 555                         NO_BLOCK_MAPPINGS | NO_CONT_MAPPINGS);
 556         memblock_clear_nomap(kfence_pool, KFENCE_POOL_SIZE);
 557         __kfence_pool = phys_to_virt(kfence_pool);
 558 }
 559 #else /* CONFIG_KFENCE */
 560
 561 static inline phys_addr_t arm64_kfence_alloc_pool(void) { return 0; }
 562 static inline void arm64_kfence_map_pool(phys_addr_t kfence_pool, pgd_t *pgdp) { }
 563
 564 #endif /* CONFIG_KFENCE */
 565
 566 static void __init map_mem(pgd_t *pgdp)
 567 {
 568         static const u64 direct_map_end = _PAGE_END(VA_BITS_MIN);
 569         phys_addr_t kernel_start = __pa_symbol(_stext);
 570         phys_addr_t kernel_end = __pa_symbol(__init_begin);
 571         phys_addr_t start, end;
 572         phys_addr_t early_kfence_pool;
 573         int flags = NO_EXEC_MAPPINGS;
 574         u64 i;
 575
 576         /*
 577          * Setting hierarchical PXNTable attributes on table entries covering
 578          * the linear region is only possible if it is guaranteed that no table
 579          * entries at any level are being shared between the linear region and
 580          * the vmalloc region. Check whether this is true for the PGD level, in
 581          * which case it is guaranteed to be true for all other levels as well.
 582          */
 583         BUILD_BUG_ON(pgd_index(direct_map_end - 1) == pgd_index(direct_map_end));
 584
 585         early_kfence_pool = arm64_kfence_alloc_pool();
 586
 587         if (can_set_direct_map())
 588                 flags |= NO_BLOCK_MAPPINGS | NO_CONT_MAPPINGS;
 589
 590         /*
 591          * Take care not to create a writable alias for the
 592          * read-only text and rodata sections of the kernel image.
 593          * So temporarily mark them as NOMAP to skip mappings in
 594          * the following for-loop
 595          */
 596         memblock_mark_nomap(kernel_start, kernel_end - kernel_start);
 597
 598         /* map all the memory banks */
 599         for_each_mem_range(i, &start, &end) {
 600                 if (start >= end)
 601                         break;
 602                 /*
 603                  * The linear map must allow allocation tags reading/writing
 604                  * if MTE is present. Otherwise, it has the same attributes as
 605                  * PAGE_KERNEL.
 606                  */
 607                 __map_memblock(pgdp, start, end, pgprot_tagged(PAGE_KERNEL),
 608                                flags);
 609         }
 610
 611         /*
 612          * Map the linear alias of the [_stext, __init_begin) interval
 613          * as non-executable now, and remove the write permission in
 614          * mark_linear_text_alias_ro() below (which will be called after
 615          * alternative patching has completed). This makes the contents
 616          * of the region accessible to subsystems such as hibernate,
 617          * but protects it from inadvertent modification or execution.
 618          * Note that contiguous mappings cannot be remapped in this way,
 619          * so we should avoid them here.
 620          */
 621         __map_memblock(pgdp, kernel_start, kernel_end,
 622                        PAGE_KERNEL, NO_CONT_MAPPINGS);
 623         memblock_clear_nomap(kernel_start, kernel_end - kernel_start);
 624         arm64_kfence_map_pool(early_kfence_pool, pgdp);
 625 }
 626
 627 void mark_rodata_ro(void)
 628 {
 629         unsigned long section_size;
 630
 631         /*
 632          * mark .rodata as read only. Use __init_begin rather than __end_rodata
 633          * to cover NOTES and EXCEPTION_TABLE.
 634          */
 635         section_size = (unsigned long)__init_begin - (unsigned long)__start_rodata;
 636         update_mapping_prot(__pa_symbol(__start_rodata), (unsigned long)__start_rodata,
 637                             section_size, PAGE_KERNEL_RO);
 638
 639         debug_checkwx();
 640 }
 641
 642 static void __init map_kernel_segment(pgd_t *pgdp, void *va_start, void *va_end,
 643                                       pgprot_t prot, struct vm_struct *vma,
 644                                       int flags, unsigned long vm_flags)
 645 {
 646         phys_addr_t pa_start = __pa_symbol(va_start);
 647         unsigned long size = va_end - va_start;
 648
 649         BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(pa_start));
 650         BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(size));
 651
 652         __create_pgd_mapping(pgdp, pa_start, (unsigned long)va_start, size, prot,
 653                              early_pgtable_alloc, flags);
 654
 655         if (!(vm_flags & VM_NO_GUARD))
 656                 size += PAGE_SIZE;
 657
 658         vma->addr       = va_start;
 659         vma->phys_addr  = pa_start;
 660         vma->size       = size;
 661         vma->flags      = VM_MAP | vm_flags;
 662         vma->caller     = __builtin_return_address(0);
 663
 664         vm_area_add_early(vma);
 665 }
 666
 667 static pgprot_t kernel_exec_prot(void)
 668 {
 669         return rodata_enabled ? PAGE_KERNEL_ROX : PAGE_KERNEL_EXEC;
 670 }
 671
 672 #ifdef CONFIG_UNMAP_KERNEL_AT_EL0
 673 static int __init map_entry_trampoline(void)
 674 {
 675         int i;
 676
 677         pgprot_t prot = kernel_exec_prot();
 678         phys_addr_t pa_start = __pa_symbol(__entry_tramp_text_start);
 679
 680         /* The trampoline is always mapped and can therefore be global */
 681         pgprot_val(prot) &= ~PTE_NG;
 682
 683         /* Map only the text into the trampoline page table */
 684         memset(tramp_pg_dir, 0, PGD_SIZE);
 685         __create_pgd_mapping(tramp_pg_dir, pa_start, TRAMP_VALIAS,
 686                              entry_tramp_text_size(), prot,
 687                              __pgd_pgtable_alloc, NO_BLOCK_MAPPINGS);
 688
 689         /* Map both the text and data into the kernel page table */
 690         for (i = 0; i < DIV_ROUND_UP(entry_tramp_text_size(), PAGE_SIZE); i++)
 691                 __set_fixmap(FIX_ENTRY_TRAMP_TEXT1 - i,
 692                              pa_start + i * PAGE_SIZE, prot);
 693
 694         if (IS_ENABLED(CONFIG_RELOCATABLE))
 695                 __set_fixmap(FIX_ENTRY_TRAMP_TEXT1 - i,
 696                              pa_start + i * PAGE_SIZE, PAGE_KERNEL_RO);
 697
 698         return 0;
 699 }
 700 core_initcall(map_entry_trampoline);
 701 #endif
 702
 703 /*
 704  * Open coded check for BTI, only for use to determine configuration
 705  * for early mappings for before the cpufeature code has run.
 706  */
 707 static bool arm64_early_this_cpu_has_bti(void)
 708 {
 709         u64 pfr1;
 710
 711         if (!IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_BTI_KERNEL))
 712                 return false;
 713
 714         pfr1 = __read_sysreg_by_encoding(SYS_ID_AA64PFR1_EL1);
 715         return cpuid_feature_extract_unsigned_field(pfr1,
 716                                                     ID_AA64PFR1_EL1_BT_SHIFT);
 717 }
 718
 719 /*
 720  * Create fine-grained mappings for the kernel.
 721  */
 722 static void __init map_kernel(pgd_t *pgdp)
 723 {
 724         static struct vm_struct vmlinux_text, vmlinux_rodata, vmlinux_inittext,
 725                                 vmlinux_initdata, vmlinux_data;
 726
 727         /*
 728          * External debuggers may need to write directly to the text
 729          * mapping to install SW breakpoints. Allow this (only) when
 730          * explicitly requested with rodata=off.
 731          */
 732         pgprot_t text_prot = kernel_exec_prot();
 733
 734         /*
 735          * If we have a CPU that supports BTI and a kernel built for
 736          * BTI then mark the kernel executable text as guarded pages
 737          * now so we don't have to rewrite the page tables later.
 738          */
 739         if (arm64_early_this_cpu_has_bti())
 740                 text_prot = __pgprot_modify(text_prot, PTE_GP, PTE_GP);
 741
 742         /*
 743          * Only rodata will be remapped with different permissions later on,
 744          * all other segments are allowed to use contiguous mappings.
 745          */
 746         map_kernel_segment(pgdp, _stext, _etext, text_prot, &vmlinux_text, 0,
 747                            VM_NO_GUARD);
 748         map_kernel_segment(pgdp, __start_rodata, __inittext_begin, PAGE_KERNEL,
 749                            &vmlinux_rodata, NO_CONT_MAPPINGS, VM_NO_GUARD);
 750         map_kernel_segment(pgdp, __inittext_begin, __inittext_end, text_prot,
 751                            &vmlinux_inittext, 0, VM_NO_GUARD);
 752         map_kernel_segment(pgdp, __initdata_begin, __initdata_end, PAGE_KERNEL,
 753                            &vmlinux_initdata, 0, VM_NO_GUARD);
 754         map_kernel_segment(pgdp, _data, _end, PAGE_KERNEL, &vmlinux_data, 0, 0);
 755
 756         fixmap_copy(pgdp);
 757         kasan_copy_shadow(pgdp);
 758 }
 759
 760 static void __init create_idmap(void)
 761 {
 762         u64 start = __pa_symbol(__idmap_text_start);
 763         u64 size = __pa_symbol(__idmap_text_end) - start;
 764         pgd_t *pgd = idmap_pg_dir;
 765         u64 pgd_phys;
 766
 767         /* check if we need an additional level of translation */
 768         if (VA_BITS < 48 && idmap_t0sz < (64 - VA_BITS_MIN)) {
 769                 pgd_phys = early_pgtable_alloc(PAGE_SHIFT);
 770                 set_pgd(&idmap_pg_dir[start >> VA_BITS],
 771                         __pgd(pgd_phys | P4D_TYPE_TABLE));
 772                 pgd = __va(pgd_phys);
 773         }
 774         __create_pgd_mapping(pgd, start, start, size, PAGE_KERNEL_ROX,
 775                              early_pgtable_alloc, 0);
 776
 777         if (IS_ENABLED(CONFIG_UNMAP_KERNEL_AT_EL0)) {
 778                 extern u32 __idmap_kpti_flag;
 779                 u64 pa = __pa_symbol(&__idmap_kpti_flag);
 780
 781                 /*
 782                  * The KPTI G-to-nG conversion code needs a read-write mapping
 783                  * of its synchronization flag in the ID map.
 784                  */
 785                 __create_pgd_mapping(pgd, pa, pa, sizeof(u32), PAGE_KERNEL,
 786                                      early_pgtable_alloc, 0);
 787         }
 788 }
 789
 790 void __init paging_init(void)
 791 {
 792         pgd_t *pgdp = pgd_set_fixmap(__pa_symbol(swapper_pg_dir));
 793         extern pgd_t init_idmap_pg_dir[];
 794
 795         idmap_t0sz = 63UL - __fls(__pa_symbol(_end) | GENMASK(VA_BITS_MIN - 1, 0));
 796
 797         map_kernel(pgdp);
 798         map_mem(pgdp);
 799
 800         pgd_clear_fixmap();
 801
 802         cpu_replace_ttbr1(lm_alias(swapper_pg_dir), init_idmap_pg_dir);
 803         init_mm.pgd = swapper_pg_dir;
 804
 805         memblock_phys_free(__pa_symbol(init_pg_dir),
 806                            __pa_symbol(init_pg_end) - __pa_symbol(init_pg_dir));
 807
 808         memblock_allow_resize();
 809
 810         create_idmap();
 811 }
 812
 813 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
 814 static void free_hotplug_page_range(struct page *page, size_t size,
 815                                     struct vmem_altmap *altmap)
 816 {
 817         if (altmap) {
 818                 vmem_altmap_free(altmap, size >> PAGE_SHIFT);
 819         } else {
 820                 WARN_ON(PageReserved(page));
 821                 free_pages((unsigned long)page_address(page), get_order(size));
 822         }
 823 }
 824
 825 static void free_hotplug_pgtable_page(struct page *page)
 826 {
 827         free_hotplug_page_range(page, PAGE_SIZE, NULL);
 828 }
 829
 830 static bool pgtable_range_aligned(unsigned long start, unsigned long end,
 831                                   unsigned long floor, unsigned long ceiling,
 832                                   unsigned long mask)
 833 {
 834         start &= mask;
 835         if (start < floor)
 836                 return false;
 837
 838         if (ceiling) {
 839                 ceiling &= mask;
 840                 if (!ceiling)
 841                         return false;
 842         }
 843
 844         if (end - 1 > ceiling - 1)
 845                 return false;
 846         return true;
 847 }
 848
 849 static void unmap_hotplug_pte_range(pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
 850                                     unsigned long end, bool free_mapped,
 851                                     struct vmem_altmap *altmap)
 852 {
 853         pte_t *ptep, pte;
 854
 855         do {
 856                 ptep = pte_offset_kernel(pmdp, addr);
 857                 pte = READ_ONCE(*ptep);
 858                 if (pte_none(pte))
 859                         continue;
 860
 861                 WARN_ON(!pte_present(pte));
 862                 pte_clear(&init_mm, addr, ptep);
 863                 flush_tlb_kernel_range(addr, addr + PAGE_SIZE);
 864                 if (free_mapped)
 865                         free_hotplug_page_range(pte_page(pte),
 866                                                 PAGE_SIZE, altmap);
 867         } while (addr += PAGE_SIZE, addr < end);
 868 }
 869
 870 static void unmap_hotplug_pmd_range(pud_t *pudp, unsigned long addr,
 871                                     unsigned long end, bool free_mapped,
 872                                     struct vmem_altmap *altmap)
 873 {
 874         unsigned long next;
 875         pmd_t *pmdp, pmd;
 876
 877         do {
 878                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 879                 pmdp = pmd_offset(pudp, addr);
 880                 pmd = READ_ONCE(*pmdp);
 881                 if (pmd_none(pmd))
 882                         continue;
 883
 884                 WARN_ON(!pmd_present(pmd));
 885                 if (pmd_sect(pmd)) {
 886                         pmd_clear(pmdp);
 887
 888                         /*
 889                          * One TLBI should be sufficient here as the PMD_SIZE
 890                          * range is mapped with a single block entry.
 891                          */
 892                         flush_tlb_kernel_range(addr, addr + PAGE_SIZE);
 893                         if (free_mapped)
 894                                 free_hotplug_page_range(pmd_page(pmd),
 895                                                         PMD_SIZE, altmap);
 896                         continue;
 897                 }
 898                 WARN_ON(!pmd_table(pmd));
 899                 unmap_hotplug_pte_range(pmdp, addr, next, free_mapped, altmap);
 900         } while (addr = next, addr < end);
 901 }
 902
 903 static void unmap_hotplug_pud_range(p4d_t *p4dp, unsigned long addr,
 904                                     unsigned long end, bool free_mapped,
 905                                     struct vmem_altmap *altmap)
 906 {
 907         unsigned long next;
 908         pud_t *pudp, pud;
 909
 910         do {
 911                 next = pud_addr_end(addr, end);
 912                 pudp = pud_offset(p4dp, addr);
 913                 pud = READ_ONCE(*pudp);
 914                 if (pud_none(pud))
 915                         continue;
 916
 917                 WARN_ON(!pud_present(pud));
 918                 if (pud_sect(pud)) {
 919                         pud_clear(pudp);
 920
 921                         /*
 922                          * One TLBI should be sufficient here as the PUD_SIZE
 923                          * range is mapped with a single block entry.
 924                          */
 925                         flush_tlb_kernel_range(addr, addr + PAGE_SIZE);
 926                         if (free_mapped)
 927                                 free_hotplug_page_range(pud_page(pud),
 928                                                         PUD_SIZE, altmap);
 929                         continue;
 930                 }
 931                 WARN_ON(!pud_table(pud));
 932                 unmap_hotplug_pmd_range(pudp, addr, next, free_mapped, altmap);
 933         } while (addr = next, addr < end);
 934 }
 935
 936 static void unmap_hotplug_p4d_range(pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
 937                                     unsigned long end, bool free_mapped,
 938                                     struct vmem_altmap *altmap)
 939 {
 940         unsigned long next;
 941         p4d_t *p4dp, p4d;
 942
 943         do {
 944                 next = p4d_addr_end(addr, end);
 945                 p4dp = p4d_offset(pgdp, addr);
 946                 p4d = READ_ONCE(*p4dp);
 947                 if (p4d_none(p4d))
 948                         continue;
 949
 950                 WARN_ON(!p4d_present(p4d));
 951                 unmap_hotplug_pud_range(p4dp, addr, next, free_mapped, altmap);
 952         } while (addr = next, addr < end);
 953 }
 954
 955 static void unmap_hotplug_range(unsigned long addr, unsigned long end,
 956                                 bool free_mapped, struct vmem_altmap *altmap)
 957 {
 958         unsigned long next;
 959         pgd_t *pgdp, pgd;
 960
 961         /*
 962          * altmap can only be used as vmemmap mapping backing memory.
 963          * In case the backing memory itself is not being freed, then
 964          * altmap is irrelevant. Warn about this inconsistency when
 965          * encountered.
 966          */
 967         WARN_ON(!free_mapped && altmap);
 968
 969         do {
 970                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 971                 pgdp = pgd_offset_k(addr);
 972                 pgd = READ_ONCE(*pgdp);
 973                 if (pgd_none(pgd))
 974                         continue;
 975
 976                 WARN_ON(!pgd_present(pgd));
 977                 unmap_hotplug_p4d_range(pgdp, addr, next, free_mapped, altmap);
 978         } while (addr = next, addr < end);
 979 }
 980
 981 static void free_empty_pte_table(pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
 982                                  unsigned long end, unsigned long floor,
 983                                  unsigned long ceiling)
 984 {
 985         pte_t *ptep, pte;
 986         unsigned long i, start = addr;
 987
 988         do {
 989                 ptep = pte_offset_kernel(pmdp, addr);
 990                 pte = READ_ONCE(*ptep);
 991
 992                 /*
 993                  * This is just a sanity check here which verifies that
 994                  * pte clearing has been done by earlier unmap loops.
 995                  */
 996                 WARN_ON(!pte_none(pte));
 997         } while (addr += PAGE_SIZE, addr < end);
 998
 999         if (!pgtable_range_aligned(start, end, floor, ceiling, PMD_MASK))
1000                 return;
1001
1002         /*
1003          * Check whether we can free the pte page if the rest of the
1004          * entries are empty. Overlap with other regions have been
1005          * handled by the floor/ceiling check.
1006          */
1007         ptep = pte_offset_kernel(pmdp, 0UL);
1008         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++) {
1009                 if (!pte_none(READ_ONCE(ptep[i])))
1010                         return;
1011         }
1012
1013         pmd_clear(pmdp);
1014         __flush_tlb_kernel_pgtable(start);
1015         free_hotplug_pgtable_page(virt_to_page(ptep));
1016 }
1017
1018 static void free_empty_pmd_table(pud_t *pudp, unsigned long addr,
1019                                  unsigned long end, unsigned long floor,
1020                                  unsigned long ceiling)
1021 {
1022         pmd_t *pmdp, pmd;
1023         unsigned long i, next, start = addr;
1024
1025         do {
1026                 next = pmd_addr_end(addr, end);
1027                 pmdp = pmd_offset(pudp, addr);
1028                 pmd = READ_ONCE(*pmdp);
1029                 if (pmd_none(pmd))
1030                         continue;
1031
1032                 WARN_ON(!pmd_present(pmd) || !pmd_table(pmd) || pmd_sect(pmd));
1033                 free_empty_pte_table(pmdp, addr, next, floor, ceiling);
1034         } while (addr = next, addr < end);
1035
1036         if (CONFIG_PGTABLE_LEVELS <= 2)
1037                 return;
1038
1039         if (!pgtable_range_aligned(start, end, floor, ceiling, PUD_MASK))
1040                 return;
1041
1042         /*
1043          * Check whether we can free the pmd page if the rest of the
1044          * entries are empty. Overlap with other regions have been
1045          * handled by the floor/ceiling check.
1046          */
1047         pmdp = pmd_offset(pudp, 0UL);
1048         for (i = 0; i < PTRS_PER_PMD; i++) {
1049                 if (!pmd_none(READ_ONCE(pmdp[i])))
1050                         return;
1051         }
1052
1053         pud_clear(pudp);
1054         __flush_tlb_kernel_pgtable(start);
1055         free_hotplug_pgtable_page(virt_to_page(pmdp));
1056 }
1057
1058 static void free_empty_pud_table(p4d_t *p4dp, unsigned long addr,
1059                                  unsigned long end, unsigned long floor,
1060                                  unsigned long ceiling)
1061 {
1062         pud_t *pudp, pud;
1063         unsigned long i, next, start = addr;
1064
1065         do {
1066                 next = pud_addr_end(addr, end);
1067                 pudp = pud_offset(p4dp, addr);
1068                 pud = READ_ONCE(*pudp);
1069                 if (pud_none(pud))
1070                         continue;
1071
1072                 WARN_ON(!pud_present(pud) || !pud_table(pud) || pud_sect(pud));
1073                 free_empty_pmd_table(pudp, addr, next, floor, ceiling);
1074         } while (addr = next, addr < end);
1075
1076         if (CONFIG_PGTABLE_LEVELS <= 3)
1077                 return;
1078
1079         if (!pgtable_range_aligned(start, end, floor, ceiling, PGDIR_MASK))
1080                 return;
1081
1082         /*
1083          * Check whether we can free the pud page if the rest of the
1084          * entries are empty. Overlap with other regions have been
1085          * handled by the floor/ceiling check.
1086          */
1087         pudp = pud_offset(p4dp, 0UL);
1088         for (i = 0; i < PTRS_PER_PUD; i++) {
1089                 if (!pud_none(READ_ONCE(pudp[i])))
1090                         return;
1091         }
1092
1093         p4d_clear(p4dp);
1094         __flush_tlb_kernel_pgtable(start);
1095         free_hotplug_pgtable_page(virt_to_page(pudp));
1096 }
1097
1098 static void free_empty_p4d_table(pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
1099                                  unsigned long end, unsigned long floor,
1100                                  unsigned long ceiling)
1101 {
1102         unsigned long next;
1103         p4d_t *p4dp, p4d;
1104
1105         do {
1106                 next = p4d_addr_end(addr, end);
1107                 p4dp = p4d_offset(pgdp, addr);
1108                 p4d = READ_ONCE(*p4dp);
1109                 if (p4d_none(p4d))
1110                         continue;
1111
1112                 WARN_ON(!p4d_present(p4d));
1113                 free_empty_pud_table(p4dp, addr, next, floor, ceiling);
1114         } while (addr = next, addr < end);
1115 }
1116
1117 static void free_empty_tables(unsigned long addr, unsigned long end,
1118                               unsigned long floor, unsigned long ceiling)
1119 {
1120         unsigned long next;
1121         pgd_t *pgdp, pgd;
1122
1123         do {
1124                 next = pgd_addr_end(addr, end);
1125                 pgdp = pgd_offset_k(addr);
1126                 pgd = READ_ONCE(*pgdp);
1127                 if (pgd_none(pgd))
1128                         continue;
1129
1130                 WARN_ON(!pgd_present(pgd));
1131                 free_empty_p4d_table(pgdp, addr, next, floor, ceiling);
1132         } while (addr = next, addr < end);
1133 }
1134 #endif
1135
1136 void __meminit vmemmap_set_pmd(pmd_t *pmdp, void *p, int node,
1137                                unsigned long addr, unsigned long next)
1138 {
1139         pmd_set_huge(pmdp, __pa(p), __pgprot(PROT_SECT_NORMAL));
1140 }
1141
1142 int __meminit vmemmap_check_pmd(pmd_t *pmdp, int node,
1143                                 unsigned long addr, unsigned long next)
1144 {
1145         vmemmap_verify((pte_t *)pmdp, node, addr, next);
1146         return 1;
1147 }
1148
1149 int __meminit vmemmap_populate(unsigned long start, unsigned long end, int node,
1150                 struct vmem_altmap *altmap)
1151 {
1152         WARN_ON((start < VMEMMAP_START) || (end > VMEMMAP_END));
1153
1154         if (!IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_4K_PAGES))
1155                 return vmemmap_populate_basepages(start, end, node, altmap);
1156         else
1157                 return vmemmap_populate_hugepages(start, end, node, altmap);
1158 }
1159
1160 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1161 void vmemmap_free(unsigned long start, unsigned long end,
1162                 struct vmem_altmap *altmap)
1163 {
1164         WARN_ON((start < VMEMMAP_START) || (end > VMEMMAP_END));
1165
1166         unmap_hotplug_range(start, end, true, altmap);
1167         free_empty_tables(start, end, VMEMMAP_START, VMEMMAP_END);
1168 }
1169 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
1170
1171 int pud_set_huge(pud_t *pudp, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
1172 {
1173         pud_t new_pud = pfn_pud(__phys_to_pfn(phys), mk_pud_sect_prot(prot));
1174
1175         /* Only allow permission changes for now */
1176         if (!pgattr_change_is_safe(READ_ONCE(pud_val(*pudp)),
1177                                    pud_val(new_pud)))
1178                 return 0;
1179
1180         VM_BUG_ON(phys & ~PUD_MASK);
1181         set_pud(pudp, new_pud);
1182         return 1;
1183 }
1184
1185 int pmd_set_huge(pmd_t *pmdp, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
1186 {
1187         pmd_t new_pmd = pfn_pmd(__phys_to_pfn(phys), mk_pmd_sect_prot(prot));
1188
1189         /* Only allow permission changes for now */
1190         if (!pgattr_change_is_safe(READ_ONCE(pmd_val(*pmdp)),
1191                                    pmd_val(new_pmd)))
1192                 return 0;
1193
1194         VM_BUG_ON(phys & ~PMD_MASK);
1195         set_pmd(pmdp, new_pmd);
1196         return 1;
1197 }
1198
1199 int pud_clear_huge(pud_t *pudp)
1200 {
1201         if (!pud_sect(READ_ONCE(*pudp)))
1202                 return 0;
1203         pud_clear(pudp);
1204         return 1;
1205 }
1206
1207 int pmd_clear_huge(pmd_t *pmdp)
1208 {
1209         if (!pmd_sect(READ_ONCE(*pmdp)))
1210                 return 0;
1211         pmd_clear(pmdp);
1212         return 1;
1213 }
1214
1215 int pmd_free_pte_page(pmd_t *pmdp, unsigned long addr)
1216 {
1217         pte_t *table;
1218         pmd_t pmd;
1219
1220         pmd = READ_ONCE(*pmdp);
1221
1222         if (!pmd_table(pmd)) {
1223                 VM_WARN_ON(1);
1224                 return 1;
1225         }
1226
1227         table = pte_offset_kernel(pmdp, addr);
1228         pmd_clear(pmdp);
1229         __flush_tlb_kernel_pgtable(addr);
1230         pte_free_kernel(NULL, table);
1231         return 1;
1232 }
1233
1234 int pud_free_pmd_page(pud_t *pudp, unsigned long addr)
1235 {
1236         pmd_t *table;
1237         pmd_t *pmdp;
1238         pud_t pud;
1239         unsigned long next, end;
1240
1241         pud = READ_ONCE(*pudp);
1242
1243         if (!pud_table(pud)) {
1244                 VM_WARN_ON(1);
1245                 return 1;
1246         }
1247
1248         table = pmd_offset(pudp, addr);
1249         pmdp = table;
1250         next = addr;
1251         end = addr + PUD_SIZE;
1252         do {
1253                 pmd_free_pte_page(pmdp, next);
1254         } while (pmdp++, next += PMD_SIZE, next != end);
1255
1256         pud_clear(pudp);
1257         __flush_tlb_kernel_pgtable(addr);
1258         pmd_free(NULL, table);
1259         return 1;
1260 }
1261
1262 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1263 static void __remove_pgd_mapping(pgd_t *pgdir, unsigned long start, u64 size)
1264 {
1265         unsigned long end = start + size;
1266
1267         WARN_ON(pgdir != init_mm.pgd);
1268         WARN_ON((start < PAGE_OFFSET) || (end > PAGE_END));
1269
1270         unmap_hotplug_range(start, end, false, NULL);
1271         free_empty_tables(start, end, PAGE_OFFSET, PAGE_END);
1272 }
1273
1274 struct range arch_get_mappable_range(void)
1275 {
1276         struct range mhp_range;
1277         u64 start_linear_pa = __pa(_PAGE_OFFSET(vabits_actual));
1278         u64 end_linear_pa = __pa(PAGE_END - 1);
1279
1280         if (IS_ENABLED(CONFIG_RANDOMIZE_BASE)) {
1281                 /*
1282                  * Check for a wrap, it is possible because of randomized linear
1283                  * mapping the start physical address is actually bigger than
1284                  * the end physical address. In this case set start to zero
1285                  * because [0, end_linear_pa] range must still be able to cover
1286                  * all addressable physical addresses.
1287                  */
1288                 if (start_linear_pa > end_linear_pa)
1289                         start_linear_pa = 0;
1290         }
1291
1292         WARN_ON(start_linear_pa > end_linear_pa);
1293
1294         /*
1295          * Linear mapping region is the range [PAGE_OFFSET..(PAGE_END - 1)]
1296          * accommodating both its ends but excluding PAGE_END. Max physical
1297          * range which can be mapped inside this linear mapping range, must
1298          * also be derived from its end points.
1299          */
1300         mhp_range.start = start_linear_pa;
1301         mhp_range.end =  end_linear_pa;
1302
1303         return mhp_range;
1304 }
1305
1306 int arch_add_memory(int nid, u64 start, u64 size,
1307                     struct mhp_params *params)
1308 {
1309         int ret, flags = NO_EXEC_MAPPINGS;
1310
1311         VM_BUG_ON(!mhp_range_allowed(start, size, true));
1312
1313         if (can_set_direct_map())
1314                 flags |= NO_BLOCK_MAPPINGS | NO_CONT_MAPPINGS;
1315
1316         __create_pgd_mapping(swapper_pg_dir, start, __phys_to_virt(start),
1317                              size, params->pgprot, __pgd_pgtable_alloc,
1318                              flags);
1319
1320         memblock_clear_nomap(start, size);
1321
1322         ret = __add_pages(nid, start >> PAGE_SHIFT, size >> PAGE_SHIFT,
1323                            params);
1324         if (ret)
1325                 __remove_pgd_mapping(swapper_pg_dir,
1326                                      __phys_to_virt(start), size);
1327         else {
1328                 max_pfn = PFN_UP(start + size);
1329                 max_low_pfn = max_pfn;
1330         }
1331
1332         return ret;
1333 }
1334
1335 void arch_remove_memory(u64 start, u64 size, struct vmem_altmap *altmap)
1336 {
1337         unsigned long start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
1338         unsigned long nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
1339
1340         __remove_pages(start_pfn, nr_pages, altmap);
1341         __remove_pgd_mapping(swapper_pg_dir, __phys_to_virt(start), size);
1342 }
1343
1344 /*
1345  * This memory hotplug notifier helps prevent boot memory from being
1346  * inadvertently removed as it blocks pfn range offlining process in
1347  * __offline_pages(). Hence this prevents both offlining as well as
1348  * removal process for boot memory which is initially always online.
1349  * In future if and when boot memory could be removed, this notifier
1350  * should be dropped and free_hotplug_page_range() should handle any
1351  * reserved pages allocated during boot.
1352  */
1353 static int prevent_bootmem_remove_notifier(struct notifier_block *nb,
1354                                            unsigned long action, void *data)
1355 {
1356         struct mem_section *ms;
1357         struct memory_notify *arg = data;
1358         unsigned long end_pfn = arg->start_pfn + arg->nr_pages;
1359         unsigned long pfn = arg->start_pfn;
1360
1361         if ((action != MEM_GOING_OFFLINE) && (action != MEM_OFFLINE))
1362                 return NOTIFY_OK;
1363
1364         for (; pfn < end_pfn; pfn += PAGES_PER_SECTION) {
1365                 unsigned long start = PFN_PHYS(pfn);
1366                 unsigned long end = start + (1UL << PA_SECTION_SHIFT);
1367
1368                 ms = __pfn_to_section(pfn);
1369                 if (!early_section(ms))
1370                         continue;
1371
1372                 if (action == MEM_GOING_OFFLINE) {
1373                         /*
1374                          * Boot memory removal is not supported. Prevent
1375                          * it via blocking any attempted offline request
1376                          * for the boot memory and just report it.
1377                          */
1378                         pr_warn("Boot memory [%lx %lx] offlining attempted\n", start, end);
1379                         return NOTIFY_BAD;
1380                 } else if (action == MEM_OFFLINE) {
1381                         /*
1382                          * This should have never happened. Boot memory
1383                          * offlining should have been prevented by this
1384                          * very notifier. Probably some memory removal
1385                          * procedure might have changed which would then
1386                          * require further debug.
1387                          */
1388                         pr_err("Boot memory [%lx %lx] offlined\n", start, end);
1389
1390                         /*
1391                          * Core memory hotplug does not process a return
1392                          * code from the notifier for MEM_OFFLINE events.
1393                          * The error condition has been reported. Return
1394                          * from here as if ignored.
1395                          */
1396                         return NOTIFY_DONE;
1397                 }
1398         }
1399         return NOTIFY_OK;
1400 }
1401
1402 static struct notifier_block prevent_bootmem_remove_nb = {
1403         .notifier_call = prevent_bootmem_remove_notifier,
1404 };
1405
1406 /*
1407  * This ensures that boot memory sections on the platform are online
1408  * from early boot. Memory sections could not be prevented from being
1409  * offlined, unless for some reason they are not online to begin with.
1410  * This helps validate the basic assumption on which the above memory
1411  * event notifier works to prevent boot memory section offlining and
1412  * its possible removal.
1413  */
1414 static void validate_bootmem_online(void)
1415 {
1416         phys_addr_t start, end, addr;
1417         struct mem_section *ms;
1418         u64 i;
1419
1420         /*
1421          * Scanning across all memblock might be expensive
1422          * on some big memory systems. Hence enable this
1423          * validation only with DEBUG_VM.
1424          */
1425         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM))
1426                 return;
1427
1428         for_each_mem_range(i, &start, &end) {
1429                 for (addr = start; addr < end; addr += (1UL << PA_SECTION_SHIFT)) {
1430                         ms = __pfn_to_section(PHYS_PFN(addr));
1431
1432                         /*
1433                          * All memory ranges in the system at this point
1434                          * should have been marked as early sections.
1435                          */
1436                         WARN_ON(!early_section(ms));
1437
1438                         /*
1439                          * Memory notifier mechanism here to prevent boot
1440                          * memory offlining depends on the fact that each
1441                          * early section memory on the system is initially
1442                          * online. Otherwise a given memory section which
1443                          * is already offline will be overlooked and can
1444                          * be removed completely. Call out such sections.
1445                          */
1446                         if (!online_section(ms))
1447                                 pr_err("Boot memory [%llx %llx] is offline, can be removed\n",
1448                                         addr, addr + (1UL << PA_SECTION_SHIFT));
1449                 }
1450         }
1451 }
1452
1453 static int __init prevent_bootmem_remove_init(void)
1454 {
1455         int ret = 0;
1456
1457         if (!IS_ENABLED(CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE))
1458                 return ret;
1459
1460         validate_bootmem_online();
1461         ret = register_memory_notifier(&prevent_bootmem_remove_nb);
1462         if (ret)
1463                 pr_err("%s: Notifier registration failed %d\n", __func__, ret);
1464
1465         return ret;
1466 }
1467 early_initcall(prevent_bootmem_remove_init);
1468 #endif
1469
1470 pte_t ptep_modify_prot_start(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr, pte_t *ptep)
1471 {
1472         if (alternative_has_cap_unlikely(ARM64_WORKAROUND_2645198)) {
1473                 /*
1474                  * Break-before-make (BBM) is required for all user space mappings
1475                  * when the permission changes from executable to non-executable
1476                  * in cases where cpu is affected with errata #2645198.
1477                  */
1478                 if (pte_user_exec(READ_ONCE(*ptep)))
1479                         return ptep_clear_flush(vma, addr, ptep);
1480         }
1481         return ptep_get_and_clear(vma->vm_mm, addr, ptep);
1482 }
1483
1484 void ptep_modify_prot_commit(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr, pte_t *ptep,
1485                              pte_t old_pte, pte_t pte)
1486 {
1487         set_pte_at(vma->vm_mm, addr, ptep, pte);
1488 }