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/memory.h>
  21 #include <linux/fs.h>
  22 #include <linux/io.h>
  23 #include <linux/mm.h>
  24 #include <linux/vmalloc.h>
  25 #include <linux/set_memory.h>
  26
  27 #include <asm/barrier.h>
  28 #include <asm/cputype.h>
  29 #include <asm/fixmap.h>
  30 #include <asm/kasan.h>
  31 #include <asm/kernel-pgtable.h>
  32 #include <asm/sections.h>
  33 #include <asm/setup.h>
  34 #include <linux/sizes.h>
  35 #include <asm/tlb.h>
  36 #include <asm/mmu_context.h>
  37 #include <asm/ptdump.h>
  38 #include <asm/tlbflush.h>
  39 #include <asm/pgalloc.h>
  40
  41 #define NO_BLOCK_MAPPINGS       BIT(0)
  42 #define NO_CONT_MAPPINGS        BIT(1)
  43 #define NO_EXEC_MAPPINGS        BIT(2)  /* assumes FEAT_HPDS is not used */
  44
  45 u64 idmap_t0sz = TCR_T0SZ(VA_BITS_MIN);
  46 u64 idmap_ptrs_per_pgd = PTRS_PER_PGD;
  47
  48 u64 __section(".mmuoff.data.write") vabits_actual;
  49 EXPORT_SYMBOL(vabits_actual);
  50
  51 u64 kimage_voffset __ro_after_init;
  52 EXPORT_SYMBOL(kimage_voffset);
  53
  54 /*
  55  * Empty_zero_page is a special page that is used for zero-initialized data
  56  * and COW.
  57  */
  58 unsigned long empty_zero_page[PAGE_SIZE / sizeof(unsigned long)] __page_aligned_bss;
  59 EXPORT_SYMBOL(empty_zero_page);
  60
  61 static pte_t bm_pte[PTRS_PER_PTE] __page_aligned_bss;
  62 static pmd_t bm_pmd[PTRS_PER_PMD] __page_aligned_bss __maybe_unused;
  63 static pud_t bm_pud[PTRS_PER_PUD] __page_aligned_bss __maybe_unused;
  64
  65 static DEFINE_SPINLOCK(swapper_pgdir_lock);
  66 static DEFINE_MUTEX(fixmap_lock);
  67
  68 void set_swapper_pgd(pgd_t *pgdp, pgd_t pgd)
  69 {
  70         pgd_t *fixmap_pgdp;
  71
  72         spin_lock(&swapper_pgdir_lock);
  73         fixmap_pgdp = pgd_set_fixmap(__pa_symbol(pgdp));
  74         WRITE_ONCE(*fixmap_pgdp, pgd);
  75         /*
  76          * We need dsb(ishst) here to ensure the page-table-walker sees
  77          * our new entry before set_p?d() returns. The fixmap's
  78          * flush_tlb_kernel_range() via clear_fixmap() does this for us.
  79          */
  80         pgd_clear_fixmap();
  81         spin_unlock(&swapper_pgdir_lock);
  82 }
  83
  84 pgprot_t phys_mem_access_prot(struct file *file, unsigned long pfn,
  85                               unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
  86 {
  87         if (!pfn_is_map_memory(pfn))
  88                 return pgprot_noncached(vma_prot);
  89         else if (file->f_flags & O_SYNC)
  90                 return pgprot_writecombine(vma_prot);
  91         return vma_prot;
  92 }
  93 EXPORT_SYMBOL(phys_mem_access_prot);
  94
  95 static phys_addr_t __init early_pgtable_alloc(int shift)
  96 {
  97         phys_addr_t phys;
  98         void *ptr;
  99
 100         phys = memblock_phys_alloc(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
 101         if (!phys)
 102                 panic("Failed to allocate page table page\n");
 103
 104         /*
 105          * The FIX_{PGD,PUD,PMD} slots may be in active use, but the FIX_PTE
 106          * slot will be free, so we can (ab)use the FIX_PTE slot to initialise
 107          * any level of table.
 108          */
 109         ptr = pte_set_fixmap(phys);
 110
 111         memset(ptr, 0, PAGE_SIZE);
 112
 113         /*
 114          * Implicit barriers also ensure the zeroed page is visible to the page
 115          * table walker
 116          */
 117         pte_clear_fixmap();
 118
 119         return phys;
 120 }
 121
 122 static bool pgattr_change_is_safe(u64 old, u64 new)
 123 {
 124         /*
 125          * The following mapping attributes may be updated in live
 126          * kernel mappings without the need for break-before-make.
 127          */
 128         pteval_t mask = PTE_PXN | PTE_RDONLY | PTE_WRITE | PTE_NG;
 129
 130         /* creating or taking down mappings is always safe */
 131         if (old == 0 || new == 0)
 132                 return true;
 133
 134         /* live contiguous mappings may not be manipulated at all */
 135         if ((old | new) & PTE_CONT)
 136                 return false;
 137
 138         /* Transitioning from Non-Global to Global is unsafe */
 139         if (old & ~new & PTE_NG)
 140                 return false;
 141
 142         /*
 143          * Changing the memory type between Normal and Normal-Tagged is safe
 144          * since Tagged is considered a permission attribute from the
 145          * mismatched attribute aliases perspective.
 146          */
 147         if (((old & PTE_ATTRINDX_MASK) == PTE_ATTRINDX(MT_NORMAL) ||
 148              (old & PTE_ATTRINDX_MASK) == PTE_ATTRINDX(MT_NORMAL_TAGGED)) &&
 149             ((new & PTE_ATTRINDX_MASK) == PTE_ATTRINDX(MT_NORMAL) ||
 150              (new & PTE_ATTRINDX_MASK) == PTE_ATTRINDX(MT_NORMAL_TAGGED)))
 151                 mask |= PTE_ATTRINDX_MASK;
 152
 153         return ((old ^ new) & ~mask) == 0;
 154 }
 155
 156 static void init_pte(pmd_t *pmdp, unsigned long addr, unsigned long end,
 157                      phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
 158 {
 159         pte_t *ptep;
 160
 161         ptep = pte_set_fixmap_offset(pmdp, addr);
 162         do {
 163                 pte_t old_pte = READ_ONCE(*ptep);
 164
 165                 set_pte(ptep, pfn_pte(__phys_to_pfn(phys), prot));
 166
 167                 /*
 168                  * After the PTE entry has been populated once, we
 169                  * only allow updates to the permission attributes.
 170                  */
 171                 BUG_ON(!pgattr_change_is_safe(pte_val(old_pte),
 172                                               READ_ONCE(pte_val(*ptep))));
 173
 174                 phys += PAGE_SIZE;
 175         } while (ptep++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
 176
 177         pte_clear_fixmap();
 178 }
 179
 180 static void alloc_init_cont_pte(pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
 181                                 unsigned long end, phys_addr_t phys,
 182                                 pgprot_t prot,
 183                                 phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int),
 184                                 int flags)
 185 {
 186         unsigned long next;
 187         pmd_t pmd = READ_ONCE(*pmdp);
 188
 189         BUG_ON(pmd_sect(pmd));
 190         if (pmd_none(pmd)) {
 191                 pmdval_t pmdval = PMD_TYPE_TABLE | PMD_TABLE_UXN;
 192                 phys_addr_t pte_phys;
 193
 194                 if (flags & NO_EXEC_MAPPINGS)
 195                         pmdval |= PMD_TABLE_PXN;
 196                 BUG_ON(!pgtable_alloc);
 197                 pte_phys = pgtable_alloc(PAGE_SHIFT);
 198                 __pmd_populate(pmdp, pte_phys, pmdval);
 199                 pmd = READ_ONCE(*pmdp);
 200         }
 201         BUG_ON(pmd_bad(pmd));
 202
 203         do {
 204                 pgprot_t __prot = prot;
 205
 206                 next = pte_cont_addr_end(addr, end);
 207
 208                 /* use a contiguous mapping if the range is suitably aligned */
 209                 if ((((addr | next | phys) & ~CONT_PTE_MASK) == 0) &&
 210                     (flags & NO_CONT_MAPPINGS) == 0)
 211                         __prot = __pgprot(pgprot_val(prot) | PTE_CONT);
 212
 213                 init_pte(pmdp, addr, next, phys, __prot);
 214
 215                 phys += next - addr;
 216         } while (addr = next, addr != end);
 217 }
 218
 219 static void init_pmd(pud_t *pudp, unsigned long addr, unsigned long end,
 220                      phys_addr_t phys, pgprot_t prot,
 221                      phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int), int flags)
 222 {
 223         unsigned long next;
 224         pmd_t *pmdp;
 225
 226         pmdp = pmd_set_fixmap_offset(pudp, addr);
 227         do {
 228                 pmd_t old_pmd = READ_ONCE(*pmdp);
 229
 230                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 231
 232                 /* try section mapping first */
 233                 if (((addr | next | phys) & ~PMD_MASK) == 0 &&
 234                     (flags & NO_BLOCK_MAPPINGS) == 0) {
 235                         pmd_set_huge(pmdp, phys, prot);
 236
 237                         /*
 238                          * After the PMD entry has been populated once, we
 239                          * only allow updates to the permission attributes.
 240                          */
 241                         BUG_ON(!pgattr_change_is_safe(pmd_val(old_pmd),
 242                                                       READ_ONCE(pmd_val(*pmdp))));
 243                 } else {
 244                         alloc_init_cont_pte(pmdp, addr, next, phys, prot,
 245                                             pgtable_alloc, flags);
 246
 247                         BUG_ON(pmd_val(old_pmd) != 0 &&
 248                                pmd_val(old_pmd) != READ_ONCE(pmd_val(*pmdp)));
 249                 }
 250                 phys += next - addr;
 251         } while (pmdp++, addr = next, addr != end);
 252
 253         pmd_clear_fixmap();
 254 }
 255
 256 static void alloc_init_cont_pmd(pud_t *pudp, unsigned long addr,
 257                                 unsigned long end, phys_addr_t phys,
 258                                 pgprot_t prot,
 259                                 phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int), int flags)
 260 {
 261         unsigned long next;
 262         pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
 263
 264         /*
 265          * Check for initial section mappings in the pgd/pud.
 266          */
 267         BUG_ON(pud_sect(pud));
 268         if (pud_none(pud)) {
 269                 pudval_t pudval = PUD_TYPE_TABLE | PUD_TABLE_UXN;
 270                 phys_addr_t pmd_phys;
 271
 272                 if (flags & NO_EXEC_MAPPINGS)
 273                         pudval |= PUD_TABLE_PXN;
 274                 BUG_ON(!pgtable_alloc);
 275                 pmd_phys = pgtable_alloc(PMD_SHIFT);
 276                 __pud_populate(pudp, pmd_phys, pudval);
 277                 pud = READ_ONCE(*pudp);
 278         }
 279         BUG_ON(pud_bad(pud));
 280
 281         do {
 282                 pgprot_t __prot = prot;
 283
 284                 next = pmd_cont_addr_end(addr, end);
 285
 286                 /* use a contiguous mapping if the range is suitably aligned */
 287                 if ((((addr | next | phys) & ~CONT_PMD_MASK) == 0) &&
 288                     (flags & NO_CONT_MAPPINGS) == 0)
 289                         __prot = __pgprot(pgprot_val(prot) | PTE_CONT);
 290
 291                 init_pmd(pudp, addr, next, phys, __prot, pgtable_alloc, flags);
 292
 293                 phys += next - addr;
 294         } while (addr = next, addr != end);
 295 }
 296
 297 static inline bool use_1G_block(unsigned long addr, unsigned long next,
 298                         unsigned long phys)
 299 {
 300         if (PAGE_SHIFT != 12)
 301                 return false;
 302
 303         if (((addr | next | phys) & ~PUD_MASK) != 0)
 304                 return false;
 305
 306         return true;
 307 }
 308
 309 static void alloc_init_pud(pgd_t *pgdp, unsigned long addr, unsigned long end,
 310                            phys_addr_t phys, pgprot_t prot,
 311                            phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int),
 312                            int flags)
 313 {
 314         unsigned long next;
 315         pud_t *pudp;
 316         p4d_t *p4dp = p4d_offset(pgdp, addr);
 317         p4d_t p4d = READ_ONCE(*p4dp);
 318
 319         if (p4d_none(p4d)) {
 320                 p4dval_t p4dval = P4D_TYPE_TABLE | P4D_TABLE_UXN;
 321                 phys_addr_t pud_phys;
 322
 323                 if (flags & NO_EXEC_MAPPINGS)
 324                         p4dval |= P4D_TABLE_PXN;
 325                 BUG_ON(!pgtable_alloc);
 326                 pud_phys = pgtable_alloc(PUD_SHIFT);
 327                 __p4d_populate(p4dp, pud_phys, p4dval);
 328                 p4d = READ_ONCE(*p4dp);
 329         }
 330         BUG_ON(p4d_bad(p4d));
 331
 332         /*
 333          * No need for locking during early boot. And it doesn't work as
 334          * expected with KASLR enabled.
 335          */
 336         if (system_state != SYSTEM_BOOTING)
 337                 mutex_lock(&fixmap_lock);
 338         pudp = pud_set_fixmap_offset(p4dp, addr);
 339         do {
 340                 pud_t old_pud = READ_ONCE(*pudp);
 341
 342                 next = pud_addr_end(addr, end);
 343
 344                 /*
 345                  * For 4K granule only, attempt to put down a 1GB block
 346                  */
 347                 if (use_1G_block(addr, next, phys) &&
 348                     (flags & NO_BLOCK_MAPPINGS) == 0) {
 349                         pud_set_huge(pudp, phys, prot);
 350
 351                         /*
 352                          * After the PUD entry has been populated once, we
 353                          * only allow updates to the permission attributes.
 354                          */
 355                         BUG_ON(!pgattr_change_is_safe(pud_val(old_pud),
 356                                                       READ_ONCE(pud_val(*pudp))));
 357                 } else {
 358                         alloc_init_cont_pmd(pudp, addr, next, phys, prot,
 359                                             pgtable_alloc, flags);
 360
 361                         BUG_ON(pud_val(old_pud) != 0 &&
 362                                pud_val(old_pud) != READ_ONCE(pud_val(*pudp)));
 363                 }
 364                 phys += next - addr;
 365         } while (pudp++, addr = next, addr != end);
 366
 367         pud_clear_fixmap();
 368         if (system_state != SYSTEM_BOOTING)
 369                 mutex_unlock(&fixmap_lock);
 370 }
 371
 372 static void __create_pgd_mapping(pgd_t *pgdir, phys_addr_t phys,
 373                                  unsigned long virt, phys_addr_t size,
 374                                  pgprot_t prot,
 375                                  phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int),
 376                                  int flags)
 377 {
 378         unsigned long addr, end, next;
 379         pgd_t *pgdp = pgd_offset_pgd(pgdir, virt);
 380
 381         /*
 382          * If the virtual and physical address don't have the same offset
 383          * within a page, we cannot map the region as the caller expects.
 384          */
 385         if (WARN_ON((phys ^ virt) & ~PAGE_MASK))
 386                 return;
 387
 388         phys &= PAGE_MASK;
 389         addr = virt & PAGE_MASK;
 390         end = PAGE_ALIGN(virt + size);
 391
 392         do {
 393                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 394                 alloc_init_pud(pgdp, addr, next, phys, prot, pgtable_alloc,
 395                                flags);
 396                 phys += next - addr;
 397         } while (pgdp++, addr = next, addr != end);
 398 }
 399
 400 static phys_addr_t __pgd_pgtable_alloc(int shift)
 401 {
 402         void *ptr = (void *)__get_free_page(GFP_PGTABLE_KERNEL);
 403         BUG_ON(!ptr);
 404
 405         /* Ensure the zeroed page is visible to the page table walker */
 406         dsb(ishst);
 407         return __pa(ptr);
 408 }
 409
 410 static phys_addr_t pgd_pgtable_alloc(int shift)
 411 {
 412         phys_addr_t pa = __pgd_pgtable_alloc(shift);
 413
 414         /*
 415          * Call proper page table ctor in case later we need to
 416          * call core mm functions like apply_to_page_range() on
 417          * this pre-allocated page table.
 418          *
 419          * We don't select ARCH_ENABLE_SPLIT_PMD_PTLOCK if pmd is
 420          * folded, and if so pgtable_pmd_page_ctor() becomes nop.
 421          */
 422         if (shift == PAGE_SHIFT)
 423                 BUG_ON(!pgtable_pte_page_ctor(phys_to_page(pa)));
 424         else if (shift == PMD_SHIFT)
 425                 BUG_ON(!pgtable_pmd_page_ctor(phys_to_page(pa)));
 426
 427         return pa;
 428 }
 429
 430 /*
 431  * This function can only be used to modify existing table entries,
 432  * without allocating new levels of table. Note that this permits the
 433  * creation of new section or page entries.
 434  */
 435 static void __init create_mapping_noalloc(phys_addr_t phys, unsigned long virt,
 436                                   phys_addr_t size, pgprot_t prot)
 437 {
 438         if ((virt >= PAGE_END) && (virt < VMALLOC_START)) {
 439                 pr_warn("BUG: not creating mapping for %pa at 0x%016lx - outside kernel range\n",
 440                         &phys, virt);
 441                 return;
 442         }
 443         __create_pgd_mapping(init_mm.pgd, phys, virt, size, prot, NULL,
 444                              NO_CONT_MAPPINGS);
 445 }
 446
 447 void __init create_pgd_mapping(struct mm_struct *mm, phys_addr_t phys,
 448                                unsigned long virt, phys_addr_t size,
 449                                pgprot_t prot, bool page_mappings_only)
 450 {
 451         int flags = 0;
 452
 453         BUG_ON(mm == &init_mm);
 454
 455         if (page_mappings_only)
 456                 flags = NO_BLOCK_MAPPINGS | NO_CONT_MAPPINGS;
 457
 458         __create_pgd_mapping(mm->pgd, phys, virt, size, prot,
 459                              pgd_pgtable_alloc, flags);
 460 }
 461
 462 static void update_mapping_prot(phys_addr_t phys, unsigned long virt,
 463                                 phys_addr_t size, pgprot_t prot)
 464 {
 465         if ((virt >= PAGE_END) && (virt < VMALLOC_START)) {
 466                 pr_warn("BUG: not updating mapping for %pa at 0x%016lx - outside kernel range\n",
 467                         &phys, virt);
 468                 return;
 469         }
 470
 471         __create_pgd_mapping(init_mm.pgd, phys, virt, size, prot, NULL,
 472                              NO_CONT_MAPPINGS);
 473
 474         /* flush the TLBs after updating live kernel mappings */
 475         flush_tlb_kernel_range(virt, virt + size);
 476 }
 477
 478 static void __init __map_memblock(pgd_t *pgdp, phys_addr_t start,
 479                                   phys_addr_t end, pgprot_t prot, int flags)
 480 {
 481         __create_pgd_mapping(pgdp, start, __phys_to_virt(start), end - start,
 482                              prot, early_pgtable_alloc, flags);
 483 }
 484
 485 void __init mark_linear_text_alias_ro(void)
 486 {
 487         /*
 488          * Remove the write permissions from the linear alias of .text/.rodata
 489          */
 490         update_mapping_prot(__pa_symbol(_stext), (unsigned long)lm_alias(_stext),
 491                             (unsigned long)__init_begin - (unsigned long)_stext,
 492                             PAGE_KERNEL_RO);
 493 }
 494
 495 static bool crash_mem_map __initdata;
 496
 497 static int __init enable_crash_mem_map(char *arg)
 498 {
 499         /*
 500          * Proper parameter parsing is done by reserve_crashkernel(). We only
 501          * need to know if the linear map has to avoid block mappings so that
 502          * the crashkernel reservations can be unmapped later.
 503          */
 504         crash_mem_map = true;
 505
 506         return 0;
 507 }
 508 early_param("crashkernel", enable_crash_mem_map);
 509
 510 static void __init map_mem(pgd_t *pgdp)
 511 {
 512         static const u64 direct_map_end = _PAGE_END(VA_BITS_MIN);
 513         phys_addr_t kernel_start = __pa_symbol(_stext);
 514         phys_addr_t kernel_end = __pa_symbol(__init_begin);
 515         phys_addr_t start, end;
 516         int flags = NO_EXEC_MAPPINGS;
 517         u64 i;
 518
 519         /*
 520          * Setting hierarchical PXNTable attributes on table entries covering
 521          * the linear region is only possible if it is guaranteed that no table
 522          * entries at any level are being shared between the linear region and
 523          * the vmalloc region. Check whether this is true for the PGD level, in
 524          * which case it is guaranteed to be true for all other levels as well.
 525          */
 526         BUILD_BUG_ON(pgd_index(direct_map_end - 1) == pgd_index(direct_map_end));
 527
 528         if (can_set_direct_map() || IS_ENABLED(CONFIG_KFENCE))
 529                 flags |= NO_BLOCK_MAPPINGS | NO_CONT_MAPPINGS;
 530
 531         /*
 532          * Take care not to create a writable alias for the
 533          * read-only text and rodata sections of the kernel image.
 534          * So temporarily mark them as NOMAP to skip mappings in
 535          * the following for-loop
 536          */
 537         memblock_mark_nomap(kernel_start, kernel_end - kernel_start);
 538
 539 #ifdef CONFIG_KEXEC_CORE
 540         if (crash_mem_map) {
 541                 if (IS_ENABLED(CONFIG_ZONE_DMA) ||
 542                     IS_ENABLED(CONFIG_ZONE_DMA32))
 543                         flags |= NO_BLOCK_MAPPINGS | NO_CONT_MAPPINGS;
 544                 else if (crashk_res.end)
 545                         memblock_mark_nomap(crashk_res.start,
 546                             resource_size(&crashk_res));
 547         }
 548 #endif
 549
 550         /* map all the memory banks */
 551         for_each_mem_range(i, &start, &end) {
 552                 if (start >= end)
 553                         break;
 554                 /*
 555                  * The linear map must allow allocation tags reading/writing
 556                  * if MTE is present. Otherwise, it has the same attributes as
 557                  * PAGE_KERNEL.
 558                  */
 559                 __map_memblock(pgdp, start, end, pgprot_tagged(PAGE_KERNEL),
 560                                flags);
 561         }
 562
 563         /*
 564          * Map the linear alias of the [_stext, __init_begin) interval
 565          * as non-executable now, and remove the write permission in
 566          * mark_linear_text_alias_ro() below (which will be called after
 567          * alternative patching has completed). This makes the contents
 568          * of the region accessible to subsystems such as hibernate,
 569          * but protects it from inadvertent modification or execution.
 570          * Note that contiguous mappings cannot be remapped in this way,
 571          * so we should avoid them here.
 572          */
 573         __map_memblock(pgdp, kernel_start, kernel_end,
 574                        PAGE_KERNEL, NO_CONT_MAPPINGS);
 575         memblock_clear_nomap(kernel_start, kernel_end - kernel_start);
 576
 577         /*
 578          * Use page-level mappings here so that we can shrink the region
 579          * in page granularity and put back unused memory to buddy system
 580          * through /sys/kernel/kexec_crash_size interface.
 581          */
 582 #ifdef CONFIG_KEXEC_CORE
 583         if (crash_mem_map &&
 584             !IS_ENABLED(CONFIG_ZONE_DMA) && !IS_ENABLED(CONFIG_ZONE_DMA32)) {
 585                 if (crashk_res.end) {
 586                         __map_memblock(pgdp, crashk_res.start,
 587                                        crashk_res.end + 1,
 588                                        PAGE_KERNEL,
 589                                        NO_BLOCK_MAPPINGS | NO_CONT_MAPPINGS);
 590                         memblock_clear_nomap(crashk_res.start,
 591                                              resource_size(&crashk_res));
 592                 }
 593         }
 594 #endif
 595 }
 596
 597 void mark_rodata_ro(void)
 598 {
 599         unsigned long section_size;
 600
 601         /*
 602          * mark .rodata as read only. Use __init_begin rather than __end_rodata
 603          * to cover NOTES and EXCEPTION_TABLE.
 604          */
 605         section_size = (unsigned long)__init_begin - (unsigned long)__start_rodata;
 606         update_mapping_prot(__pa_symbol(__start_rodata), (unsigned long)__start_rodata,
 607                             section_size, PAGE_KERNEL_RO);
 608
 609         debug_checkwx();
 610 }
 611
 612 static void __init map_kernel_segment(pgd_t *pgdp, void *va_start, void *va_end,
 613                                       pgprot_t prot, struct vm_struct *vma,
 614                                       int flags, unsigned long vm_flags)
 615 {
 616         phys_addr_t pa_start = __pa_symbol(va_start);
 617         unsigned long size = va_end - va_start;
 618
 619         BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(pa_start));
 620         BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(size));
 621
 622         __create_pgd_mapping(pgdp, pa_start, (unsigned long)va_start, size, prot,
 623                              early_pgtable_alloc, flags);
 624
 625         if (!(vm_flags & VM_NO_GUARD))
 626                 size += PAGE_SIZE;
 627
 628         vma->addr       = va_start;
 629         vma->phys_addr  = pa_start;
 630         vma->size       = size;
 631         vma->flags      = VM_MAP | vm_flags;
 632         vma->caller     = __builtin_return_address(0);
 633
 634         vm_area_add_early(vma);
 635 }
 636
 637 static int __init parse_rodata(char *arg)
 638 {
 639         int ret = strtobool(arg, &rodata_enabled);
 640         if (!ret) {
 641                 rodata_full = false;
 642                 return 0;
 643         }
 644
 645         /* permit 'full' in addition to boolean options */
 646         if (strcmp(arg, "full"))
 647                 return -EINVAL;
 648
 649         rodata_enabled = true;
 650         rodata_full = true;
 651         return 0;
 652 }
 653 early_param("rodata", parse_rodata);
 654
 655 #ifdef CONFIG_UNMAP_KERNEL_AT_EL0
 656 static int __init map_entry_trampoline(void)
 657 {
 658         int i;
 659
 660         pgprot_t prot = rodata_enabled ? PAGE_KERNEL_ROX : PAGE_KERNEL_EXEC;
 661         phys_addr_t pa_start = __pa_symbol(__entry_tramp_text_start);
 662
 663         /* The trampoline is always mapped and can therefore be global */
 664         pgprot_val(prot) &= ~PTE_NG;
 665
 666         /* Map only the text into the trampoline page table */
 667         memset(tramp_pg_dir, 0, PGD_SIZE);
 668         __create_pgd_mapping(tramp_pg_dir, pa_start, TRAMP_VALIAS,
 669                              entry_tramp_text_size(), prot,
 670                              __pgd_pgtable_alloc, NO_BLOCK_MAPPINGS);
 671
 672         /* Map both the text and data into the kernel page table */
 673         for (i = 0; i < DIV_ROUND_UP(entry_tramp_text_size(), PAGE_SIZE); i++)
 674                 __set_fixmap(FIX_ENTRY_TRAMP_TEXT1 - i,
 675                              pa_start + i * PAGE_SIZE, prot);
 676
 677         if (IS_ENABLED(CONFIG_RANDOMIZE_BASE)) {
 678                 extern char __entry_tramp_data_start[];
 679
 680                 __set_fixmap(FIX_ENTRY_TRAMP_DATA,
 681                              __pa_symbol(__entry_tramp_data_start),
 682                              PAGE_KERNEL_RO);
 683         }
 684
 685         return 0;
 686 }
 687 core_initcall(map_entry_trampoline);
 688 #endif
 689
 690 /*
 691  * Open coded check for BTI, only for use to determine configuration
 692  * for early mappings for before the cpufeature code has run.
 693  */
 694 static bool arm64_early_this_cpu_has_bti(void)
 695 {
 696         u64 pfr1;
 697
 698         if (!IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_BTI_KERNEL))
 699                 return false;
 700
 701         pfr1 = __read_sysreg_by_encoding(SYS_ID_AA64PFR1_EL1);
 702         return cpuid_feature_extract_unsigned_field(pfr1,
 703                                                     ID_AA64PFR1_BT_SHIFT);
 704 }
 705
 706 /*
 707  * Create fine-grained mappings for the kernel.
 708  */
 709 static void __init map_kernel(pgd_t *pgdp)
 710 {
 711         static struct vm_struct vmlinux_text, vmlinux_rodata, vmlinux_inittext,
 712                                 vmlinux_initdata, vmlinux_data;
 713
 714         /*
 715          * External debuggers may need to write directly to the text
 716          * mapping to install SW breakpoints. Allow this (only) when
 717          * explicitly requested with rodata=off.
 718          */
 719         pgprot_t text_prot = rodata_enabled ? PAGE_KERNEL_ROX : PAGE_KERNEL_EXEC;
 720
 721         /*
 722          * If we have a CPU that supports BTI and a kernel built for
 723          * BTI then mark the kernel executable text as guarded pages
 724          * now so we don't have to rewrite the page tables later.
 725          */
 726         if (arm64_early_this_cpu_has_bti())
 727                 text_prot = __pgprot_modify(text_prot, PTE_GP, PTE_GP);
 728
 729         /*
 730          * Only rodata will be remapped with different permissions later on,
 731          * all other segments are allowed to use contiguous mappings.
 732          */
 733         map_kernel_segment(pgdp, _stext, _etext, text_prot, &vmlinux_text, 0,
 734                            VM_NO_GUARD);
 735         map_kernel_segment(pgdp, __start_rodata, __inittext_begin, PAGE_KERNEL,
 736                            &vmlinux_rodata, NO_CONT_MAPPINGS, VM_NO_GUARD);
 737         map_kernel_segment(pgdp, __inittext_begin, __inittext_end, text_prot,
 738                            &vmlinux_inittext, 0, VM_NO_GUARD);
 739         map_kernel_segment(pgdp, __initdata_begin, __initdata_end, PAGE_KERNEL,
 740                            &vmlinux_initdata, 0, VM_NO_GUARD);
 741         map_kernel_segment(pgdp, _data, _end, PAGE_KERNEL, &vmlinux_data, 0, 0);
 742
 743         if (!READ_ONCE(pgd_val(*pgd_offset_pgd(pgdp, FIXADDR_START)))) {
 744                 /*
 745                  * The fixmap falls in a separate pgd to the kernel, and doesn't
 746                  * live in the carveout for the swapper_pg_dir. We can simply
 747                  * re-use the existing dir for the fixmap.
 748                  */
 749                 set_pgd(pgd_offset_pgd(pgdp, FIXADDR_START),
 750                         READ_ONCE(*pgd_offset_k(FIXADDR_START)));
 751         } else if (CONFIG_PGTABLE_LEVELS > 3) {
 752                 pgd_t *bm_pgdp;
 753                 p4d_t *bm_p4dp;
 754                 pud_t *bm_pudp;
 755                 /*
 756                  * The fixmap shares its top level pgd entry with the kernel
 757                  * mapping. This can really only occur when we are running
 758                  * with 16k/4 levels, so we can simply reuse the pud level
 759                  * entry instead.
 760                  */
 761                 BUG_ON(!IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_16K_PAGES));
 762                 bm_pgdp = pgd_offset_pgd(pgdp, FIXADDR_START);
 763                 bm_p4dp = p4d_offset(bm_pgdp, FIXADDR_START);
 764                 bm_pudp = pud_set_fixmap_offset(bm_p4dp, FIXADDR_START);
 765                 pud_populate(&init_mm, bm_pudp, lm_alias(bm_pmd));
 766                 pud_clear_fixmap();
 767         } else {
 768                 BUG();
 769         }
 770
 771         kasan_copy_shadow(pgdp);
 772 }
 773
 774 void __init paging_init(void)
 775 {
 776         pgd_t *pgdp = pgd_set_fixmap(__pa_symbol(swapper_pg_dir));
 777
 778         map_kernel(pgdp);
 779         map_mem(pgdp);
 780
 781         pgd_clear_fixmap();
 782
 783         cpu_replace_ttbr1(lm_alias(swapper_pg_dir));
 784         init_mm.pgd = swapper_pg_dir;
 785
 786         memblock_free(__pa_symbol(init_pg_dir),
 787                       __pa_symbol(init_pg_end) - __pa_symbol(init_pg_dir));
 788
 789         memblock_allow_resize();
 790 }
 791
 792 /*
 793  * Check whether a kernel address is valid (derived from arch/x86/).
 794  */
 795 int kern_addr_valid(unsigned long addr)
 796 {
 797         pgd_t *pgdp;
 798         p4d_t *p4dp;
 799         pud_t *pudp, pud;
 800         pmd_t *pmdp, pmd;
 801         pte_t *ptep, pte;
 802
 803         addr = arch_kasan_reset_tag(addr);
 804         if ((((long)addr) >> VA_BITS) != -1UL)
 805                 return 0;
 806
 807         pgdp = pgd_offset_k(addr);
 808         if (pgd_none(READ_ONCE(*pgdp)))
 809                 return 0;
 810
 811         p4dp = p4d_offset(pgdp, addr);
 812         if (p4d_none(READ_ONCE(*p4dp)))
 813                 return 0;
 814
 815         pudp = pud_offset(p4dp, addr);
 816         pud = READ_ONCE(*pudp);
 817         if (pud_none(pud))
 818                 return 0;
 819
 820         if (pud_sect(pud))
 821                 return pfn_valid(pud_pfn(pud));
 822
 823         pmdp = pmd_offset(pudp, addr);
 824         pmd = READ_ONCE(*pmdp);
 825         if (pmd_none(pmd))
 826                 return 0;
 827
 828         if (pmd_sect(pmd))
 829                 return pfn_valid(pmd_pfn(pmd));
 830
 831         ptep = pte_offset_kernel(pmdp, addr);
 832         pte = READ_ONCE(*ptep);
 833         if (pte_none(pte))
 834                 return 0;
 835
 836         return pfn_valid(pte_pfn(pte));
 837 }
 838
 839 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
 840 static void free_hotplug_page_range(struct page *page, size_t size,
 841                                     struct vmem_altmap *altmap)
 842 {
 843         if (altmap) {
 844                 vmem_altmap_free(altmap, size >> PAGE_SHIFT);
 845         } else {
 846                 WARN_ON(PageReserved(page));
 847                 free_pages((unsigned long)page_address(page), get_order(size));
 848         }
 849 }
 850
 851 static void free_hotplug_pgtable_page(struct page *page)
 852 {
 853         free_hotplug_page_range(page, PAGE_SIZE, NULL);
 854 }
 855
 856 static bool pgtable_range_aligned(unsigned long start, unsigned long end,
 857                                   unsigned long floor, unsigned long ceiling,
 858                                   unsigned long mask)
 859 {
 860         start &= mask;
 861         if (start < floor)
 862                 return false;
 863
 864         if (ceiling) {
 865                 ceiling &= mask;
 866                 if (!ceiling)
 867                         return false;
 868         }
 869
 870         if (end - 1 > ceiling - 1)
 871                 return false;
 872         return true;
 873 }
 874
 875 static void unmap_hotplug_pte_range(pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
 876                                     unsigned long end, bool free_mapped,
 877                                     struct vmem_altmap *altmap)
 878 {
 879         pte_t *ptep, pte;
 880
 881         do {
 882                 ptep = pte_offset_kernel(pmdp, addr);
 883                 pte = READ_ONCE(*ptep);
 884                 if (pte_none(pte))
 885                         continue;
 886
 887                 WARN_ON(!pte_present(pte));
 888                 pte_clear(&init_mm, addr, ptep);
 889                 flush_tlb_kernel_range(addr, addr + PAGE_SIZE);
 890                 if (free_mapped)
 891                         free_hotplug_page_range(pte_page(pte),
 892                                                 PAGE_SIZE, altmap);
 893         } while (addr += PAGE_SIZE, addr < end);
 894 }
 895
 896 static void unmap_hotplug_pmd_range(pud_t *pudp, unsigned long addr,
 897                                     unsigned long end, bool free_mapped,
 898                                     struct vmem_altmap *altmap)
 899 {
 900         unsigned long next;
 901         pmd_t *pmdp, pmd;
 902
 903         do {
 904                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 905                 pmdp = pmd_offset(pudp, addr);
 906                 pmd = READ_ONCE(*pmdp);
 907                 if (pmd_none(pmd))
 908                         continue;
 909
 910                 WARN_ON(!pmd_present(pmd));
 911                 if (pmd_sect(pmd)) {
 912                         pmd_clear(pmdp);
 913
 914                         /*
 915                          * One TLBI should be sufficient here as the PMD_SIZE
 916                          * range is mapped with a single block entry.
 917                          */
 918                         flush_tlb_kernel_range(addr, addr + PAGE_SIZE);
 919                         if (free_mapped)
 920                                 free_hotplug_page_range(pmd_page(pmd),
 921                                                         PMD_SIZE, altmap);
 922                         continue;
 923                 }
 924                 WARN_ON(!pmd_table(pmd));
 925                 unmap_hotplug_pte_range(pmdp, addr, next, free_mapped, altmap);
 926         } while (addr = next, addr < end);
 927 }
 928
 929 static void unmap_hotplug_pud_range(p4d_t *p4dp, unsigned long addr,
 930                                     unsigned long end, bool free_mapped,
 931                                     struct vmem_altmap *altmap)
 932 {
 933         unsigned long next;
 934         pud_t *pudp, pud;
 935
 936         do {
 937                 next = pud_addr_end(addr, end);
 938                 pudp = pud_offset(p4dp, addr);
 939                 pud = READ_ONCE(*pudp);
 940                 if (pud_none(pud))
 941                         continue;
 942
 943                 WARN_ON(!pud_present(pud));
 944                 if (pud_sect(pud)) {
 945                         pud_clear(pudp);
 946
 947                         /*
 948                          * One TLBI should be sufficient here as the PUD_SIZE
 949                          * range is mapped with a single block entry.
 950                          */
 951                         flush_tlb_kernel_range(addr, addr + PAGE_SIZE);
 952                         if (free_mapped)
 953                                 free_hotplug_page_range(pud_page(pud),
 954                                                         PUD_SIZE, altmap);
 955                         continue;
 956                 }
 957                 WARN_ON(!pud_table(pud));
 958                 unmap_hotplug_pmd_range(pudp, addr, next, free_mapped, altmap);
 959         } while (addr = next, addr < end);
 960 }
 961
 962 static void unmap_hotplug_p4d_range(pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
 963                                     unsigned long end, bool free_mapped,
 964                                     struct vmem_altmap *altmap)
 965 {
 966         unsigned long next;
 967         p4d_t *p4dp, p4d;
 968
 969         do {
 970                 next = p4d_addr_end(addr, end);
 971                 p4dp = p4d_offset(pgdp, addr);
 972                 p4d = READ_ONCE(*p4dp);
 973                 if (p4d_none(p4d))
 974                         continue;
 975
 976                 WARN_ON(!p4d_present(p4d));
 977                 unmap_hotplug_pud_range(p4dp, addr, next, free_mapped, altmap);
 978         } while (addr = next, addr < end);
 979 }
 980
 981 static void unmap_hotplug_range(unsigned long addr, unsigned long end,
 982                                 bool free_mapped, struct vmem_altmap *altmap)
 983 {
 984         unsigned long next;
 985         pgd_t *pgdp, pgd;
 986
 987         /*
 988          * altmap can only be used as vmemmap mapping backing memory.
 989          * In case the backing memory itself is not being freed, then
 990          * altmap is irrelevant. Warn about this inconsistency when
 991          * encountered.
 992          */
 993         WARN_ON(!free_mapped && altmap);
 994
 995         do {
 996                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 997                 pgdp = pgd_offset_k(addr);
 998                 pgd = READ_ONCE(*pgdp);
 999                 if (pgd_none(pgd))
1000                         continue;
1001
1002                 WARN_ON(!pgd_present(pgd));
1003                 unmap_hotplug_p4d_range(pgdp, addr, next, free_mapped, altmap);
1004         } while (addr = next, addr < end);
1005 }
1006
1007 static void free_empty_pte_table(pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
1008                                  unsigned long end, unsigned long floor,
1009                                  unsigned long ceiling)
1010 {
1011         pte_t *ptep, pte;
1012         unsigned long i, start = addr;
1013
1014         do {
1015                 ptep = pte_offset_kernel(pmdp, addr);
1016                 pte = READ_ONCE(*ptep);
1017
1018                 /*
1019                  * This is just a sanity check here which verifies that
1020                  * pte clearing has been done by earlier unmap loops.
1021                  */
1022                 WARN_ON(!pte_none(pte));
1023         } while (addr += PAGE_SIZE, addr < end);
1024
1025         if (!pgtable_range_aligned(start, end, floor, ceiling, PMD_MASK))
1026                 return;
1027
1028         /*
1029          * Check whether we can free the pte page if the rest of the
1030          * entries are empty. Overlap with other regions have been
1031          * handled by the floor/ceiling check.
1032          */
1033         ptep = pte_offset_kernel(pmdp, 0UL);
1034         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++) {
1035                 if (!pte_none(READ_ONCE(ptep[i])))
1036                         return;
1037         }
1038
1039         pmd_clear(pmdp);
1040         __flush_tlb_kernel_pgtable(start);
1041         free_hotplug_pgtable_page(virt_to_page(ptep));
1042 }
1043
1044 static void free_empty_pmd_table(pud_t *pudp, unsigned long addr,
1045                                  unsigned long end, unsigned long floor,
1046                                  unsigned long ceiling)
1047 {
1048         pmd_t *pmdp, pmd;
1049         unsigned long i, next, start = addr;
1050
1051         do {
1052                 next = pmd_addr_end(addr, end);
1053                 pmdp = pmd_offset(pudp, addr);
1054                 pmd = READ_ONCE(*pmdp);
1055                 if (pmd_none(pmd))
1056                         continue;
1057
1058                 WARN_ON(!pmd_present(pmd) || !pmd_table(pmd) || pmd_sect(pmd));
1059                 free_empty_pte_table(pmdp, addr, next, floor, ceiling);
1060         } while (addr = next, addr < end);
1061
1062         if (CONFIG_PGTABLE_LEVELS <= 2)
1063                 return;
1064
1065         if (!pgtable_range_aligned(start, end, floor, ceiling, PUD_MASK))
1066                 return;
1067
1068         /*
1069          * Check whether we can free the pmd page if the rest of the
1070          * entries are empty. Overlap with other regions have been
1071          * handled by the floor/ceiling check.
1072          */
1073         pmdp = pmd_offset(pudp, 0UL);
1074         for (i = 0; i < PTRS_PER_PMD; i++) {
1075                 if (!pmd_none(READ_ONCE(pmdp[i])))
1076                         return;
1077         }
1078
1079         pud_clear(pudp);
1080         __flush_tlb_kernel_pgtable(start);
1081         free_hotplug_pgtable_page(virt_to_page(pmdp));
1082 }
1083
1084 static void free_empty_pud_table(p4d_t *p4dp, unsigned long addr,
1085                                  unsigned long end, unsigned long floor,
1086                                  unsigned long ceiling)
1087 {
1088         pud_t *pudp, pud;
1089         unsigned long i, next, start = addr;
1090
1091         do {
1092                 next = pud_addr_end(addr, end);
1093                 pudp = pud_offset(p4dp, addr);
1094                 pud = READ_ONCE(*pudp);
1095                 if (pud_none(pud))
1096                         continue;
1097
1098                 WARN_ON(!pud_present(pud) || !pud_table(pud) || pud_sect(pud));
1099                 free_empty_pmd_table(pudp, addr, next, floor, ceiling);
1100         } while (addr = next, addr < end);
1101
1102         if (CONFIG_PGTABLE_LEVELS <= 3)
1103                 return;
1104
1105         if (!pgtable_range_aligned(start, end, floor, ceiling, PGDIR_MASK))
1106                 return;
1107
1108         /*
1109          * Check whether we can free the pud page if the rest of the
1110          * entries are empty. Overlap with other regions have been
1111          * handled by the floor/ceiling check.
1112          */
1113         pudp = pud_offset(p4dp, 0UL);
1114         for (i = 0; i < PTRS_PER_PUD; i++) {
1115                 if (!pud_none(READ_ONCE(pudp[i])))
1116                         return;
1117         }
1118
1119         p4d_clear(p4dp);
1120         __flush_tlb_kernel_pgtable(start);
1121         free_hotplug_pgtable_page(virt_to_page(pudp));
1122 }
1123
1124 static void free_empty_p4d_table(pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
1125                                  unsigned long end, unsigned long floor,
1126                                  unsigned long ceiling)
1127 {
1128         unsigned long next;
1129         p4d_t *p4dp, p4d;
1130
1131         do {
1132                 next = p4d_addr_end(addr, end);
1133                 p4dp = p4d_offset(pgdp, addr);
1134                 p4d = READ_ONCE(*p4dp);
1135                 if (p4d_none(p4d))
1136                         continue;
1137
1138                 WARN_ON(!p4d_present(p4d));
1139                 free_empty_pud_table(p4dp, addr, next, floor, ceiling);
1140         } while (addr = next, addr < end);
1141 }
1142
1143 static void free_empty_tables(unsigned long addr, unsigned long end,
1144                               unsigned long floor, unsigned long ceiling)
1145 {
1146         unsigned long next;
1147         pgd_t *pgdp, pgd;
1148
1149         do {
1150                 next = pgd_addr_end(addr, end);
1151                 pgdp = pgd_offset_k(addr);
1152                 pgd = READ_ONCE(*pgdp);
1153                 if (pgd_none(pgd))
1154                         continue;
1155
1156                 WARN_ON(!pgd_present(pgd));
1157                 free_empty_p4d_table(pgdp, addr, next, floor, ceiling);
1158         } while (addr = next, addr < end);
1159 }
1160 #endif
1161
1162 #if !ARM64_KERNEL_USES_PMD_MAPS
1163 int __meminit vmemmap_populate(unsigned long start, unsigned long end, int node,
1164                 struct vmem_altmap *altmap)
1165 {
1166         WARN_ON((start < VMEMMAP_START) || (end > VMEMMAP_END));
1167         return vmemmap_populate_basepages(start, end, node, altmap);
1168 }
1169 #else   /* !ARM64_KERNEL_USES_PMD_MAPS */
1170 int __meminit vmemmap_populate(unsigned long start, unsigned long end, int node,
1171                 struct vmem_altmap *altmap)
1172 {
1173         unsigned long addr = start;
1174         unsigned long next;
1175         pgd_t *pgdp;
1176         p4d_t *p4dp;
1177         pud_t *pudp;
1178         pmd_t *pmdp;
1179
1180         WARN_ON((start < VMEMMAP_START) || (end > VMEMMAP_END));
1181         do {
1182                 next = pmd_addr_end(addr, end);
1183
1184                 pgdp = vmemmap_pgd_populate(addr, node);
1185                 if (!pgdp)
1186                         return -ENOMEM;
1187
1188                 p4dp = vmemmap_p4d_populate(pgdp, addr, node);
1189                 if (!p4dp)
1190                         return -ENOMEM;
1191
1192                 pudp = vmemmap_pud_populate(p4dp, addr, node);
1193                 if (!pudp)
1194                         return -ENOMEM;
1195
1196                 pmdp = pmd_offset(pudp, addr);
1197                 if (pmd_none(READ_ONCE(*pmdp))) {
1198                         void *p = NULL;
1199
1200                         p = vmemmap_alloc_block_buf(PMD_SIZE, node, altmap);
1201                         if (!p) {
1202                                 if (vmemmap_populate_basepages(addr, next, node, altmap))
1203                                         return -ENOMEM;
1204                                 continue;
1205                         }
1206
1207                         pmd_set_huge(pmdp, __pa(p), __pgprot(PROT_SECT_NORMAL));
1208                 } else
1209                         vmemmap_verify((pte_t *)pmdp, node, addr, next);
1210         } while (addr = next, addr != end);
1211
1212         return 0;
1213 }
1214 #endif  /* !ARM64_KERNEL_USES_PMD_MAPS */
1215
1216 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1217 void vmemmap_free(unsigned long start, unsigned long end,
1218                 struct vmem_altmap *altmap)
1219 {
1220         WARN_ON((start < VMEMMAP_START) || (end > VMEMMAP_END));
1221
1222         unmap_hotplug_range(start, end, true, altmap);
1223         free_empty_tables(start, end, VMEMMAP_START, VMEMMAP_END);
1224 }
1225 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
1226
1227 static inline pud_t *fixmap_pud(unsigned long addr)
1228 {
1229         pgd_t *pgdp = pgd_offset_k(addr);
1230         p4d_t *p4dp = p4d_offset(pgdp, addr);
1231         p4d_t p4d = READ_ONCE(*p4dp);
1232
1233         BUG_ON(p4d_none(p4d) || p4d_bad(p4d));
1234
1235         return pud_offset_kimg(p4dp, addr);
1236 }
1237
1238 static inline pmd_t *fixmap_pmd(unsigned long addr)
1239 {
1240         pud_t *pudp = fixmap_pud(addr);
1241         pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
1242
1243         BUG_ON(pud_none(pud) || pud_bad(pud));
1244
1245         return pmd_offset_kimg(pudp, addr);
1246 }
1247
1248 static inline pte_t *fixmap_pte(unsigned long addr)
1249 {
1250         return &bm_pte[pte_index(addr)];
1251 }
1252
1253 /*
1254  * The p*d_populate functions call virt_to_phys implicitly so they can't be used
1255  * directly on kernel symbols (bm_p*d). This function is called too early to use
1256  * lm_alias so __p*d_populate functions must be used to populate with the
1257  * physical address from __pa_symbol.
1258  */
1259 void __init early_fixmap_init(void)
1260 {
1261         pgd_t *pgdp;
1262         p4d_t *p4dp, p4d;
1263         pud_t *pudp;
1264         pmd_t *pmdp;
1265         unsigned long addr = FIXADDR_START;
1266
1267         pgdp = pgd_offset_k(addr);
1268         p4dp = p4d_offset(pgdp, addr);
1269         p4d = READ_ONCE(*p4dp);
1270         if (CONFIG_PGTABLE_LEVELS > 3 &&
1271             !(p4d_none(p4d) || p4d_page_paddr(p4d) == __pa_symbol(bm_pud))) {
1272                 /*
1273                  * We only end up here if the kernel mapping and the fixmap
1274                  * share the top level pgd entry, which should only happen on
1275                  * 16k/4 levels configurations.
1276                  */
1277                 BUG_ON(!IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_16K_PAGES));
1278                 pudp = pud_offset_kimg(p4dp, addr);
1279         } else {
1280                 if (p4d_none(p4d))
1281                         __p4d_populate(p4dp, __pa_symbol(bm_pud), P4D_TYPE_TABLE);
1282                 pudp = fixmap_pud(addr);
1283         }
1284         if (pud_none(READ_ONCE(*pudp)))
1285                 __pud_populate(pudp, __pa_symbol(bm_pmd), PUD_TYPE_TABLE);
1286         pmdp = fixmap_pmd(addr);
1287         __pmd_populate(pmdp, __pa_symbol(bm_pte), PMD_TYPE_TABLE);
1288
1289         /*
1290          * The boot-ioremap range spans multiple pmds, for which
1291          * we are not prepared:
1292          */
1293         BUILD_BUG_ON((__fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN) >> PMD_SHIFT)
1294                      != (__fix_to_virt(FIX_BTMAP_END) >> PMD_SHIFT));
1295
1296         if ((pmdp != fixmap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN)))
1297              || pmdp != fixmap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_END))) {
1298                 WARN_ON(1);
1299                 pr_warn("pmdp %p != %p, %p\n",
1300                         pmdp, fixmap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN)),
1301                         fixmap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_END)));
1302                 pr_warn("fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN): %08lx\n",
1303                         fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN));
1304                 pr_warn("fix_to_virt(FIX_BTMAP_END):   %08lx\n",
1305                         fix_to_virt(FIX_BTMAP_END));
1306
1307                 pr_warn("FIX_BTMAP_END:       %d\n", FIX_BTMAP_END);
1308                 pr_warn("FIX_BTMAP_BEGIN:     %d\n", FIX_BTMAP_BEGIN);
1309         }
1310 }
1311
1312 /*
1313  * Unusually, this is also called in IRQ context (ghes_iounmap_irq) so if we
1314  * ever need to use IPIs for TLB broadcasting, then we're in trouble here.
1315  */
1316 void __set_fixmap(enum fixed_addresses idx,
1317                                phys_addr_t phys, pgprot_t flags)
1318 {
1319         unsigned long addr = __fix_to_virt(idx);
1320         pte_t *ptep;
1321
1322         BUG_ON(idx <= FIX_HOLE || idx >= __end_of_fixed_addresses);
1323
1324         ptep = fixmap_pte(addr);
1325
1326         if (pgprot_val(flags)) {
1327                 set_pte(ptep, pfn_pte(phys >> PAGE_SHIFT, flags));
1328         } else {
1329                 pte_clear(&init_mm, addr, ptep);
1330                 flush_tlb_kernel_range(addr, addr+PAGE_SIZE);
1331         }
1332 }
1333
1334 void *__init fixmap_remap_fdt(phys_addr_t dt_phys, int *size, pgprot_t prot)
1335 {
1336         const u64 dt_virt_base = __fix_to_virt(FIX_FDT);
1337         int offset;
1338         void *dt_virt;
1339
1340         /*
1341          * Check whether the physical FDT address is set and meets the minimum
1342          * alignment requirement. Since we are relying on MIN_FDT_ALIGN to be
1343          * at least 8 bytes so that we can always access the magic and size
1344          * fields of the FDT header after mapping the first chunk, double check
1345          * here if that is indeed the case.
1346          */
1347         BUILD_BUG_ON(MIN_FDT_ALIGN < 8);
1348         if (!dt_phys || dt_phys % MIN_FDT_ALIGN)
1349                 return NULL;
1350
1351         /*
1352          * Make sure that the FDT region can be mapped without the need to
1353          * allocate additional translation table pages, so that it is safe
1354          * to call create_mapping_noalloc() this early.
1355          *
1356          * On 64k pages, the FDT will be mapped using PTEs, so we need to
1357          * be in the same PMD as the rest of the fixmap.
1358          * On 4k pages, we'll use section mappings for the FDT so we only
1359          * have to be in the same PUD.
1360          */
1361         BUILD_BUG_ON(dt_virt_base % SZ_2M);
1362
1363         BUILD_BUG_ON(__fix_to_virt(FIX_FDT_END) >> SWAPPER_TABLE_SHIFT !=
1364                      __fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN) >> SWAPPER_TABLE_SHIFT);
1365
1366         offset = dt_phys % SWAPPER_BLOCK_SIZE;
1367         dt_virt = (void *)dt_virt_base + offset;
1368
1369         /* map the first chunk so we can read the size from the header */
1370         create_mapping_noalloc(round_down(dt_phys, SWAPPER_BLOCK_SIZE),
1371                         dt_virt_base, SWAPPER_BLOCK_SIZE, prot);
1372
1373         if (fdt_magic(dt_virt) != FDT_MAGIC)
1374                 return NULL;
1375
1376         *size = fdt_totalsize(dt_virt);
1377         if (*size > MAX_FDT_SIZE)
1378                 return NULL;
1379
1380         if (offset + *size > SWAPPER_BLOCK_SIZE)
1381                 create_mapping_noalloc(round_down(dt_phys, SWAPPER_BLOCK_SIZE), dt_virt_base,
1382                                round_up(offset + *size, SWAPPER_BLOCK_SIZE), prot);
1383
1384         return dt_virt;
1385 }
1386
1387 int pud_set_huge(pud_t *pudp, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
1388 {
1389         pud_t new_pud = pfn_pud(__phys_to_pfn(phys), mk_pud_sect_prot(prot));
1390
1391         /* Only allow permission changes for now */
1392         if (!pgattr_change_is_safe(READ_ONCE(pud_val(*pudp)),
1393                                    pud_val(new_pud)))
1394                 return 0;
1395
1396         VM_BUG_ON(phys & ~PUD_MASK);
1397         set_pud(pudp, new_pud);
1398         return 1;
1399 }
1400
1401 int pmd_set_huge(pmd_t *pmdp, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
1402 {
1403         pmd_t new_pmd = pfn_pmd(__phys_to_pfn(phys), mk_pmd_sect_prot(prot));
1404
1405         /* Only allow permission changes for now */
1406         if (!pgattr_change_is_safe(READ_ONCE(pmd_val(*pmdp)),
1407                                    pmd_val(new_pmd)))
1408                 return 0;
1409
1410         VM_BUG_ON(phys & ~PMD_MASK);
1411         set_pmd(pmdp, new_pmd);
1412         return 1;
1413 }
1414
1415 int pud_clear_huge(pud_t *pudp)
1416 {
1417         if (!pud_sect(READ_ONCE(*pudp)))
1418                 return 0;
1419         pud_clear(pudp);
1420         return 1;
1421 }
1422
1423 int pmd_clear_huge(pmd_t *pmdp)
1424 {
1425         if (!pmd_sect(READ_ONCE(*pmdp)))
1426                 return 0;
1427         pmd_clear(pmdp);
1428         return 1;
1429 }
1430
1431 int pmd_free_pte_page(pmd_t *pmdp, unsigned long addr)
1432 {
1433         pte_t *table;
1434         pmd_t pmd;
1435
1436         pmd = READ_ONCE(*pmdp);
1437
1438         if (!pmd_table(pmd)) {
1439                 VM_WARN_ON(1);
1440                 return 1;
1441         }
1442
1443         table = pte_offset_kernel(pmdp, addr);
1444         pmd_clear(pmdp);
1445         __flush_tlb_kernel_pgtable(addr);
1446         pte_free_kernel(NULL, table);
1447         return 1;
1448 }
1449
1450 int pud_free_pmd_page(pud_t *pudp, unsigned long addr)
1451 {
1452         pmd_t *table;
1453         pmd_t *pmdp;
1454         pud_t pud;
1455         unsigned long next, end;
1456
1457         pud = READ_ONCE(*pudp);
1458
1459         if (!pud_table(pud)) {
1460                 VM_WARN_ON(1);
1461                 return 1;
1462         }
1463
1464         table = pmd_offset(pudp, addr);
1465         pmdp = table;
1466         next = addr;
1467         end = addr + PUD_SIZE;
1468         do {
1469                 pmd_free_pte_page(pmdp, next);
1470         } while (pmdp++, next += PMD_SIZE, next != end);
1471
1472         pud_clear(pudp);
1473         __flush_tlb_kernel_pgtable(addr);
1474         pmd_free(NULL, table);
1475         return 1;
1476 }
1477
1478 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1479 static void __remove_pgd_mapping(pgd_t *pgdir, unsigned long start, u64 size)
1480 {
1481         unsigned long end = start + size;
1482
1483         WARN_ON(pgdir != init_mm.pgd);
1484         WARN_ON((start < PAGE_OFFSET) || (end > PAGE_END));
1485
1486         unmap_hotplug_range(start, end, false, NULL);
1487         free_empty_tables(start, end, PAGE_OFFSET, PAGE_END);
1488 }
1489
1490 struct range arch_get_mappable_range(void)
1491 {
1492         struct range mhp_range;
1493         u64 start_linear_pa = __pa(_PAGE_OFFSET(vabits_actual));
1494         u64 end_linear_pa = __pa(PAGE_END - 1);
1495
1496         if (IS_ENABLED(CONFIG_RANDOMIZE_BASE)) {
1497                 /*
1498                  * Check for a wrap, it is possible because of randomized linear
1499                  * mapping the start physical address is actually bigger than
1500                  * the end physical address. In this case set start to zero
1501                  * because [0, end_linear_pa] range must still be able to cover
1502                  * all addressable physical addresses.
1503                  */
1504                 if (start_linear_pa > end_linear_pa)
1505                         start_linear_pa = 0;
1506         }
1507
1508         WARN_ON(start_linear_pa > end_linear_pa);
1509
1510         /*
1511          * Linear mapping region is the range [PAGE_OFFSET..(PAGE_END - 1)]
1512          * accommodating both its ends but excluding PAGE_END. Max physical
1513          * range which can be mapped inside this linear mapping range, must
1514          * also be derived from its end points.
1515          */
1516         mhp_range.start = start_linear_pa;
1517         mhp_range.end =  end_linear_pa;
1518
1519         return mhp_range;
1520 }
1521
1522 int arch_add_memory(int nid, u64 start, u64 size,
1523                     struct mhp_params *params)
1524 {
1525         int ret, flags = NO_EXEC_MAPPINGS;
1526
1527         VM_BUG_ON(!mhp_range_allowed(start, size, true));
1528
1529         /*
1530          * KFENCE requires linear map to be mapped at page granularity, so that
1531          * it is possible to protect/unprotect single pages in the KFENCE pool.
1532          */
1533         if (can_set_direct_map() || IS_ENABLED(CONFIG_KFENCE))
1534                 flags |= NO_BLOCK_MAPPINGS | NO_CONT_MAPPINGS;
1535
1536         __create_pgd_mapping(swapper_pg_dir, start, __phys_to_virt(start),
1537                              size, params->pgprot, __pgd_pgtable_alloc,
1538                              flags);
1539
1540         memblock_clear_nomap(start, size);
1541
1542         ret = __add_pages(nid, start >> PAGE_SHIFT, size >> PAGE_SHIFT,
1543                            params);
1544         if (ret)
1545                 __remove_pgd_mapping(swapper_pg_dir,
1546                                      __phys_to_virt(start), size);
1547         else {
1548                 max_pfn = PFN_UP(start + size);
1549                 max_low_pfn = max_pfn;
1550         }
1551
1552         return ret;
1553 }
1554
1555 void arch_remove_memory(u64 start, u64 size, struct vmem_altmap *altmap)
1556 {
1557         unsigned long start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
1558         unsigned long nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
1559
1560         __remove_pages(start_pfn, nr_pages, altmap);
1561         __remove_pgd_mapping(swapper_pg_dir, __phys_to_virt(start), size);
1562 }
1563
1564 /*
1565  * This memory hotplug notifier helps prevent boot memory from being
1566  * inadvertently removed as it blocks pfn range offlining process in
1567  * __offline_pages(). Hence this prevents both offlining as well as
1568  * removal process for boot memory which is initially always online.
1569  * In future if and when boot memory could be removed, this notifier
1570  * should be dropped and free_hotplug_page_range() should handle any
1571  * reserved pages allocated during boot.
1572  */
1573 static int prevent_bootmem_remove_notifier(struct notifier_block *nb,
1574                                            unsigned long action, void *data)
1575 {
1576         struct mem_section *ms;
1577         struct memory_notify *arg = data;
1578         unsigned long end_pfn = arg->start_pfn + arg->nr_pages;
1579         unsigned long pfn = arg->start_pfn;
1580
1581         if ((action != MEM_GOING_OFFLINE) && (action != MEM_OFFLINE))
1582                 return NOTIFY_OK;
1583
1584         for (; pfn < end_pfn; pfn += PAGES_PER_SECTION) {
1585                 unsigned long start = PFN_PHYS(pfn);
1586                 unsigned long end = start + (1UL << PA_SECTION_SHIFT);
1587
1588                 ms = __pfn_to_section(pfn);
1589                 if (!early_section(ms))
1590                         continue;
1591
1592                 if (action == MEM_GOING_OFFLINE) {
1593                         /*
1594                          * Boot memory removal is not supported. Prevent
1595                          * it via blocking any attempted offline request
1596                          * for the boot memory and just report it.
1597                          */
1598                         pr_warn("Boot memory [%lx %lx] offlining attempted\n", start, end);
1599                         return NOTIFY_BAD;
1600                 } else if (action == MEM_OFFLINE) {
1601                         /*
1602                          * This should have never happened. Boot memory
1603                          * offlining should have been prevented by this
1604                          * very notifier. Probably some memory removal
1605                          * procedure might have changed which would then
1606                          * require further debug.
1607                          */
1608                         pr_err("Boot memory [%lx %lx] offlined\n", start, end);
1609
1610                         /*
1611                          * Core memory hotplug does not process a return
1612                          * code from the notifier for MEM_OFFLINE events.
1613                          * The error condition has been reported. Return
1614                          * from here as if ignored.
1615                          */
1616                         return NOTIFY_DONE;
1617                 }
1618         }
1619         return NOTIFY_OK;
1620 }
1621
1622 static struct notifier_block prevent_bootmem_remove_nb = {
1623         .notifier_call = prevent_bootmem_remove_notifier,
1624 };
1625
1626 /*
1627  * This ensures that boot memory sections on the platform are online
1628  * from early boot. Memory sections could not be prevented from being
1629  * offlined, unless for some reason they are not online to begin with.
1630  * This helps validate the basic assumption on which the above memory
1631  * event notifier works to prevent boot memory section offlining and
1632  * its possible removal.
1633  */
1634 static void validate_bootmem_online(void)
1635 {
1636         phys_addr_t start, end, addr;
1637         struct mem_section *ms;
1638         u64 i;
1639
1640         /*
1641          * Scanning across all memblock might be expensive
1642          * on some big memory systems. Hence enable this
1643          * validation only with DEBUG_VM.
1644          */
1645         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM))
1646                 return;
1647
1648         for_each_mem_range(i, &start, &end) {
1649                 for (addr = start; addr < end; addr += (1UL << PA_SECTION_SHIFT)) {
1650                         ms = __pfn_to_section(PHYS_PFN(addr));
1651
1652                         /*
1653                          * All memory ranges in the system at this point
1654                          * should have been marked as early sections.
1655                          */
1656                         WARN_ON(!early_section(ms));
1657
1658                         /*
1659                          * Memory notifier mechanism here to prevent boot
1660                          * memory offlining depends on the fact that each
1661                          * early section memory on the system is initially
1662                          * online. Otherwise a given memory section which
1663                          * is already offline will be overlooked and can
1664                          * be removed completely. Call out such sections.
1665                          */
1666                         if (!online_section(ms))
1667                                 pr_err("Boot memory [%llx %llx] is offline, can be removed\n",
1668                                         addr, addr + (1UL << PA_SECTION_SHIFT));
1669                 }
1670         }
1671 }
1672
1673 static int __init prevent_bootmem_remove_init(void)
1674 {
1675         int ret = 0;
1676
1677         if (!IS_ENABLED(CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE))
1678                 return ret;
1679
1680         validate_bootmem_online();
1681         ret = register_memory_notifier(&prevent_bootmem_remove_nb);
1682         if (ret)
1683                 pr_err("%s: Notifier registration failed %d\n", __func__, ret);
1684
1685         return ret;
1686 }
1687 early_initcall(prevent_bootmem_remove_init);
1688 #endif