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/fs.h>
  21 #include <linux/io.h>
  22 #include <linux/mm.h>
  23 #include <linux/vmalloc.h>
  24
  25 #include <asm/barrier.h>
  26 #include <asm/cputype.h>
  27 #include <asm/fixmap.h>
  28 #include <asm/kasan.h>
  29 #include <asm/kernel-pgtable.h>
  30 #include <asm/sections.h>
  31 #include <asm/setup.h>
  32 #include <linux/sizes.h>
  33 #include <asm/tlb.h>
  34 #include <asm/mmu_context.h>
  35 #include <asm/ptdump.h>
  36 #include <asm/tlbflush.h>
  37
  38 #define NO_BLOCK_MAPPINGS       BIT(0)
  39 #define NO_CONT_MAPPINGS        BIT(1)
  40
  41 u64 idmap_t0sz = TCR_T0SZ(VA_BITS_MIN);
  42 u64 idmap_ptrs_per_pgd = PTRS_PER_PGD;
  43
  44 u64 __section(".mmuoff.data.write") vabits_actual;
  45 EXPORT_SYMBOL(vabits_actual);
  46
  47 u64 kimage_voffset __ro_after_init;
  48 EXPORT_SYMBOL(kimage_voffset);
  49
  50 /*
  51  * Empty_zero_page is a special page that is used for zero-initialized data
  52  * and COW.
  53  */
  54 unsigned long empty_zero_page[PAGE_SIZE / sizeof(unsigned long)] __page_aligned_bss;
  55 EXPORT_SYMBOL(empty_zero_page);
  56
  57 static pte_t bm_pte[PTRS_PER_PTE] __page_aligned_bss;
  58 static pmd_t bm_pmd[PTRS_PER_PMD] __page_aligned_bss __maybe_unused;
  59 static pud_t bm_pud[PTRS_PER_PUD] __page_aligned_bss __maybe_unused;
  60
  61 static DEFINE_SPINLOCK(swapper_pgdir_lock);
  62
  63 void set_swapper_pgd(pgd_t *pgdp, pgd_t pgd)
  64 {
  65         pgd_t *fixmap_pgdp;
  66
  67         spin_lock(&swapper_pgdir_lock);
  68         fixmap_pgdp = pgd_set_fixmap(__pa_symbol(pgdp));
  69         WRITE_ONCE(*fixmap_pgdp, pgd);
  70         /*
  71          * We need dsb(ishst) here to ensure the page-table-walker sees
  72          * our new entry before set_p?d() returns. The fixmap's
  73          * flush_tlb_kernel_range() via clear_fixmap() does this for us.
  74          */
  75         pgd_clear_fixmap();
  76         spin_unlock(&swapper_pgdir_lock);
  77 }
  78
  79 pgprot_t phys_mem_access_prot(struct file *file, unsigned long pfn,
  80                               unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
  81 {
  82         if (!pfn_valid(pfn))
  83                 return pgprot_noncached(vma_prot);
  84         else if (file->f_flags & O_SYNC)
  85                 return pgprot_writecombine(vma_prot);
  86         return vma_prot;
  87 }
  88 EXPORT_SYMBOL(phys_mem_access_prot);
  89
  90 static phys_addr_t __init early_pgtable_alloc(int shift)
  91 {
  92         phys_addr_t phys;
  93         void *ptr;
  94
  95         phys = memblock_phys_alloc(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
  96         if (!phys)
  97                 panic("Failed to allocate page table page\n");
  98
  99         /*
 100          * The FIX_{PGD,PUD,PMD} slots may be in active use, but the FIX_PTE
 101          * slot will be free, so we can (ab)use the FIX_PTE slot to initialise
 102          * any level of table.
 103          */
 104         ptr = pte_set_fixmap(phys);
 105
 106         memset(ptr, 0, PAGE_SIZE);
 107
 108         /*
 109          * Implicit barriers also ensure the zeroed page is visible to the page
 110          * table walker
 111          */
 112         pte_clear_fixmap();
 113
 114         return phys;
 115 }
 116
 117 static bool pgattr_change_is_safe(u64 old, u64 new)
 118 {
 119         /*
 120          * The following mapping attributes may be updated in live
 121          * kernel mappings without the need for break-before-make.
 122          */
 123         static const pteval_t mask = PTE_PXN | PTE_RDONLY | PTE_WRITE | PTE_NG;
 124
 125         /* creating or taking down mappings is always safe */
 126         if (old == 0 || new == 0)
 127                 return true;
 128
 129         /* live contiguous mappings may not be manipulated at all */
 130         if ((old | new) & PTE_CONT)
 131                 return false;
 132
 133         /* Transitioning from Non-Global to Global is unsafe */
 134         if (old & ~new & PTE_NG)
 135                 return false;
 136
 137         return ((old ^ new) & ~mask) == 0;
 138 }
 139
 140 static void init_pte(pmd_t *pmdp, unsigned long addr, unsigned long end,
 141                      phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
 142 {
 143         pte_t *ptep;
 144
 145         ptep = pte_set_fixmap_offset(pmdp, addr);
 146         do {
 147                 pte_t old_pte = READ_ONCE(*ptep);
 148
 149                 set_pte(ptep, pfn_pte(__phys_to_pfn(phys), prot));
 150
 151                 /*
 152                  * After the PTE entry has been populated once, we
 153                  * only allow updates to the permission attributes.
 154                  */
 155                 BUG_ON(!pgattr_change_is_safe(pte_val(old_pte),
 156                                               READ_ONCE(pte_val(*ptep))));
 157
 158                 phys += PAGE_SIZE;
 159         } while (ptep++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
 160
 161         pte_clear_fixmap();
 162 }
 163
 164 static void alloc_init_cont_pte(pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
 165                                 unsigned long end, phys_addr_t phys,
 166                                 pgprot_t prot,
 167                                 phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int),
 168                                 int flags)
 169 {
 170         unsigned long next;
 171         pmd_t pmd = READ_ONCE(*pmdp);
 172
 173         BUG_ON(pmd_sect(pmd));
 174         if (pmd_none(pmd)) {
 175                 phys_addr_t pte_phys;
 176                 BUG_ON(!pgtable_alloc);
 177                 pte_phys = pgtable_alloc(PAGE_SHIFT);
 178                 __pmd_populate(pmdp, pte_phys, PMD_TYPE_TABLE);
 179                 pmd = READ_ONCE(*pmdp);
 180         }
 181         BUG_ON(pmd_bad(pmd));
 182
 183         do {
 184                 pgprot_t __prot = prot;
 185
 186                 next = pte_cont_addr_end(addr, end);
 187
 188                 /* use a contiguous mapping if the range is suitably aligned */
 189                 if ((((addr | next | phys) & ~CONT_PTE_MASK) == 0) &&
 190                     (flags & NO_CONT_MAPPINGS) == 0)
 191                         __prot = __pgprot(pgprot_val(prot) | PTE_CONT);
 192
 193                 init_pte(pmdp, addr, next, phys, __prot);
 194
 195                 phys += next - addr;
 196         } while (addr = next, addr != end);
 197 }
 198
 199 static void init_pmd(pud_t *pudp, unsigned long addr, unsigned long end,
 200                      phys_addr_t phys, pgprot_t prot,
 201                      phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int), int flags)
 202 {
 203         unsigned long next;
 204         pmd_t *pmdp;
 205
 206         pmdp = pmd_set_fixmap_offset(pudp, addr);
 207         do {
 208                 pmd_t old_pmd = READ_ONCE(*pmdp);
 209
 210                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 211
 212                 /* try section mapping first */
 213                 if (((addr | next | phys) & ~SECTION_MASK) == 0 &&
 214                     (flags & NO_BLOCK_MAPPINGS) == 0) {
 215                         pmd_set_huge(pmdp, phys, prot);
 216
 217                         /*
 218                          * After the PMD entry has been populated once, we
 219                          * only allow updates to the permission attributes.
 220                          */
 221                         BUG_ON(!pgattr_change_is_safe(pmd_val(old_pmd),
 222                                                       READ_ONCE(pmd_val(*pmdp))));
 223                 } else {
 224                         alloc_init_cont_pte(pmdp, addr, next, phys, prot,
 225                                             pgtable_alloc, flags);
 226
 227                         BUG_ON(pmd_val(old_pmd) != 0 &&
 228                                pmd_val(old_pmd) != READ_ONCE(pmd_val(*pmdp)));
 229                 }
 230                 phys += next - addr;
 231         } while (pmdp++, addr = next, addr != end);
 232
 233         pmd_clear_fixmap();
 234 }
 235
 236 static void alloc_init_cont_pmd(pud_t *pudp, unsigned long addr,
 237                                 unsigned long end, phys_addr_t phys,
 238                                 pgprot_t prot,
 239                                 phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int), int flags)
 240 {
 241         unsigned long next;
 242         pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
 243
 244         /*
 245          * Check for initial section mappings in the pgd/pud.
 246          */
 247         BUG_ON(pud_sect(pud));
 248         if (pud_none(pud)) {
 249                 phys_addr_t pmd_phys;
 250                 BUG_ON(!pgtable_alloc);
 251                 pmd_phys = pgtable_alloc(PMD_SHIFT);
 252                 __pud_populate(pudp, pmd_phys, PUD_TYPE_TABLE);
 253                 pud = READ_ONCE(*pudp);
 254         }
 255         BUG_ON(pud_bad(pud));
 256
 257         do {
 258                 pgprot_t __prot = prot;
 259
 260                 next = pmd_cont_addr_end(addr, end);
 261
 262                 /* use a contiguous mapping if the range is suitably aligned */
 263                 if ((((addr | next | phys) & ~CONT_PMD_MASK) == 0) &&
 264                     (flags & NO_CONT_MAPPINGS) == 0)
 265                         __prot = __pgprot(pgprot_val(prot) | PTE_CONT);
 266
 267                 init_pmd(pudp, addr, next, phys, __prot, pgtable_alloc, flags);
 268
 269                 phys += next - addr;
 270         } while (addr = next, addr != end);
 271 }
 272
 273 static inline bool use_1G_block(unsigned long addr, unsigned long next,
 274                         unsigned long phys)
 275 {
 276         if (PAGE_SHIFT != 12)
 277                 return false;
 278
 279         if (((addr | next | phys) & ~PUD_MASK) != 0)
 280                 return false;
 281
 282         return true;
 283 }
 284
 285 static void alloc_init_pud(pgd_t *pgdp, unsigned long addr, unsigned long end,
 286                            phys_addr_t phys, pgprot_t prot,
 287                            phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int),
 288                            int flags)
 289 {
 290         unsigned long next;
 291         pud_t *pudp;
 292         pgd_t pgd = READ_ONCE(*pgdp);
 293
 294         if (pgd_none(pgd)) {
 295                 phys_addr_t pud_phys;
 296                 BUG_ON(!pgtable_alloc);
 297                 pud_phys = pgtable_alloc(PUD_SHIFT);
 298                 __pgd_populate(pgdp, pud_phys, PUD_TYPE_TABLE);
 299                 pgd = READ_ONCE(*pgdp);
 300         }
 301         BUG_ON(pgd_bad(pgd));
 302
 303         pudp = pud_set_fixmap_offset(pgdp, addr);
 304         do {
 305                 pud_t old_pud = READ_ONCE(*pudp);
 306
 307                 next = pud_addr_end(addr, end);
 308
 309                 /*
 310                  * For 4K granule only, attempt to put down a 1GB block
 311                  */
 312                 if (use_1G_block(addr, next, phys) &&
 313                     (flags & NO_BLOCK_MAPPINGS) == 0) {
 314                         pud_set_huge(pudp, phys, prot);
 315
 316                         /*
 317                          * After the PUD entry has been populated once, we
 318                          * only allow updates to the permission attributes.
 319                          */
 320                         BUG_ON(!pgattr_change_is_safe(pud_val(old_pud),
 321                                                       READ_ONCE(pud_val(*pudp))));
 322                 } else {
 323                         alloc_init_cont_pmd(pudp, addr, next, phys, prot,
 324                                             pgtable_alloc, flags);
 325
 326                         BUG_ON(pud_val(old_pud) != 0 &&
 327                                pud_val(old_pud) != READ_ONCE(pud_val(*pudp)));
 328                 }
 329                 phys += next - addr;
 330         } while (pudp++, addr = next, addr != end);
 331
 332         pud_clear_fixmap();
 333 }
 334
 335 static void __create_pgd_mapping(pgd_t *pgdir, phys_addr_t phys,
 336                                  unsigned long virt, phys_addr_t size,
 337                                  pgprot_t prot,
 338                                  phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int),
 339                                  int flags)
 340 {
 341         unsigned long addr, length, end, next;
 342         pgd_t *pgdp = pgd_offset_raw(pgdir, virt);
 343
 344         /*
 345          * If the virtual and physical address don't have the same offset
 346          * within a page, we cannot map the region as the caller expects.
 347          */
 348         if (WARN_ON((phys ^ virt) & ~PAGE_MASK))
 349                 return;
 350
 351         phys &= PAGE_MASK;
 352         addr = virt & PAGE_MASK;
 353         length = PAGE_ALIGN(size + (virt & ~PAGE_MASK));
 354
 355         end = addr + length;
 356         do {
 357                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 358                 alloc_init_pud(pgdp, addr, next, phys, prot, pgtable_alloc,
 359                                flags);
 360                 phys += next - addr;
 361         } while (pgdp++, addr = next, addr != end);
 362 }
 363
 364 static phys_addr_t __pgd_pgtable_alloc(int shift)
 365 {
 366         void *ptr = (void *)__get_free_page(GFP_PGTABLE_KERNEL);
 367         BUG_ON(!ptr);
 368
 369         /* Ensure the zeroed page is visible to the page table walker */
 370         dsb(ishst);
 371         return __pa(ptr);
 372 }
 373
 374 static phys_addr_t pgd_pgtable_alloc(int shift)
 375 {
 376         phys_addr_t pa = __pgd_pgtable_alloc(shift);
 377
 378         /*
 379          * Call proper page table ctor in case later we need to
 380          * call core mm functions like apply_to_page_range() on
 381          * this pre-allocated page table.
 382          *
 383          * We don't select ARCH_ENABLE_SPLIT_PMD_PTLOCK if pmd is
 384          * folded, and if so pgtable_pmd_page_ctor() becomes nop.
 385          */
 386         if (shift == PAGE_SHIFT)
 387                 BUG_ON(!pgtable_pte_page_ctor(phys_to_page(pa)));
 388         else if (shift == PMD_SHIFT)
 389                 BUG_ON(!pgtable_pmd_page_ctor(phys_to_page(pa)));
 390
 391         return pa;
 392 }
 393
 394 /*
 395  * This function can only be used to modify existing table entries,
 396  * without allocating new levels of table. Note that this permits the
 397  * creation of new section or page entries.
 398  */
 399 static void __init create_mapping_noalloc(phys_addr_t phys, unsigned long virt,
 400                                   phys_addr_t size, pgprot_t prot)
 401 {
 402         if (virt < PAGE_OFFSET) {
 403                 pr_warn("BUG: not creating mapping for %pa at 0x%016lx - outside kernel range\n",
 404                         &phys, virt);
 405                 return;
 406         }
 407         __create_pgd_mapping(init_mm.pgd, phys, virt, size, prot, NULL,
 408                              NO_CONT_MAPPINGS);
 409 }
 410
 411 void __init create_pgd_mapping(struct mm_struct *mm, phys_addr_t phys,
 412                                unsigned long virt, phys_addr_t size,
 413                                pgprot_t prot, bool page_mappings_only)
 414 {
 415         int flags = 0;
 416
 417         BUG_ON(mm == &init_mm);
 418
 419         if (page_mappings_only)
 420                 flags = NO_BLOCK_MAPPINGS | NO_CONT_MAPPINGS;
 421
 422         __create_pgd_mapping(mm->pgd, phys, virt, size, prot,
 423                              pgd_pgtable_alloc, flags);
 424 }
 425
 426 static void update_mapping_prot(phys_addr_t phys, unsigned long virt,
 427                                 phys_addr_t size, pgprot_t prot)
 428 {
 429         if (virt < PAGE_OFFSET) {
 430                 pr_warn("BUG: not updating mapping for %pa at 0x%016lx - outside kernel range\n",
 431                         &phys, virt);
 432                 return;
 433         }
 434
 435         __create_pgd_mapping(init_mm.pgd, phys, virt, size, prot, NULL,
 436                              NO_CONT_MAPPINGS);
 437
 438         /* flush the TLBs after updating live kernel mappings */
 439         flush_tlb_kernel_range(virt, virt + size);
 440 }
 441
 442 static void __init __map_memblock(pgd_t *pgdp, phys_addr_t start,
 443                                   phys_addr_t end, pgprot_t prot, int flags)
 444 {
 445         __create_pgd_mapping(pgdp, start, __phys_to_virt(start), end - start,
 446                              prot, early_pgtable_alloc, flags);
 447 }
 448
 449 void __init mark_linear_text_alias_ro(void)
 450 {
 451         /*
 452          * Remove the write permissions from the linear alias of .text/.rodata
 453          */
 454         update_mapping_prot(__pa_symbol(_text), (unsigned long)lm_alias(_text),
 455                             (unsigned long)__init_begin - (unsigned long)_text,
 456                             PAGE_KERNEL_RO);
 457 }
 458
 459 static void __init map_mem(pgd_t *pgdp)
 460 {
 461         phys_addr_t kernel_start = __pa_symbol(_text);
 462         phys_addr_t kernel_end = __pa_symbol(__init_begin);
 463         struct memblock_region *reg;
 464         int flags = 0;
 465
 466         if (rodata_full || debug_pagealloc_enabled())
 467                 flags = NO_BLOCK_MAPPINGS | NO_CONT_MAPPINGS;
 468
 469         /*
 470          * Take care not to create a writable alias for the
 471          * read-only text and rodata sections of the kernel image.
 472          * So temporarily mark them as NOMAP to skip mappings in
 473          * the following for-loop
 474          */
 475         memblock_mark_nomap(kernel_start, kernel_end - kernel_start);
 476 #ifdef CONFIG_KEXEC_CORE
 477         if (crashk_res.end)
 478                 memblock_mark_nomap(crashk_res.start,
 479                                     resource_size(&crashk_res));
 480 #endif
 481
 482         /* map all the memory banks */
 483         for_each_memblock(memory, reg) {
 484                 phys_addr_t start = reg->base;
 485                 phys_addr_t end = start + reg->size;
 486
 487                 if (start >= end)
 488                         break;
 489                 if (memblock_is_nomap(reg))
 490                         continue;
 491
 492                 __map_memblock(pgdp, start, end, PAGE_KERNEL, flags);
 493         }
 494
 495         /*
 496          * Map the linear alias of the [_text, __init_begin) interval
 497          * as non-executable now, and remove the write permission in
 498          * mark_linear_text_alias_ro() below (which will be called after
 499          * alternative patching has completed). This makes the contents
 500          * of the region accessible to subsystems such as hibernate,
 501          * but protects it from inadvertent modification or execution.
 502          * Note that contiguous mappings cannot be remapped in this way,
 503          * so we should avoid them here.
 504          */
 505         __map_memblock(pgdp, kernel_start, kernel_end,
 506                        PAGE_KERNEL, NO_CONT_MAPPINGS);
 507         memblock_clear_nomap(kernel_start, kernel_end - kernel_start);
 508
 509 #ifdef CONFIG_KEXEC_CORE
 510         /*
 511          * Use page-level mappings here so that we can shrink the region
 512          * in page granularity and put back unused memory to buddy system
 513          * through /sys/kernel/kexec_crash_size interface.
 514          */
 515         if (crashk_res.end) {
 516                 __map_memblock(pgdp, crashk_res.start, crashk_res.end + 1,
 517                                PAGE_KERNEL,
 518                                NO_BLOCK_MAPPINGS | NO_CONT_MAPPINGS);
 519                 memblock_clear_nomap(crashk_res.start,
 520                                      resource_size(&crashk_res));
 521         }
 522 #endif
 523 }
 524
 525 void mark_rodata_ro(void)
 526 {
 527         unsigned long section_size;
 528
 529         /*
 530          * mark .rodata as read only. Use __init_begin rather than __end_rodata
 531          * to cover NOTES and EXCEPTION_TABLE.
 532          */
 533         section_size = (unsigned long)__init_begin - (unsigned long)__start_rodata;
 534         update_mapping_prot(__pa_symbol(__start_rodata), (unsigned long)__start_rodata,
 535                             section_size, PAGE_KERNEL_RO);
 536
 537         debug_checkwx();
 538 }
 539
 540 static void __init map_kernel_segment(pgd_t *pgdp, void *va_start, void *va_end,
 541                                       pgprot_t prot, struct vm_struct *vma,
 542                                       int flags, unsigned long vm_flags)
 543 {
 544         phys_addr_t pa_start = __pa_symbol(va_start);
 545         unsigned long size = va_end - va_start;
 546
 547         BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(pa_start));
 548         BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(size));
 549
 550         __create_pgd_mapping(pgdp, pa_start, (unsigned long)va_start, size, prot,
 551                              early_pgtable_alloc, flags);
 552
 553         if (!(vm_flags & VM_NO_GUARD))
 554                 size += PAGE_SIZE;
 555
 556         vma->addr       = va_start;
 557         vma->phys_addr  = pa_start;
 558         vma->size       = size;
 559         vma->flags      = VM_MAP | vm_flags;
 560         vma->caller     = __builtin_return_address(0);
 561
 562         vm_area_add_early(vma);
 563 }
 564
 565 static int __init parse_rodata(char *arg)
 566 {
 567         int ret = strtobool(arg, &rodata_enabled);
 568         if (!ret) {
 569                 rodata_full = false;
 570                 return 0;
 571         }
 572
 573         /* permit 'full' in addition to boolean options */
 574         if (strcmp(arg, "full"))
 575                 return -EINVAL;
 576
 577         rodata_enabled = true;
 578         rodata_full = true;
 579         return 0;
 580 }
 581 early_param("rodata", parse_rodata);
 582
 583 #ifdef CONFIG_UNMAP_KERNEL_AT_EL0
 584 static int __init map_entry_trampoline(void)
 585 {
 586         int i;
 587
 588         pgprot_t prot = rodata_enabled ? PAGE_KERNEL_ROX : PAGE_KERNEL_EXEC;
 589         phys_addr_t pa_start = __pa_symbol(__entry_tramp_text_start);
 590
 591         /* The trampoline is always mapped and can therefore be global */
 592         pgprot_val(prot) &= ~PTE_NG;
 593
 594         /* Map only the text into the trampoline page table */
 595         memset(tramp_pg_dir, 0, PGD_SIZE);
 596         __create_pgd_mapping(tramp_pg_dir, pa_start, TRAMP_VALIAS,
 597                              entry_tramp_text_size(), prot,
 598                              __pgd_pgtable_alloc, NO_BLOCK_MAPPINGS);
 599
 600         /* Map both the text and data into the kernel page table */
 601         for (i = 0; i < DIV_ROUND_UP(entry_tramp_text_size(), PAGE_SIZE); i++)
 602                 __set_fixmap(FIX_ENTRY_TRAMP_TEXT1 - i,
 603                              pa_start + i * PAGE_SIZE, prot);
 604
 605         if (IS_ENABLED(CONFIG_RANDOMIZE_BASE)) {
 606                 extern char __entry_tramp_data_start[];
 607
 608                 __set_fixmap(FIX_ENTRY_TRAMP_DATA,
 609                              __pa_symbol(__entry_tramp_data_start),
 610                              PAGE_KERNEL_RO);
 611         }
 612
 613         return 0;
 614 }
 615 core_initcall(map_entry_trampoline);
 616 #endif
 617
 618 /*
 619  * Create fine-grained mappings for the kernel.
 620  */
 621 static void __init map_kernel(pgd_t *pgdp)
 622 {
 623         static struct vm_struct vmlinux_text, vmlinux_rodata, vmlinux_inittext,
 624                                 vmlinux_initdata, vmlinux_data;
 625
 626         /*
 627          * External debuggers may need to write directly to the text
 628          * mapping to install SW breakpoints. Allow this (only) when
 629          * explicitly requested with rodata=off.
 630          */
 631         pgprot_t text_prot = rodata_enabled ? PAGE_KERNEL_ROX : PAGE_KERNEL_EXEC;
 632
 633         /*
 634          * Only rodata will be remapped with different permissions later on,
 635          * all other segments are allowed to use contiguous mappings.
 636          */
 637         map_kernel_segment(pgdp, _text, _etext, text_prot, &vmlinux_text, 0,
 638                            VM_NO_GUARD);
 639         map_kernel_segment(pgdp, __start_rodata, __inittext_begin, PAGE_KERNEL,
 640                            &vmlinux_rodata, NO_CONT_MAPPINGS, VM_NO_GUARD);
 641         map_kernel_segment(pgdp, __inittext_begin, __inittext_end, text_prot,
 642                            &vmlinux_inittext, 0, VM_NO_GUARD);
 643         map_kernel_segment(pgdp, __initdata_begin, __initdata_end, PAGE_KERNEL,
 644                            &vmlinux_initdata, 0, VM_NO_GUARD);
 645         map_kernel_segment(pgdp, _data, _end, PAGE_KERNEL, &vmlinux_data, 0, 0);
 646
 647         if (!READ_ONCE(pgd_val(*pgd_offset_raw(pgdp, FIXADDR_START)))) {
 648                 /*
 649                  * The fixmap falls in a separate pgd to the kernel, and doesn't
 650                  * live in the carveout for the swapper_pg_dir. We can simply
 651                  * re-use the existing dir for the fixmap.
 652                  */
 653                 set_pgd(pgd_offset_raw(pgdp, FIXADDR_START),
 654                         READ_ONCE(*pgd_offset_k(FIXADDR_START)));
 655         } else if (CONFIG_PGTABLE_LEVELS > 3) {
 656                 pgd_t *bm_pgdp;
 657                 pud_t *bm_pudp;
 658                 /*
 659                  * The fixmap shares its top level pgd entry with the kernel
 660                  * mapping. This can really only occur when we are running
 661                  * with 16k/4 levels, so we can simply reuse the pud level
 662                  * entry instead.
 663                  */
 664                 BUG_ON(!IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_16K_PAGES));
 665                 bm_pgdp = pgd_offset_raw(pgdp, FIXADDR_START);
 666                 bm_pudp = pud_set_fixmap_offset(bm_pgdp, FIXADDR_START);
 667                 pud_populate(&init_mm, bm_pudp, lm_alias(bm_pmd));
 668                 pud_clear_fixmap();
 669         } else {
 670                 BUG();
 671         }
 672
 673         kasan_copy_shadow(pgdp);
 674 }
 675
 676 void __init paging_init(void)
 677 {
 678         pgd_t *pgdp = pgd_set_fixmap(__pa_symbol(swapper_pg_dir));
 679
 680         map_kernel(pgdp);
 681         map_mem(pgdp);
 682
 683         pgd_clear_fixmap();
 684
 685         cpu_replace_ttbr1(lm_alias(swapper_pg_dir));
 686         init_mm.pgd = swapper_pg_dir;
 687
 688         memblock_free(__pa_symbol(init_pg_dir),
 689                       __pa_symbol(init_pg_end) - __pa_symbol(init_pg_dir));
 690
 691         memblock_allow_resize();
 692 }
 693
 694 /*
 695  * Check whether a kernel address is valid (derived from arch/x86/).
 696  */
 697 int kern_addr_valid(unsigned long addr)
 698 {
 699         pgd_t *pgdp;
 700         pud_t *pudp, pud;
 701         pmd_t *pmdp, pmd;
 702         pte_t *ptep, pte;
 703
 704         if ((((long)addr) >> VA_BITS) != -1UL)
 705                 return 0;
 706
 707         pgdp = pgd_offset_k(addr);
 708         if (pgd_none(READ_ONCE(*pgdp)))
 709                 return 0;
 710
 711         pudp = pud_offset(pgdp, addr);
 712         pud = READ_ONCE(*pudp);
 713         if (pud_none(pud))
 714                 return 0;
 715
 716         if (pud_sect(pud))
 717                 return pfn_valid(pud_pfn(pud));
 718
 719         pmdp = pmd_offset(pudp, addr);
 720         pmd = READ_ONCE(*pmdp);
 721         if (pmd_none(pmd))
 722                 return 0;
 723
 724         if (pmd_sect(pmd))
 725                 return pfn_valid(pmd_pfn(pmd));
 726
 727         ptep = pte_offset_kernel(pmdp, addr);
 728         pte = READ_ONCE(*ptep);
 729         if (pte_none(pte))
 730                 return 0;
 731
 732         return pfn_valid(pte_pfn(pte));
 733 }
 734 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
 735 #if !ARM64_SWAPPER_USES_SECTION_MAPS
 736 int __meminit vmemmap_populate(unsigned long start, unsigned long end, int node,
 737                 struct vmem_altmap *altmap)
 738 {
 739         return vmemmap_populate_basepages(start, end, node);
 740 }
 741 #else   /* !ARM64_SWAPPER_USES_SECTION_MAPS */
 742 int __meminit vmemmap_populate(unsigned long start, unsigned long end, int node,
 743                 struct vmem_altmap *altmap)
 744 {
 745         unsigned long addr = start;
 746         unsigned long next;
 747         pgd_t *pgdp;
 748         pud_t *pudp;
 749         pmd_t *pmdp;
 750
 751         do {
 752                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 753
 754                 pgdp = vmemmap_pgd_populate(addr, node);
 755                 if (!pgdp)
 756                         return -ENOMEM;
 757
 758                 pudp = vmemmap_pud_populate(pgdp, addr, node);
 759                 if (!pudp)
 760                         return -ENOMEM;
 761
 762                 pmdp = pmd_offset(pudp, addr);
 763                 if (pmd_none(READ_ONCE(*pmdp))) {
 764                         void *p = NULL;
 765
 766                         p = vmemmap_alloc_block_buf(PMD_SIZE, node);
 767                         if (!p)
 768                                 return -ENOMEM;
 769
 770                         pmd_set_huge(pmdp, __pa(p), __pgprot(PROT_SECT_NORMAL));
 771                 } else
 772                         vmemmap_verify((pte_t *)pmdp, node, addr, next);
 773         } while (addr = next, addr != end);
 774
 775         return 0;
 776 }
 777 #endif  /* !ARM64_SWAPPER_USES_SECTION_MAPS */
 778 void vmemmap_free(unsigned long start, unsigned long end,
 779                 struct vmem_altmap *altmap)
 780 {
 781 }
 782 #endif  /* CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP */
 783
 784 static inline pud_t * fixmap_pud(unsigned long addr)
 785 {
 786         pgd_t *pgdp = pgd_offset_k(addr);
 787         pgd_t pgd = READ_ONCE(*pgdp);
 788
 789         BUG_ON(pgd_none(pgd) || pgd_bad(pgd));
 790
 791         return pud_offset_kimg(pgdp, addr);
 792 }
 793
 794 static inline pmd_t * fixmap_pmd(unsigned long addr)
 795 {
 796         pud_t *pudp = fixmap_pud(addr);
 797         pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
 798
 799         BUG_ON(pud_none(pud) || pud_bad(pud));
 800
 801         return pmd_offset_kimg(pudp, addr);
 802 }
 803
 804 static inline pte_t * fixmap_pte(unsigned long addr)
 805 {
 806         return &bm_pte[pte_index(addr)];
 807 }
 808
 809 /*
 810  * The p*d_populate functions call virt_to_phys implicitly so they can't be used
 811  * directly on kernel symbols (bm_p*d). This function is called too early to use
 812  * lm_alias so __p*d_populate functions must be used to populate with the
 813  * physical address from __pa_symbol.
 814  */
 815 void __init early_fixmap_init(void)
 816 {
 817         pgd_t *pgdp, pgd;
 818         pud_t *pudp;
 819         pmd_t *pmdp;
 820         unsigned long addr = FIXADDR_START;
 821
 822         pgdp = pgd_offset_k(addr);
 823         pgd = READ_ONCE(*pgdp);
 824         if (CONFIG_PGTABLE_LEVELS > 3 &&
 825             !(pgd_none(pgd) || pgd_page_paddr(pgd) == __pa_symbol(bm_pud))) {
 826                 /*
 827                  * We only end up here if the kernel mapping and the fixmap
 828                  * share the top level pgd entry, which should only happen on
 829                  * 16k/4 levels configurations.
 830                  */
 831                 BUG_ON(!IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_16K_PAGES));
 832                 pudp = pud_offset_kimg(pgdp, addr);
 833         } else {
 834                 if (pgd_none(pgd))
 835                         __pgd_populate(pgdp, __pa_symbol(bm_pud), PUD_TYPE_TABLE);
 836                 pudp = fixmap_pud(addr);
 837         }
 838         if (pud_none(READ_ONCE(*pudp)))
 839                 __pud_populate(pudp, __pa_symbol(bm_pmd), PMD_TYPE_TABLE);
 840         pmdp = fixmap_pmd(addr);
 841         __pmd_populate(pmdp, __pa_symbol(bm_pte), PMD_TYPE_TABLE);
 842
 843         /*
 844          * The boot-ioremap range spans multiple pmds, for which
 845          * we are not prepared:
 846          */
 847         BUILD_BUG_ON((__fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN) >> PMD_SHIFT)
 848                      != (__fix_to_virt(FIX_BTMAP_END) >> PMD_SHIFT));
 849
 850         if ((pmdp != fixmap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN)))
 851              || pmdp != fixmap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_END))) {
 852                 WARN_ON(1);
 853                 pr_warn("pmdp %p != %p, %p\n",
 854                         pmdp, fixmap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN)),
 855                         fixmap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_END)));
 856                 pr_warn("fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN): %08lx\n",
 857                         fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN));
 858                 pr_warn("fix_to_virt(FIX_BTMAP_END):   %08lx\n",
 859                         fix_to_virt(FIX_BTMAP_END));
 860
 861                 pr_warn("FIX_BTMAP_END:       %d\n", FIX_BTMAP_END);
 862                 pr_warn("FIX_BTMAP_BEGIN:     %d\n", FIX_BTMAP_BEGIN);
 863         }
 864 }
 865
 866 /*
 867  * Unusually, this is also called in IRQ context (ghes_iounmap_irq) so if we
 868  * ever need to use IPIs for TLB broadcasting, then we're in trouble here.
 869  */
 870 void __set_fixmap(enum fixed_addresses idx,
 871                                phys_addr_t phys, pgprot_t flags)
 872 {
 873         unsigned long addr = __fix_to_virt(idx);
 874         pte_t *ptep;
 875
 876         BUG_ON(idx <= FIX_HOLE || idx >= __end_of_fixed_addresses);
 877
 878         ptep = fixmap_pte(addr);
 879
 880         if (pgprot_val(flags)) {
 881                 set_pte(ptep, pfn_pte(phys >> PAGE_SHIFT, flags));
 882         } else {
 883                 pte_clear(&init_mm, addr, ptep);
 884                 flush_tlb_kernel_range(addr, addr+PAGE_SIZE);
 885         }
 886 }
 887
 888 void *__init fixmap_remap_fdt(phys_addr_t dt_phys, int *size, pgprot_t prot)
 889 {
 890         const u64 dt_virt_base = __fix_to_virt(FIX_FDT);
 891         int offset;
 892         void *dt_virt;
 893
 894         /*
 895          * Check whether the physical FDT address is set and meets the minimum
 896          * alignment requirement. Since we are relying on MIN_FDT_ALIGN to be
 897          * at least 8 bytes so that we can always access the magic and size
 898          * fields of the FDT header after mapping the first chunk, double check
 899          * here if that is indeed the case.
 900          */
 901         BUILD_BUG_ON(MIN_FDT_ALIGN < 8);
 902         if (!dt_phys || dt_phys % MIN_FDT_ALIGN)
 903                 return NULL;
 904
 905         /*
 906          * Make sure that the FDT region can be mapped without the need to
 907          * allocate additional translation table pages, so that it is safe
 908          * to call create_mapping_noalloc() this early.
 909          *
 910          * On 64k pages, the FDT will be mapped using PTEs, so we need to
 911          * be in the same PMD as the rest of the fixmap.
 912          * On 4k pages, we'll use section mappings for the FDT so we only
 913          * have to be in the same PUD.
 914          */
 915         BUILD_BUG_ON(dt_virt_base % SZ_2M);
 916
 917         BUILD_BUG_ON(__fix_to_virt(FIX_FDT_END) >> SWAPPER_TABLE_SHIFT !=
 918                      __fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN) >> SWAPPER_TABLE_SHIFT);
 919
 920         offset = dt_phys % SWAPPER_BLOCK_SIZE;
 921         dt_virt = (void *)dt_virt_base + offset;
 922
 923         /* map the first chunk so we can read the size from the header */
 924         create_mapping_noalloc(round_down(dt_phys, SWAPPER_BLOCK_SIZE),
 925                         dt_virt_base, SWAPPER_BLOCK_SIZE, prot);
 926
 927         if (fdt_magic(dt_virt) != FDT_MAGIC)
 928                 return NULL;
 929
 930         *size = fdt_totalsize(dt_virt);
 931         if (*size > MAX_FDT_SIZE)
 932                 return NULL;
 933
 934         if (offset + *size > SWAPPER_BLOCK_SIZE)
 935                 create_mapping_noalloc(round_down(dt_phys, SWAPPER_BLOCK_SIZE), dt_virt_base,
 936                                round_up(offset + *size, SWAPPER_BLOCK_SIZE), prot);
 937
 938         return dt_virt;
 939 }
 940
 941 int __init arch_ioremap_p4d_supported(void)
 942 {
 943         return 0;
 944 }
 945
 946 int __init arch_ioremap_pud_supported(void)
 947 {
 948         /*
 949          * Only 4k granule supports level 1 block mappings.
 950          * SW table walks can't handle removal of intermediate entries.
 951          */
 952         return IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_4K_PAGES) &&
 953                !IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_PTDUMP_DEBUGFS);
 954 }
 955
 956 int __init arch_ioremap_pmd_supported(void)
 957 {
 958         /* See arch_ioremap_pud_supported() */
 959         return !IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_PTDUMP_DEBUGFS);
 960 }
 961
 962 int pud_set_huge(pud_t *pudp, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
 963 {
 964         pud_t new_pud = pfn_pud(__phys_to_pfn(phys), mk_pud_sect_prot(prot));
 965
 966         /* Only allow permission changes for now */
 967         if (!pgattr_change_is_safe(READ_ONCE(pud_val(*pudp)),
 968                                    pud_val(new_pud)))
 969                 return 0;
 970
 971         VM_BUG_ON(phys & ~PUD_MASK);
 972         set_pud(pudp, new_pud);
 973         return 1;
 974 }
 975
 976 int pmd_set_huge(pmd_t *pmdp, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
 977 {
 978         pmd_t new_pmd = pfn_pmd(__phys_to_pfn(phys), mk_pmd_sect_prot(prot));
 979
 980         /* Only allow permission changes for now */
 981         if (!pgattr_change_is_safe(READ_ONCE(pmd_val(*pmdp)),
 982                                    pmd_val(new_pmd)))
 983                 return 0;
 984
 985         VM_BUG_ON(phys & ~PMD_MASK);
 986         set_pmd(pmdp, new_pmd);
 987         return 1;
 988 }
 989
 990 int pud_clear_huge(pud_t *pudp)
 991 {
 992         if (!pud_sect(READ_ONCE(*pudp)))
 993                 return 0;
 994         pud_clear(pudp);
 995         return 1;
 996 }
 997
 998 int pmd_clear_huge(pmd_t *pmdp)
 999 {
1000         if (!pmd_sect(READ_ONCE(*pmdp)))
1001                 return 0;
1002         pmd_clear(pmdp);
1003         return 1;
1004 }
1005
1006 int pmd_free_pte_page(pmd_t *pmdp, unsigned long addr)
1007 {
1008         pte_t *table;
1009         pmd_t pmd;
1010
1011         pmd = READ_ONCE(*pmdp);
1012
1013         if (!pmd_table(pmd)) {
1014                 VM_WARN_ON(1);
1015                 return 1;
1016         }
1017
1018         table = pte_offset_kernel(pmdp, addr);
1019         pmd_clear(pmdp);
1020         __flush_tlb_kernel_pgtable(addr);
1021         pte_free_kernel(NULL, table);
1022         return 1;
1023 }
1024
1025 int pud_free_pmd_page(pud_t *pudp, unsigned long addr)
1026 {
1027         pmd_t *table;
1028         pmd_t *pmdp;
1029         pud_t pud;
1030         unsigned long next, end;
1031
1032         pud = READ_ONCE(*pudp);
1033
1034         if (!pud_table(pud)) {
1035                 VM_WARN_ON(1);
1036                 return 1;
1037         }
1038
1039         table = pmd_offset(pudp, addr);
1040         pmdp = table;
1041         next = addr;
1042         end = addr + PUD_SIZE;
1043         do {
1044                 pmd_free_pte_page(pmdp, next);
1045         } while (pmdp++, next += PMD_SIZE, next != end);
1046
1047         pud_clear(pudp);
1048         __flush_tlb_kernel_pgtable(addr);
1049         pmd_free(NULL, table);
1050         return 1;
1051 }
1052
1053 int p4d_free_pud_page(p4d_t *p4d, unsigned long addr)
1054 {
1055         return 0;       /* Don't attempt a block mapping */
1056 }
1057
1058 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1059 int arch_add_memory(int nid, u64 start, u64 size,
1060                         struct mhp_restrictions *restrictions)
1061 {
1062         int flags = 0;
1063
1064         if (rodata_full || debug_pagealloc_enabled())
1065                 flags = NO_BLOCK_MAPPINGS | NO_CONT_MAPPINGS;
1066
1067         __create_pgd_mapping(swapper_pg_dir, start, __phys_to_virt(start),
1068                              size, PAGE_KERNEL, __pgd_pgtable_alloc, flags);
1069
1070         return __add_pages(nid, start >> PAGE_SHIFT, size >> PAGE_SHIFT,
1071                            restrictions);
1072 }
1073 void arch_remove_memory(int nid, u64 start, u64 size,
1074                         struct vmem_altmap *altmap)
1075 {
1076         unsigned long start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
1077         unsigned long nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
1078
1079         /*
1080          * FIXME: Cleanup page tables (also in arch_add_memory() in case
1081          * adding fails). Until then, this function should only be used
1082          * during memory hotplug (adding memory), not for memory
1083          * unplug. ARCH_ENABLE_MEMORY_HOTREMOVE must not be
1084          * unlocked yet.
1085          */
1086         __remove_pages(start_pfn, nr_pages, altmap);
1087 }
1088 #endif