GNU Linux-libre 5.10.217-gnu1
[releases.git] / arch / powerpc / mm / mem.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
2 /*
3  *  PowerPC version
4  *    Copyright (C) 1995-1996 Gary Thomas (gdt@linuxppc.org)
5  *
6  *  Modifications by Paul Mackerras (PowerMac) (paulus@cs.anu.edu.au)
7  *  and Cort Dougan (PReP) (cort@cs.nmt.edu)
8  *    Copyright (C) 1996 Paul Mackerras
9  *  PPC44x/36-bit changes by Matt Porter (mporter@mvista.com)
10  *
11  *  Derived from "arch/i386/mm/init.c"
12  *    Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
13  */
14
15 #include <linux/export.h>
16 #include <linux/sched.h>
17 #include <linux/kernel.h>
18 #include <linux/errno.h>
19 #include <linux/string.h>
20 #include <linux/gfp.h>
21 #include <linux/types.h>
22 #include <linux/mm.h>
23 #include <linux/stddef.h>
24 #include <linux/init.h>
25 #include <linux/memblock.h>
26 #include <linux/highmem.h>
27 #include <linux/initrd.h>
28 #include <linux/pagemap.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/hugetlb.h>
31 #include <linux/slab.h>
32 #include <linux/vmalloc.h>
33 #include <linux/memremap.h>
34 #include <linux/dma-direct.h>
35 #include <linux/kprobes.h>
36
37 #include <asm/prom.h>
38 #include <asm/io.h>
39 #include <asm/mmu_context.h>
40 #include <asm/mmu.h>
41 #include <asm/smp.h>
42 #include <asm/machdep.h>
43 #include <asm/btext.h>
44 #include <asm/tlb.h>
45 #include <asm/sections.h>
46 #include <asm/sparsemem.h>
47 #include <asm/vdso.h>
48 #include <asm/fixmap.h>
49 #include <asm/swiotlb.h>
50 #include <asm/rtas.h>
51 #include <asm/kasan.h>
52 #include <asm/svm.h>
53 #include <asm/mmzone.h>
54 #include <asm/ftrace.h>
55
56 #include <mm/mmu_decl.h>
57
58 #ifndef CPU_FTR_COHERENT_ICACHE
59 #define CPU_FTR_COHERENT_ICACHE 0       /* XXX for now */
60 #define CPU_FTR_NOEXECUTE       0
61 #endif
62
63 unsigned long long memory_limit;
64 bool init_mem_is_free;
65
66 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
67 pte_t *kmap_pte;
68 EXPORT_SYMBOL(kmap_pte);
69 #endif
70
71 pgprot_t phys_mem_access_prot(struct file *file, unsigned long pfn,
72                               unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
73 {
74         if (ppc_md.phys_mem_access_prot)
75                 return ppc_md.phys_mem_access_prot(file, pfn, size, vma_prot);
76
77         if (!page_is_ram(pfn))
78                 vma_prot = pgprot_noncached(vma_prot);
79
80         return vma_prot;
81 }
82 EXPORT_SYMBOL(phys_mem_access_prot);
83
84 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
85
86 #ifdef CONFIG_NUMA
87 int memory_add_physaddr_to_nid(u64 start)
88 {
89         return hot_add_scn_to_nid(start);
90 }
91 #endif
92
93 int __weak create_section_mapping(unsigned long start, unsigned long end,
94                                   int nid, pgprot_t prot)
95 {
96         return -ENODEV;
97 }
98
99 int __weak remove_section_mapping(unsigned long start, unsigned long end)
100 {
101         return -ENODEV;
102 }
103
104 #define FLUSH_CHUNK_SIZE SZ_1G
105 /**
106  * flush_dcache_range_chunked(): Write any modified data cache blocks out to
107  * memory and invalidate them, in chunks of up to FLUSH_CHUNK_SIZE
108  * Does not invalidate the corresponding instruction cache blocks.
109  *
110  * @start: the start address
111  * @stop: the stop address (exclusive)
112  * @chunk: the max size of the chunks
113  */
114 static void flush_dcache_range_chunked(unsigned long start, unsigned long stop,
115                                        unsigned long chunk)
116 {
117         unsigned long i;
118
119         for (i = start; i < stop; i += chunk) {
120                 flush_dcache_range(i, min(stop, i + chunk));
121                 cond_resched();
122         }
123 }
124
125 int __ref arch_add_memory(int nid, u64 start, u64 size,
126                           struct mhp_params *params)
127 {
128         unsigned long start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
129         unsigned long nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
130         int rc;
131
132         start = (unsigned long)__va(start);
133         rc = create_section_mapping(start, start + size, nid,
134                                     params->pgprot);
135         if (rc) {
136                 pr_warn("Unable to create mapping for hot added memory 0x%llx..0x%llx: %d\n",
137                         start, start + size, rc);
138                 return -EFAULT;
139         }
140
141         return __add_pages(nid, start_pfn, nr_pages, params);
142 }
143
144 void __ref arch_remove_memory(int nid, u64 start, u64 size,
145                              struct vmem_altmap *altmap)
146 {
147         unsigned long start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
148         unsigned long nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
149         int ret;
150
151         __remove_pages(start_pfn, nr_pages, altmap);
152
153         /* Remove htab bolted mappings for this section of memory */
154         start = (unsigned long)__va(start);
155         flush_dcache_range_chunked(start, start + size, FLUSH_CHUNK_SIZE);
156
157         ret = remove_section_mapping(start, start + size);
158         WARN_ON_ONCE(ret);
159
160         /* Ensure all vmalloc mappings are flushed in case they also
161          * hit that section of memory
162          */
163         vm_unmap_aliases();
164 }
165 #endif
166
167 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
168 void __init mem_topology_setup(void)
169 {
170         max_low_pfn = max_pfn = memblock_end_of_DRAM() >> PAGE_SHIFT;
171         min_low_pfn = MEMORY_START >> PAGE_SHIFT;
172 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
173         max_low_pfn = lowmem_end_addr >> PAGE_SHIFT;
174 #endif
175
176         /* Place all memblock_regions in the same node and merge contiguous
177          * memblock_regions
178          */
179         memblock_set_node(0, PHYS_ADDR_MAX, &memblock.memory, 0);
180 }
181
182 void __init initmem_init(void)
183 {
184         sparse_init();
185 }
186
187 /* mark pages that don't exist as nosave */
188 static int __init mark_nonram_nosave(void)
189 {
190         unsigned long spfn, epfn, prev = 0;
191         int i;
192
193         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &spfn, &epfn, NULL) {
194                 if (prev && prev < spfn)
195                         register_nosave_region(prev, spfn);
196
197                 prev = epfn;
198         }
199
200         return 0;
201 }
202 #else /* CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
203 static int __init mark_nonram_nosave(void)
204 {
205         return 0;
206 }
207 #endif
208
209 /*
210  * Zones usage:
211  *
212  * We setup ZONE_DMA to be 31-bits on all platforms and ZONE_NORMAL to be
213  * everything else. GFP_DMA32 page allocations automatically fall back to
214  * ZONE_DMA.
215  *
216  * By using 31-bit unconditionally, we can exploit zone_dma_bits to inform the
217  * generic DMA mapping code.  32-bit only devices (if not handled by an IOMMU
218  * anyway) will take a first dip into ZONE_NORMAL and get otherwise served by
219  * ZONE_DMA.
220  */
221 static unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES];
222
223 /*
224  * paging_init() sets up the page tables - in fact we've already done this.
225  */
226 void __init paging_init(void)
227 {
228         unsigned long long total_ram = memblock_phys_mem_size();
229         phys_addr_t top_of_ram = memblock_end_of_DRAM();
230
231 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
232         unsigned long v = __fix_to_virt(FIX_KMAP_END);
233         unsigned long end = __fix_to_virt(FIX_KMAP_BEGIN);
234
235         for (; v < end; v += PAGE_SIZE)
236                 map_kernel_page(v, 0, __pgprot(0)); /* XXX gross */
237
238         map_kernel_page(PKMAP_BASE, 0, __pgprot(0));    /* XXX gross */
239         pkmap_page_table = virt_to_kpte(PKMAP_BASE);
240
241         kmap_pte = virt_to_kpte(__fix_to_virt(FIX_KMAP_BEGIN));
242 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
243
244         printk(KERN_DEBUG "Top of RAM: 0x%llx, Total RAM: 0x%llx\n",
245                (unsigned long long)top_of_ram, total_ram);
246         printk(KERN_DEBUG "Memory hole size: %ldMB\n",
247                (long int)((top_of_ram - total_ram) >> 20));
248
249         /*
250          * Allow 30-bit DMA for very limited Broadcom wifi chips on many
251          * powerbooks.
252          */
253         if (IS_ENABLED(CONFIG_PPC32))
254                 zone_dma_bits = 30;
255         else
256                 zone_dma_bits = 31;
257
258 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
259         max_zone_pfns[ZONE_DMA] = min(max_low_pfn,
260                                       1UL << (zone_dma_bits - PAGE_SHIFT));
261 #endif
262         max_zone_pfns[ZONE_NORMAL] = max_low_pfn;
263 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
264         max_zone_pfns[ZONE_HIGHMEM] = max_pfn;
265 #endif
266
267         free_area_init(max_zone_pfns);
268
269         mark_nonram_nosave();
270 }
271
272 void __init mem_init(void)
273 {
274         /*
275          * book3s is limited to 16 page sizes due to encoding this in
276          * a 4-bit field for slices.
277          */
278         BUILD_BUG_ON(MMU_PAGE_COUNT > 16);
279
280 #ifdef CONFIG_SWIOTLB
281         /*
282          * Some platforms (e.g. 85xx) limit DMA-able memory way below
283          * 4G. We force memblock to bottom-up mode to ensure that the
284          * memory allocated in swiotlb_init() is DMA-able.
285          * As it's the last memblock allocation, no need to reset it
286          * back to to-down.
287          */
288         memblock_set_bottom_up(true);
289         if (is_secure_guest())
290                 svm_swiotlb_init();
291         else
292                 swiotlb_init(0);
293 #endif
294
295         high_memory = (void *) __va(max_low_pfn * PAGE_SIZE);
296
297         kasan_late_init();
298
299         memblock_free_all();
300
301 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
302         {
303                 unsigned long pfn, highmem_mapnr;
304
305                 highmem_mapnr = lowmem_end_addr >> PAGE_SHIFT;
306                 for (pfn = highmem_mapnr; pfn < max_mapnr; ++pfn) {
307                         phys_addr_t paddr = (phys_addr_t)pfn << PAGE_SHIFT;
308                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
309                         if (!memblock_is_reserved(paddr))
310                                 free_highmem_page(page);
311                 }
312         }
313 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
314
315 #if defined(CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E) && !defined(CONFIG_SMP)
316         /*
317          * If smp is enabled, next_tlbcam_idx is initialized in the cpu up
318          * functions.... do it here for the non-smp case.
319          */
320         per_cpu(next_tlbcam_idx, smp_processor_id()) =
321                 (mfspr(SPRN_TLB1CFG) & TLBnCFG_N_ENTRY) - 1;
322 #endif
323
324         mem_init_print_info(NULL);
325 #ifdef CONFIG_PPC32
326         pr_info("Kernel virtual memory layout:\n");
327 #ifdef CONFIG_KASAN
328         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : kasan shadow mem\n",
329                 KASAN_SHADOW_START, KASAN_SHADOW_END);
330 #endif
331         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : fixmap\n", FIXADDR_START, FIXADDR_TOP);
332 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
333         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : highmem PTEs\n",
334                 PKMAP_BASE, PKMAP_ADDR(LAST_PKMAP));
335 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
336         if (ioremap_bot != IOREMAP_TOP)
337                 pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : early ioremap\n",
338                         ioremap_bot, IOREMAP_TOP);
339         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : vmalloc & ioremap\n",
340                 VMALLOC_START, VMALLOC_END);
341 #endif /* CONFIG_PPC32 */
342 }
343
344 void free_initmem(void)
345 {
346         ppc_md.progress = ppc_printk_progress;
347         mark_initmem_nx();
348         init_mem_is_free = true;
349         free_initmem_default(POISON_FREE_INITMEM);
350         ftrace_free_init_tramp();
351 }
352
353 /**
354  * flush_coherent_icache() - if a CPU has a coherent icache, flush it
355  * @addr: The base address to use (can be any valid address, the whole cache will be flushed)
356  * Return true if the cache was flushed, false otherwise
357  */
358 static inline bool flush_coherent_icache(unsigned long addr)
359 {
360         /*
361          * For a snooping icache, we still need a dummy icbi to purge all the
362          * prefetched instructions from the ifetch buffers. We also need a sync
363          * before the icbi to order the the actual stores to memory that might
364          * have modified instructions with the icbi.
365          */
366         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_COHERENT_ICACHE)) {
367                 mb(); /* sync */
368                 allow_read_from_user((const void __user *)addr, L1_CACHE_BYTES);
369                 icbi((void *)addr);
370                 prevent_read_from_user((const void __user *)addr, L1_CACHE_BYTES);
371                 mb(); /* sync */
372                 isync();
373                 return true;
374         }
375
376         return false;
377 }
378
379 /**
380  * invalidate_icache_range() - Flush the icache by issuing icbi across an address range
381  * @start: the start address
382  * @stop: the stop address (exclusive)
383  */
384 static void invalidate_icache_range(unsigned long start, unsigned long stop)
385 {
386         unsigned long shift = l1_icache_shift();
387         unsigned long bytes = l1_icache_bytes();
388         char *addr = (char *)(start & ~(bytes - 1));
389         unsigned long size = stop - (unsigned long)addr + (bytes - 1);
390         unsigned long i;
391
392         for (i = 0; i < size >> shift; i++, addr += bytes)
393                 icbi(addr);
394
395         mb(); /* sync */
396         isync();
397 }
398
399 /**
400  * flush_icache_range: Write any modified data cache blocks out to memory
401  * and invalidate the corresponding blocks in the instruction cache
402  *
403  * Generic code will call this after writing memory, before executing from it.
404  *
405  * @start: the start address
406  * @stop: the stop address (exclusive)
407  */
408 void flush_icache_range(unsigned long start, unsigned long stop)
409 {
410         if (flush_coherent_icache(start))
411                 return;
412
413         clean_dcache_range(start, stop);
414
415         if (IS_ENABLED(CONFIG_44x)) {
416                 /*
417                  * Flash invalidate on 44x because we are passed kmapped
418                  * addresses and this doesn't work for userspace pages due to
419                  * the virtually tagged icache.
420                  */
421                 iccci((void *)start);
422                 mb(); /* sync */
423                 isync();
424         } else
425                 invalidate_icache_range(start, stop);
426 }
427 EXPORT_SYMBOL(flush_icache_range);
428
429 #if !defined(CONFIG_PPC_8xx) && !defined(CONFIG_PPC64)
430 /**
431  * flush_dcache_icache_phys() - Flush a page by it's physical address
432  * @physaddr: the physical address of the page
433  */
434 static void flush_dcache_icache_phys(unsigned long physaddr)
435 {
436         unsigned long bytes = l1_dcache_bytes();
437         unsigned long nb = PAGE_SIZE / bytes;
438         unsigned long addr = physaddr & PAGE_MASK;
439         unsigned long msr, msr0;
440         unsigned long loop1 = addr, loop2 = addr;
441
442         msr0 = mfmsr();
443         msr = msr0 & ~MSR_DR;
444         /*
445          * This must remain as ASM to prevent potential memory accesses
446          * while the data MMU is disabled
447          */
448         asm volatile(
449                 "   mtctr %2;\n"
450                 "   mtmsr %3;\n"
451                 "   isync;\n"
452                 "0: dcbst   0, %0;\n"
453                 "   addi    %0, %0, %4;\n"
454                 "   bdnz    0b;\n"
455                 "   sync;\n"
456                 "   mtctr %2;\n"
457                 "1: icbi    0, %1;\n"
458                 "   addi    %1, %1, %4;\n"
459                 "   bdnz    1b;\n"
460                 "   sync;\n"
461                 "   mtmsr %5;\n"
462                 "   isync;\n"
463                 : "+&r" (loop1), "+&r" (loop2)
464                 : "r" (nb), "r" (msr), "i" (bytes), "r" (msr0)
465                 : "ctr", "memory");
466 }
467 NOKPROBE_SYMBOL(flush_dcache_icache_phys)
468 #endif // !defined(CONFIG_PPC_8xx) && !defined(CONFIG_PPC64)
469
470 /*
471  * This is called when a page has been modified by the kernel.
472  * It just marks the page as not i-cache clean.  We do the i-cache
473  * flush later when the page is given to a user process, if necessary.
474  */
475 void flush_dcache_page(struct page *page)
476 {
477         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_COHERENT_ICACHE))
478                 return;
479         /* avoid an atomic op if possible */
480         if (test_bit(PG_arch_1, &page->flags))
481                 clear_bit(PG_arch_1, &page->flags);
482 }
483 EXPORT_SYMBOL(flush_dcache_page);
484
485 void flush_dcache_icache_page(struct page *page)
486 {
487 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
488         if (PageCompound(page)) {
489                 flush_dcache_icache_hugepage(page);
490                 return;
491         }
492 #endif
493 #if defined(CONFIG_PPC_8xx) || defined(CONFIG_PPC64)
494         /* On 8xx there is no need to kmap since highmem is not supported */
495         __flush_dcache_icache(page_address(page));
496 #else
497         if (IS_ENABLED(CONFIG_BOOKE) || sizeof(phys_addr_t) > sizeof(void *)) {
498                 void *start = kmap_atomic(page);
499                 __flush_dcache_icache(start);
500                 kunmap_atomic(start);
501         } else {
502                 unsigned long addr = page_to_pfn(page) << PAGE_SHIFT;
503
504                 if (flush_coherent_icache(addr))
505                         return;
506                 flush_dcache_icache_phys(addr);
507         }
508 #endif
509 }
510 EXPORT_SYMBOL(flush_dcache_icache_page);
511
512 /**
513  * __flush_dcache_icache(): Flush a particular page from the data cache to RAM.
514  * Note: this is necessary because the instruction cache does *not*
515  * snoop from the data cache.
516  *
517  * @page: the address of the page to flush
518  */
519 void __flush_dcache_icache(void *p)
520 {
521         unsigned long addr = (unsigned long)p;
522
523         if (flush_coherent_icache(addr))
524                 return;
525
526         clean_dcache_range(addr, addr + PAGE_SIZE);
527
528         /*
529          * We don't flush the icache on 44x. Those have a virtual icache and we
530          * don't have access to the virtual address here (it's not the page
531          * vaddr but where it's mapped in user space). The flushing of the
532          * icache on these is handled elsewhere, when a change in the address
533          * space occurs, before returning to user space.
534          */
535
536         if (mmu_has_feature(MMU_FTR_TYPE_44x))
537                 return;
538
539         invalidate_icache_range(addr, addr + PAGE_SIZE);
540 }
541
542 void clear_user_page(void *page, unsigned long vaddr, struct page *pg)
543 {
544         clear_page(page);
545
546         /*
547          * We shouldn't have to do this, but some versions of glibc
548          * require it (ld.so assumes zero filled pages are icache clean)
549          * - Anton
550          */
551         flush_dcache_page(pg);
552 }
553 EXPORT_SYMBOL(clear_user_page);
554
555 void copy_user_page(void *vto, void *vfrom, unsigned long vaddr,
556                     struct page *pg)
557 {
558         copy_page(vto, vfrom);
559
560         /*
561          * We should be able to use the following optimisation, however
562          * there are two problems.
563          * Firstly a bug in some versions of binutils meant PLT sections
564          * were not marked executable.
565          * Secondly the first word in the GOT section is blrl, used
566          * to establish the GOT address. Until recently the GOT was
567          * not marked executable.
568          * - Anton
569          */
570 #if 0
571         if (!vma->vm_file && ((vma->vm_flags & VM_EXEC) == 0))
572                 return;
573 #endif
574
575         flush_dcache_page(pg);
576 }
577
578 void flush_icache_user_page(struct vm_area_struct *vma, struct page *page,
579                              unsigned long addr, int len)
580 {
581         unsigned long maddr;
582
583         maddr = (unsigned long) kmap(page) + (addr & ~PAGE_MASK);
584         flush_icache_range(maddr, maddr + len);
585         kunmap(page);
586 }
587
588 /*
589  * System memory should not be in /proc/iomem but various tools expect it
590  * (eg kdump).
591  */
592 static int __init add_system_ram_resources(void)
593 {
594         phys_addr_t start, end;
595         u64 i;
596
597         for_each_mem_range(i, &start, &end) {
598                 struct resource *res;
599
600                 res = kzalloc(sizeof(struct resource), GFP_KERNEL);
601                 WARN_ON(!res);
602
603                 if (res) {
604                         res->name = "System RAM";
605                         res->start = start;
606                         /*
607                          * In memblock, end points to the first byte after
608                          * the range while in resourses, end points to the
609                          * last byte in the range.
610                          */
611                         res->end = end - 1;
612                         res->flags = IORESOURCE_SYSTEM_RAM | IORESOURCE_BUSY;
613                         WARN_ON(request_resource(&iomem_resource, res) < 0);
614                 }
615         }
616
617         return 0;
618 }
619 subsys_initcall(add_system_ram_resources);
620
621 #ifdef CONFIG_STRICT_DEVMEM
622 /*
623  * devmem_is_allowed(): check to see if /dev/mem access to a certain address
624  * is valid. The argument is a physical page number.
625  *
626  * Access has to be given to non-kernel-ram areas as well, these contain the
627  * PCI mmio resources as well as potential bios/acpi data regions.
628  */
629 int devmem_is_allowed(unsigned long pfn)
630 {
631         if (page_is_rtas_user_buf(pfn))
632                 return 1;
633         if (iomem_is_exclusive(PFN_PHYS(pfn)))
634                 return 0;
635         if (!page_is_ram(pfn))
636                 return 1;
637         return 0;
638 }
639 #endif /* CONFIG_STRICT_DEVMEM */
640
641 /*
642  * This is defined in kernel/resource.c but only powerpc needs to export it, for
643  * the EHEA driver. Drop this when drivers/net/ethernet/ibm/ehea is removed.
644  */
645 EXPORT_SYMBOL_GPL(walk_system_ram_range);