arch/riscv/mm/init.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * Copyright (C) 2012 Regents of the University of California
   4  * Copyright (C) 2019 Western Digital Corporation or its affiliates.
   5  * Copyright (C) 2020 FORTH-ICS/CARV
   6  *  Nick Kossifidis <mick@ics.forth.gr>
   7  */
   8
   9 #include <linux/init.h>
  10 #include <linux/mm.h>
  11 #include <linux/memblock.h>
  12 #include <linux/initrd.h>
  13 #include <linux/swap.h>
  14 #include <linux/swiotlb.h>
  15 #include <linux/sizes.h>
  16 #include <linux/of_fdt.h>
  17 #include <linux/of_reserved_mem.h>
  18 #include <linux/libfdt.h>
  19 #include <linux/set_memory.h>
  20 #include <linux/dma-map-ops.h>
  21 #include <linux/crash_dump.h>
  22 #include <linux/hugetlb.h>
  23 #ifdef CONFIG_RELOCATABLE
  24 #include <linux/elf.h>
  25 #endif
  26 #include <linux/kfence.h>
  27
  28 #include <asm/fixmap.h>
  29 #include <asm/io.h>
  30 #include <asm/numa.h>
  31 #include <asm/pgtable.h>
  32 #include <asm/ptdump.h>
  33 #include <asm/sections.h>
  34 #include <asm/soc.h>
  35 #include <asm/tlbflush.h>
  36
  37 #include "../kernel/head.h"
  38
  39 struct kernel_mapping kernel_map __ro_after_init;
  40 EXPORT_SYMBOL(kernel_map);
  41 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
  42 #define kernel_map      (*(struct kernel_mapping *)XIP_FIXUP(&kernel_map))
  43 #endif
  44
  45 #ifdef CONFIG_64BIT
  46 u64 satp_mode __ro_after_init = !IS_ENABLED(CONFIG_XIP_KERNEL) ? SATP_MODE_57 : SATP_MODE_39;
  47 #else
  48 u64 satp_mode __ro_after_init = SATP_MODE_32;
  49 #endif
  50 EXPORT_SYMBOL(satp_mode);
  51
  52 #ifdef CONFIG_64BIT
  53 bool pgtable_l4_enabled = IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) && !IS_ENABLED(CONFIG_XIP_KERNEL);
  54 bool pgtable_l5_enabled = IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) && !IS_ENABLED(CONFIG_XIP_KERNEL);
  55 EXPORT_SYMBOL(pgtable_l4_enabled);
  56 EXPORT_SYMBOL(pgtable_l5_enabled);
  57 #endif
  58
  59 phys_addr_t phys_ram_base __ro_after_init;
  60 EXPORT_SYMBOL(phys_ram_base);
  61
  62 unsigned long empty_zero_page[PAGE_SIZE / sizeof(unsigned long)]
  63                                                         __page_aligned_bss;
  64 EXPORT_SYMBOL(empty_zero_page);
  65
  66 extern char _start[];
  67 void *_dtb_early_va __initdata;
  68 uintptr_t _dtb_early_pa __initdata;
  69
  70 phys_addr_t dma32_phys_limit __initdata;
  71
  72 static void __init zone_sizes_init(void)
  73 {
  74         unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
  75
  76 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
  77         max_zone_pfns[ZONE_DMA32] = PFN_DOWN(dma32_phys_limit);
  78 #endif
  79         max_zone_pfns[ZONE_NORMAL] = max_low_pfn;
  80
  81         free_area_init(max_zone_pfns);
  82 }
  83
  84 #if defined(CONFIG_MMU) && defined(CONFIG_DEBUG_VM)
  85
  86 #define LOG2_SZ_1K  ilog2(SZ_1K)
  87 #define LOG2_SZ_1M  ilog2(SZ_1M)
  88 #define LOG2_SZ_1G  ilog2(SZ_1G)
  89 #define LOG2_SZ_1T  ilog2(SZ_1T)
  90
  91 static inline void print_mlk(char *name, unsigned long b, unsigned long t)
  92 {
  93         pr_notice("%12s : 0x%08lx - 0x%08lx   (%4ld kB)\n", name, b, t,
  94                   (((t) - (b)) >> LOG2_SZ_1K));
  95 }
  96
  97 static inline void print_mlm(char *name, unsigned long b, unsigned long t)
  98 {
  99         pr_notice("%12s : 0x%08lx - 0x%08lx   (%4ld MB)\n", name, b, t,
 100                   (((t) - (b)) >> LOG2_SZ_1M));
 101 }
 102
 103 static inline void print_mlg(char *name, unsigned long b, unsigned long t)
 104 {
 105         pr_notice("%12s : 0x%08lx - 0x%08lx   (%4ld GB)\n", name, b, t,
 106                    (((t) - (b)) >> LOG2_SZ_1G));
 107 }
 108
 109 #ifdef CONFIG_64BIT
 110 static inline void print_mlt(char *name, unsigned long b, unsigned long t)
 111 {
 112         pr_notice("%12s : 0x%08lx - 0x%08lx   (%4ld TB)\n", name, b, t,
 113                    (((t) - (b)) >> LOG2_SZ_1T));
 114 }
 115 #else
 116 #define print_mlt(n, b, t) do {} while (0)
 117 #endif
 118
 119 static inline void print_ml(char *name, unsigned long b, unsigned long t)
 120 {
 121         unsigned long diff = t - b;
 122
 123         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) && (diff >> LOG2_SZ_1T) >= 10)
 124                 print_mlt(name, b, t);
 125         else if ((diff >> LOG2_SZ_1G) >= 10)
 126                 print_mlg(name, b, t);
 127         else if ((diff >> LOG2_SZ_1M) >= 10)
 128                 print_mlm(name, b, t);
 129         else
 130                 print_mlk(name, b, t);
 131 }
 132
 133 static void __init print_vm_layout(void)
 134 {
 135         pr_notice("Virtual kernel memory layout:\n");
 136         print_ml("fixmap", (unsigned long)FIXADDR_START,
 137                 (unsigned long)FIXADDR_TOP);
 138         print_ml("pci io", (unsigned long)PCI_IO_START,
 139                 (unsigned long)PCI_IO_END);
 140         print_ml("vmemmap", (unsigned long)VMEMMAP_START,
 141                 (unsigned long)VMEMMAP_END);
 142         print_ml("vmalloc", (unsigned long)VMALLOC_START,
 143                 (unsigned long)VMALLOC_END);
 144 #ifdef CONFIG_64BIT
 145         print_ml("modules", (unsigned long)MODULES_VADDR,
 146                 (unsigned long)MODULES_END);
 147 #endif
 148         print_ml("lowmem", (unsigned long)PAGE_OFFSET,
 149                 (unsigned long)high_memory);
 150         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT)) {
 151 #ifdef CONFIG_KASAN
 152                 print_ml("kasan", KASAN_SHADOW_START, KASAN_SHADOW_END);
 153 #endif
 154
 155                 print_ml("kernel", (unsigned long)kernel_map.virt_addr,
 156                          (unsigned long)ADDRESS_SPACE_END);
 157         }
 158 }
 159 #else
 160 static void print_vm_layout(void) { }
 161 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
 162
 163 void __init mem_init(void)
 164 {
 165 #ifdef CONFIG_FLATMEM
 166         BUG_ON(!mem_map);
 167 #endif /* CONFIG_FLATMEM */
 168
 169         swiotlb_init(max_pfn > PFN_DOWN(dma32_phys_limit), SWIOTLB_VERBOSE);
 170         memblock_free_all();
 171
 172         print_vm_layout();
 173 }
 174
 175 /* Limit the memory size via mem. */
 176 static phys_addr_t memory_limit;
 177 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 178 #define memory_limit    (*(phys_addr_t *)XIP_FIXUP(&memory_limit))
 179 #endif /* CONFIG_XIP_KERNEL */
 180
 181 static int __init early_mem(char *p)
 182 {
 183         u64 size;
 184
 185         if (!p)
 186                 return 1;
 187
 188         size = memparse(p, &p) & PAGE_MASK;
 189         memory_limit = min_t(u64, size, memory_limit);
 190
 191         pr_notice("Memory limited to %lldMB\n", (u64)memory_limit >> 20);
 192
 193         return 0;
 194 }
 195 early_param("mem", early_mem);
 196
 197 static void __init setup_bootmem(void)
 198 {
 199         phys_addr_t vmlinux_end = __pa_symbol(&_end);
 200         phys_addr_t max_mapped_addr;
 201         phys_addr_t phys_ram_end, vmlinux_start;
 202
 203         if (IS_ENABLED(CONFIG_XIP_KERNEL))
 204                 vmlinux_start = __pa_symbol(&_sdata);
 205         else
 206                 vmlinux_start = __pa_symbol(&_start);
 207
 208         memblock_enforce_memory_limit(memory_limit);
 209
 210         /*
 211          * Make sure we align the reservation on PMD_SIZE since we will
 212          * map the kernel in the linear mapping as read-only: we do not want
 213          * any allocation to happen between _end and the next pmd aligned page.
 214          */
 215         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) && IS_ENABLED(CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX))
 216                 vmlinux_end = (vmlinux_end + PMD_SIZE - 1) & PMD_MASK;
 217         /*
 218          * Reserve from the start of the kernel to the end of the kernel
 219          */
 220         memblock_reserve(vmlinux_start, vmlinux_end - vmlinux_start);
 221
 222         phys_ram_end = memblock_end_of_DRAM();
 223
 224         /*
 225          * Make sure we align the start of the memory on a PMD boundary so that
 226          * at worst, we map the linear mapping with PMD mappings.
 227          */
 228         if (!IS_ENABLED(CONFIG_XIP_KERNEL))
 229                 phys_ram_base = memblock_start_of_DRAM() & PMD_MASK;
 230
 231         /*
 232          * In 64-bit, any use of __va/__pa before this point is wrong as we
 233          * did not know the start of DRAM before.
 234          */
 235         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT))
 236                 kernel_map.va_pa_offset = PAGE_OFFSET - phys_ram_base;
 237
 238         /*
 239          * memblock allocator is not aware of the fact that last 4K bytes of
 240          * the addressable memory can not be mapped because of IS_ERR_VALUE
 241          * macro. Make sure that last 4k bytes are not usable by memblock
 242          * if end of dram is equal to maximum addressable memory.  For 64-bit
 243          * kernel, this problem can't happen here as the end of the virtual
 244          * address space is occupied by the kernel mapping then this check must
 245          * be done as soon as the kernel mapping base address is determined.
 246          */
 247         if (!IS_ENABLED(CONFIG_64BIT)) {
 248                 max_mapped_addr = __pa(~(ulong)0);
 249                 if (max_mapped_addr == (phys_ram_end - 1))
 250                         memblock_set_current_limit(max_mapped_addr - 4096);
 251         }
 252
 253         min_low_pfn = PFN_UP(phys_ram_base);
 254         max_low_pfn = max_pfn = PFN_DOWN(phys_ram_end);
 255         high_memory = (void *)(__va(PFN_PHYS(max_low_pfn)));
 256
 257         dma32_phys_limit = min(4UL * SZ_1G, (unsigned long)PFN_PHYS(max_low_pfn));
 258         set_max_mapnr(max_low_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
 259
 260         reserve_initrd_mem();
 261
 262         /*
 263          * No allocation should be done before reserving the memory as defined
 264          * in the device tree, otherwise the allocation could end up in a
 265          * reserved region.
 266          */
 267         early_init_fdt_scan_reserved_mem();
 268
 269         /*
 270          * If DTB is built in, no need to reserve its memblock.
 271          * Otherwise, do reserve it but avoid using
 272          * early_init_fdt_reserve_self() since __pa() does
 273          * not work for DTB pointers that are fixmap addresses
 274          */
 275         if (!IS_ENABLED(CONFIG_BUILTIN_DTB))
 276                 memblock_reserve(dtb_early_pa, fdt_totalsize(dtb_early_va));
 277
 278         dma_contiguous_reserve(dma32_phys_limit);
 279         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT))
 280                 hugetlb_cma_reserve(PUD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 281 }
 282
 283 #ifdef CONFIG_MMU
 284 struct pt_alloc_ops pt_ops __initdata;
 285
 286 pgd_t swapper_pg_dir[PTRS_PER_PGD] __page_aligned_bss;
 287 pgd_t trampoline_pg_dir[PTRS_PER_PGD] __page_aligned_bss;
 288 static pte_t fixmap_pte[PTRS_PER_PTE] __page_aligned_bss;
 289
 290 pgd_t early_pg_dir[PTRS_PER_PGD] __initdata __aligned(PAGE_SIZE);
 291
 292 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 293 #define pt_ops                  (*(struct pt_alloc_ops *)XIP_FIXUP(&pt_ops))
 294 #define trampoline_pg_dir      ((pgd_t *)XIP_FIXUP(trampoline_pg_dir))
 295 #define fixmap_pte             ((pte_t *)XIP_FIXUP(fixmap_pte))
 296 #define early_pg_dir           ((pgd_t *)XIP_FIXUP(early_pg_dir))
 297 #endif /* CONFIG_XIP_KERNEL */
 298
 299 static const pgprot_t protection_map[16] = {
 300         [VM_NONE]                                       = PAGE_NONE,
 301         [VM_READ]                                       = PAGE_READ,
 302         [VM_WRITE]                                      = PAGE_COPY,
 303         [VM_WRITE | VM_READ]                            = PAGE_COPY,
 304         [VM_EXEC]                                       = PAGE_EXEC,
 305         [VM_EXEC | VM_READ]                             = PAGE_READ_EXEC,
 306         [VM_EXEC | VM_WRITE]                            = PAGE_COPY_EXEC,
 307         [VM_EXEC | VM_WRITE | VM_READ]                  = PAGE_COPY_EXEC,
 308         [VM_SHARED]                                     = PAGE_NONE,
 309         [VM_SHARED | VM_READ]                           = PAGE_READ,
 310         [VM_SHARED | VM_WRITE]                          = PAGE_SHARED,
 311         [VM_SHARED | VM_WRITE | VM_READ]                = PAGE_SHARED,
 312         [VM_SHARED | VM_EXEC]                           = PAGE_EXEC,
 313         [VM_SHARED | VM_EXEC | VM_READ]                 = PAGE_READ_EXEC,
 314         [VM_SHARED | VM_EXEC | VM_WRITE]                = PAGE_SHARED_EXEC,
 315         [VM_SHARED | VM_EXEC | VM_WRITE | VM_READ]      = PAGE_SHARED_EXEC
 316 };
 317 DECLARE_VM_GET_PAGE_PROT
 318
 319 void __set_fixmap(enum fixed_addresses idx, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
 320 {
 321         unsigned long addr = __fix_to_virt(idx);
 322         pte_t *ptep;
 323
 324         BUG_ON(idx <= FIX_HOLE || idx >= __end_of_fixed_addresses);
 325
 326         ptep = &fixmap_pte[pte_index(addr)];
 327
 328         if (pgprot_val(prot))
 329                 set_pte(ptep, pfn_pte(phys >> PAGE_SHIFT, prot));
 330         else
 331                 pte_clear(&init_mm, addr, ptep);
 332         local_flush_tlb_page(addr);
 333 }
 334
 335 static inline pte_t *__init get_pte_virt_early(phys_addr_t pa)
 336 {
 337         return (pte_t *)((uintptr_t)pa);
 338 }
 339
 340 static inline pte_t *__init get_pte_virt_fixmap(phys_addr_t pa)
 341 {
 342         clear_fixmap(FIX_PTE);
 343         return (pte_t *)set_fixmap_offset(FIX_PTE, pa);
 344 }
 345
 346 static inline pte_t *__init get_pte_virt_late(phys_addr_t pa)
 347 {
 348         return (pte_t *) __va(pa);
 349 }
 350
 351 static inline phys_addr_t __init alloc_pte_early(uintptr_t va)
 352 {
 353         /*
 354          * We only create PMD or PGD early mappings so we
 355          * should never reach here with MMU disabled.
 356          */
 357         BUG();
 358 }
 359
 360 static inline phys_addr_t __init alloc_pte_fixmap(uintptr_t va)
 361 {
 362         return memblock_phys_alloc(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
 363 }
 364
 365 static phys_addr_t __init alloc_pte_late(uintptr_t va)
 366 {
 367         struct ptdesc *ptdesc = pagetable_alloc(GFP_KERNEL & ~__GFP_HIGHMEM, 0);
 368
 369         BUG_ON(!ptdesc || !pagetable_pte_ctor(ptdesc));
 370         return __pa((pte_t *)ptdesc_address(ptdesc));
 371 }
 372
 373 static void __init create_pte_mapping(pte_t *ptep,
 374                                       uintptr_t va, phys_addr_t pa,
 375                                       phys_addr_t sz, pgprot_t prot)
 376 {
 377         uintptr_t pte_idx = pte_index(va);
 378
 379         BUG_ON(sz != PAGE_SIZE);
 380
 381         if (pte_none(ptep[pte_idx]))
 382                 ptep[pte_idx] = pfn_pte(PFN_DOWN(pa), prot);
 383 }
 384
 385 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
 386
 387 static pmd_t trampoline_pmd[PTRS_PER_PMD] __page_aligned_bss;
 388 static pmd_t fixmap_pmd[PTRS_PER_PMD] __page_aligned_bss;
 389 static pmd_t early_pmd[PTRS_PER_PMD] __initdata __aligned(PAGE_SIZE);
 390
 391 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 392 #define trampoline_pmd ((pmd_t *)XIP_FIXUP(trampoline_pmd))
 393 #define fixmap_pmd     ((pmd_t *)XIP_FIXUP(fixmap_pmd))
 394 #define early_pmd      ((pmd_t *)XIP_FIXUP(early_pmd))
 395 #endif /* CONFIG_XIP_KERNEL */
 396
 397 static p4d_t trampoline_p4d[PTRS_PER_P4D] __page_aligned_bss;
 398 static p4d_t fixmap_p4d[PTRS_PER_P4D] __page_aligned_bss;
 399 static p4d_t early_p4d[PTRS_PER_P4D] __initdata __aligned(PAGE_SIZE);
 400
 401 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 402 #define trampoline_p4d ((p4d_t *)XIP_FIXUP(trampoline_p4d))
 403 #define fixmap_p4d     ((p4d_t *)XIP_FIXUP(fixmap_p4d))
 404 #define early_p4d      ((p4d_t *)XIP_FIXUP(early_p4d))
 405 #endif /* CONFIG_XIP_KERNEL */
 406
 407 static pud_t trampoline_pud[PTRS_PER_PUD] __page_aligned_bss;
 408 static pud_t fixmap_pud[PTRS_PER_PUD] __page_aligned_bss;
 409 static pud_t early_pud[PTRS_PER_PUD] __initdata __aligned(PAGE_SIZE);
 410
 411 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 412 #define trampoline_pud ((pud_t *)XIP_FIXUP(trampoline_pud))
 413 #define fixmap_pud     ((pud_t *)XIP_FIXUP(fixmap_pud))
 414 #define early_pud      ((pud_t *)XIP_FIXUP(early_pud))
 415 #endif /* CONFIG_XIP_KERNEL */
 416
 417 static pmd_t *__init get_pmd_virt_early(phys_addr_t pa)
 418 {
 419         /* Before MMU is enabled */
 420         return (pmd_t *)((uintptr_t)pa);
 421 }
 422
 423 static pmd_t *__init get_pmd_virt_fixmap(phys_addr_t pa)
 424 {
 425         clear_fixmap(FIX_PMD);
 426         return (pmd_t *)set_fixmap_offset(FIX_PMD, pa);
 427 }
 428
 429 static pmd_t *__init get_pmd_virt_late(phys_addr_t pa)
 430 {
 431         return (pmd_t *) __va(pa);
 432 }
 433
 434 static phys_addr_t __init alloc_pmd_early(uintptr_t va)
 435 {
 436         BUG_ON((va - kernel_map.virt_addr) >> PUD_SHIFT);
 437
 438         return (uintptr_t)early_pmd;
 439 }
 440
 441 static phys_addr_t __init alloc_pmd_fixmap(uintptr_t va)
 442 {
 443         return memblock_phys_alloc(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
 444 }
 445
 446 static phys_addr_t __init alloc_pmd_late(uintptr_t va)
 447 {
 448         struct ptdesc *ptdesc = pagetable_alloc(GFP_KERNEL & ~__GFP_HIGHMEM, 0);
 449
 450         BUG_ON(!ptdesc || !pagetable_pmd_ctor(ptdesc));
 451         return __pa((pmd_t *)ptdesc_address(ptdesc));
 452 }
 453
 454 static void __init create_pmd_mapping(pmd_t *pmdp,
 455                                       uintptr_t va, phys_addr_t pa,
 456                                       phys_addr_t sz, pgprot_t prot)
 457 {
 458         pte_t *ptep;
 459         phys_addr_t pte_phys;
 460         uintptr_t pmd_idx = pmd_index(va);
 461
 462         if (sz == PMD_SIZE) {
 463                 if (pmd_none(pmdp[pmd_idx]))
 464                         pmdp[pmd_idx] = pfn_pmd(PFN_DOWN(pa), prot);
 465                 return;
 466         }
 467
 468         if (pmd_none(pmdp[pmd_idx])) {
 469                 pte_phys = pt_ops.alloc_pte(va);
 470                 pmdp[pmd_idx] = pfn_pmd(PFN_DOWN(pte_phys), PAGE_TABLE);
 471                 ptep = pt_ops.get_pte_virt(pte_phys);
 472                 memset(ptep, 0, PAGE_SIZE);
 473         } else {
 474                 pte_phys = PFN_PHYS(_pmd_pfn(pmdp[pmd_idx]));
 475                 ptep = pt_ops.get_pte_virt(pte_phys);
 476         }
 477
 478         create_pte_mapping(ptep, va, pa, sz, prot);
 479 }
 480
 481 static pud_t *__init get_pud_virt_early(phys_addr_t pa)
 482 {
 483         return (pud_t *)((uintptr_t)pa);
 484 }
 485
 486 static pud_t *__init get_pud_virt_fixmap(phys_addr_t pa)
 487 {
 488         clear_fixmap(FIX_PUD);
 489         return (pud_t *)set_fixmap_offset(FIX_PUD, pa);
 490 }
 491
 492 static pud_t *__init get_pud_virt_late(phys_addr_t pa)
 493 {
 494         return (pud_t *)__va(pa);
 495 }
 496
 497 static phys_addr_t __init alloc_pud_early(uintptr_t va)
 498 {
 499         /* Only one PUD is available for early mapping */
 500         BUG_ON((va - kernel_map.virt_addr) >> PGDIR_SHIFT);
 501
 502         return (uintptr_t)early_pud;
 503 }
 504
 505 static phys_addr_t __init alloc_pud_fixmap(uintptr_t va)
 506 {
 507         return memblock_phys_alloc(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
 508 }
 509
 510 static phys_addr_t alloc_pud_late(uintptr_t va)
 511 {
 512         unsigned long vaddr;
 513
 514         vaddr = __get_free_page(GFP_KERNEL);
 515         BUG_ON(!vaddr);
 516         return __pa(vaddr);
 517 }
 518
 519 static p4d_t *__init get_p4d_virt_early(phys_addr_t pa)
 520 {
 521         return (p4d_t *)((uintptr_t)pa);
 522 }
 523
 524 static p4d_t *__init get_p4d_virt_fixmap(phys_addr_t pa)
 525 {
 526         clear_fixmap(FIX_P4D);
 527         return (p4d_t *)set_fixmap_offset(FIX_P4D, pa);
 528 }
 529
 530 static p4d_t *__init get_p4d_virt_late(phys_addr_t pa)
 531 {
 532         return (p4d_t *)__va(pa);
 533 }
 534
 535 static phys_addr_t __init alloc_p4d_early(uintptr_t va)
 536 {
 537         /* Only one P4D is available for early mapping */
 538         BUG_ON((va - kernel_map.virt_addr) >> PGDIR_SHIFT);
 539
 540         return (uintptr_t)early_p4d;
 541 }
 542
 543 static phys_addr_t __init alloc_p4d_fixmap(uintptr_t va)
 544 {
 545         return memblock_phys_alloc(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
 546 }
 547
 548 static phys_addr_t alloc_p4d_late(uintptr_t va)
 549 {
 550         unsigned long vaddr;
 551
 552         vaddr = __get_free_page(GFP_KERNEL);
 553         BUG_ON(!vaddr);
 554         return __pa(vaddr);
 555 }
 556
 557 static void __init create_pud_mapping(pud_t *pudp,
 558                                       uintptr_t va, phys_addr_t pa,
 559                                       phys_addr_t sz, pgprot_t prot)
 560 {
 561         pmd_t *nextp;
 562         phys_addr_t next_phys;
 563         uintptr_t pud_index = pud_index(va);
 564
 565         if (sz == PUD_SIZE) {
 566                 if (pud_val(pudp[pud_index]) == 0)
 567                         pudp[pud_index] = pfn_pud(PFN_DOWN(pa), prot);
 568                 return;
 569         }
 570
 571         if (pud_val(pudp[pud_index]) == 0) {
 572                 next_phys = pt_ops.alloc_pmd(va);
 573                 pudp[pud_index] = pfn_pud(PFN_DOWN(next_phys), PAGE_TABLE);
 574                 nextp = pt_ops.get_pmd_virt(next_phys);
 575                 memset(nextp, 0, PAGE_SIZE);
 576         } else {
 577                 next_phys = PFN_PHYS(_pud_pfn(pudp[pud_index]));
 578                 nextp = pt_ops.get_pmd_virt(next_phys);
 579         }
 580
 581         create_pmd_mapping(nextp, va, pa, sz, prot);
 582 }
 583
 584 static void __init create_p4d_mapping(p4d_t *p4dp,
 585                                       uintptr_t va, phys_addr_t pa,
 586                                       phys_addr_t sz, pgprot_t prot)
 587 {
 588         pud_t *nextp;
 589         phys_addr_t next_phys;
 590         uintptr_t p4d_index = p4d_index(va);
 591
 592         if (sz == P4D_SIZE) {
 593                 if (p4d_val(p4dp[p4d_index]) == 0)
 594                         p4dp[p4d_index] = pfn_p4d(PFN_DOWN(pa), prot);
 595                 return;
 596         }
 597
 598         if (p4d_val(p4dp[p4d_index]) == 0) {
 599                 next_phys = pt_ops.alloc_pud(va);
 600                 p4dp[p4d_index] = pfn_p4d(PFN_DOWN(next_phys), PAGE_TABLE);
 601                 nextp = pt_ops.get_pud_virt(next_phys);
 602                 memset(nextp, 0, PAGE_SIZE);
 603         } else {
 604                 next_phys = PFN_PHYS(_p4d_pfn(p4dp[p4d_index]));
 605                 nextp = pt_ops.get_pud_virt(next_phys);
 606         }
 607
 608         create_pud_mapping(nextp, va, pa, sz, prot);
 609 }
 610
 611 #define pgd_next_t              p4d_t
 612 #define alloc_pgd_next(__va)    (pgtable_l5_enabled ?                   \
 613                 pt_ops.alloc_p4d(__va) : (pgtable_l4_enabled ?          \
 614                 pt_ops.alloc_pud(__va) : pt_ops.alloc_pmd(__va)))
 615 #define get_pgd_next_virt(__pa) (pgtable_l5_enabled ?                   \
 616                 pt_ops.get_p4d_virt(__pa) : (pgd_next_t *)(pgtable_l4_enabled ? \
 617                 pt_ops.get_pud_virt(__pa) : (pud_t *)pt_ops.get_pmd_virt(__pa)))
 618 #define create_pgd_next_mapping(__nextp, __va, __pa, __sz, __prot)      \
 619                                 (pgtable_l5_enabled ?                   \
 620                 create_p4d_mapping(__nextp, __va, __pa, __sz, __prot) : \
 621                                 (pgtable_l4_enabled ?                   \
 622                 create_pud_mapping((pud_t *)__nextp, __va, __pa, __sz, __prot) :        \
 623                 create_pmd_mapping((pmd_t *)__nextp, __va, __pa, __sz, __prot)))
 624 #define fixmap_pgd_next         (pgtable_l5_enabled ?                   \
 625                 (uintptr_t)fixmap_p4d : (pgtable_l4_enabled ?           \
 626                 (uintptr_t)fixmap_pud : (uintptr_t)fixmap_pmd))
 627 #define trampoline_pgd_next     (pgtable_l5_enabled ?                   \
 628                 (uintptr_t)trampoline_p4d : (pgtable_l4_enabled ?       \
 629                 (uintptr_t)trampoline_pud : (uintptr_t)trampoline_pmd))
 630 #else
 631 #define pgd_next_t              pte_t
 632 #define alloc_pgd_next(__va)    pt_ops.alloc_pte(__va)
 633 #define get_pgd_next_virt(__pa) pt_ops.get_pte_virt(__pa)
 634 #define create_pgd_next_mapping(__nextp, __va, __pa, __sz, __prot)      \
 635         create_pte_mapping(__nextp, __va, __pa, __sz, __prot)
 636 #define fixmap_pgd_next         ((uintptr_t)fixmap_pte)
 637 #define create_p4d_mapping(__pmdp, __va, __pa, __sz, __prot) do {} while(0)
 638 #define create_pud_mapping(__pmdp, __va, __pa, __sz, __prot) do {} while(0)
 639 #define create_pmd_mapping(__pmdp, __va, __pa, __sz, __prot) do {} while(0)
 640 #endif /* __PAGETABLE_PMD_FOLDED */
 641
 642 void __init create_pgd_mapping(pgd_t *pgdp,
 643                                       uintptr_t va, phys_addr_t pa,
 644                                       phys_addr_t sz, pgprot_t prot)
 645 {
 646         pgd_next_t *nextp;
 647         phys_addr_t next_phys;
 648         uintptr_t pgd_idx = pgd_index(va);
 649
 650         if (sz == PGDIR_SIZE) {
 651                 if (pgd_val(pgdp[pgd_idx]) == 0)
 652                         pgdp[pgd_idx] = pfn_pgd(PFN_DOWN(pa), prot);
 653                 return;
 654         }
 655
 656         if (pgd_val(pgdp[pgd_idx]) == 0) {
 657                 next_phys = alloc_pgd_next(va);
 658                 pgdp[pgd_idx] = pfn_pgd(PFN_DOWN(next_phys), PAGE_TABLE);
 659                 nextp = get_pgd_next_virt(next_phys);
 660                 memset(nextp, 0, PAGE_SIZE);
 661         } else {
 662                 next_phys = PFN_PHYS(_pgd_pfn(pgdp[pgd_idx]));
 663                 nextp = get_pgd_next_virt(next_phys);
 664         }
 665
 666         create_pgd_next_mapping(nextp, va, pa, sz, prot);
 667 }
 668
 669 static uintptr_t __init best_map_size(phys_addr_t pa, uintptr_t va,
 670                                       phys_addr_t size)
 671 {
 672         if (pgtable_l5_enabled &&
 673             !(pa & (P4D_SIZE - 1)) && !(va & (P4D_SIZE - 1)) && size >= P4D_SIZE)
 674                 return P4D_SIZE;
 675
 676         if (pgtable_l4_enabled &&
 677             !(pa & (PUD_SIZE - 1)) && !(va & (PUD_SIZE - 1)) && size >= PUD_SIZE)
 678                 return PUD_SIZE;
 679
 680         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) &&
 681             !(pa & (PMD_SIZE - 1)) && !(va & (PMD_SIZE - 1)) && size >= PMD_SIZE)
 682                 return PMD_SIZE;
 683
 684         return PAGE_SIZE;
 685 }
 686
 687 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 688 #define phys_ram_base  (*(phys_addr_t *)XIP_FIXUP(&phys_ram_base))
 689 extern char _xiprom[], _exiprom[], __data_loc;
 690
 691 /* called from head.S with MMU off */
 692 asmlinkage void __init __copy_data(void)
 693 {
 694         void *from = (void *)(&__data_loc);
 695         void *to = (void *)CONFIG_PHYS_RAM_BASE;
 696         size_t sz = (size_t)((uintptr_t)(&_end) - (uintptr_t)(&_sdata));
 697
 698         memcpy(to, from, sz);
 699 }
 700 #endif
 701
 702 #ifdef CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX
 703 static __init pgprot_t pgprot_from_va(uintptr_t va)
 704 {
 705         if (is_va_kernel_text(va))
 706                 return PAGE_KERNEL_READ_EXEC;
 707
 708         /*
 709          * In 64-bit kernel, the kernel mapping is outside the linear mapping so
 710          * we must protect its linear mapping alias from being executed and
 711          * written.
 712          * And rodata section is marked readonly in mark_rodata_ro.
 713          */
 714         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) && is_va_kernel_lm_alias_text(va))
 715                 return PAGE_KERNEL_READ;
 716
 717         return PAGE_KERNEL;
 718 }
 719
 720 void mark_rodata_ro(void)
 721 {
 722         set_kernel_memory(__start_rodata, _data, set_memory_ro);
 723         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT))
 724                 set_kernel_memory(lm_alias(__start_rodata), lm_alias(_data),
 725                                   set_memory_ro);
 726
 727         debug_checkwx();
 728 }
 729 #else
 730 static __init pgprot_t pgprot_from_va(uintptr_t va)
 731 {
 732         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) && !is_kernel_mapping(va))
 733                 return PAGE_KERNEL;
 734
 735         return PAGE_KERNEL_EXEC;
 736 }
 737 #endif /* CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX */
 738
 739 #if defined(CONFIG_64BIT) && !defined(CONFIG_XIP_KERNEL)
 740 u64 __pi_set_satp_mode_from_cmdline(uintptr_t dtb_pa);
 741
 742 static void __init disable_pgtable_l5(void)
 743 {
 744         pgtable_l5_enabled = false;
 745         kernel_map.page_offset = PAGE_OFFSET_L4;
 746         satp_mode = SATP_MODE_48;
 747 }
 748
 749 static void __init disable_pgtable_l4(void)
 750 {
 751         pgtable_l4_enabled = false;
 752         kernel_map.page_offset = PAGE_OFFSET_L3;
 753         satp_mode = SATP_MODE_39;
 754 }
 755
 756 static int __init print_no4lvl(char *p)
 757 {
 758         pr_info("Disabled 4-level and 5-level paging");
 759         return 0;
 760 }
 761 early_param("no4lvl", print_no4lvl);
 762
 763 static int __init print_no5lvl(char *p)
 764 {
 765         pr_info("Disabled 5-level paging");
 766         return 0;
 767 }
 768 early_param("no5lvl", print_no5lvl);
 769
 770 /*
 771  * There is a simple way to determine if 4-level is supported by the
 772  * underlying hardware: establish 1:1 mapping in 4-level page table mode
 773  * then read SATP to see if the configuration was taken into account
 774  * meaning sv48 is supported.
 775  */
 776 static __init void set_satp_mode(uintptr_t dtb_pa)
 777 {
 778         u64 identity_satp, hw_satp;
 779         uintptr_t set_satp_mode_pmd = ((unsigned long)set_satp_mode) & PMD_MASK;
 780         u64 satp_mode_cmdline = __pi_set_satp_mode_from_cmdline(dtb_pa);
 781
 782         if (satp_mode_cmdline == SATP_MODE_57) {
 783                 disable_pgtable_l5();
 784         } else if (satp_mode_cmdline == SATP_MODE_48) {
 785                 disable_pgtable_l5();
 786                 disable_pgtable_l4();
 787                 return;
 788         }
 789
 790         create_p4d_mapping(early_p4d,
 791                         set_satp_mode_pmd, (uintptr_t)early_pud,
 792                         P4D_SIZE, PAGE_TABLE);
 793         create_pud_mapping(early_pud,
 794                            set_satp_mode_pmd, (uintptr_t)early_pmd,
 795                            PUD_SIZE, PAGE_TABLE);
 796         /* Handle the case where set_satp_mode straddles 2 PMDs */
 797         create_pmd_mapping(early_pmd,
 798                            set_satp_mode_pmd, set_satp_mode_pmd,
 799                            PMD_SIZE, PAGE_KERNEL_EXEC);
 800         create_pmd_mapping(early_pmd,
 801                            set_satp_mode_pmd + PMD_SIZE,
 802                            set_satp_mode_pmd + PMD_SIZE,
 803                            PMD_SIZE, PAGE_KERNEL_EXEC);
 804 retry:
 805         create_pgd_mapping(early_pg_dir,
 806                            set_satp_mode_pmd,
 807                            pgtable_l5_enabled ?
 808                                 (uintptr_t)early_p4d : (uintptr_t)early_pud,
 809                            PGDIR_SIZE, PAGE_TABLE);
 810
 811         identity_satp = PFN_DOWN((uintptr_t)&early_pg_dir) | satp_mode;
 812
 813         local_flush_tlb_all();
 814         csr_write(CSR_SATP, identity_satp);
 815         hw_satp = csr_swap(CSR_SATP, 0ULL);
 816         local_flush_tlb_all();
 817
 818         if (hw_satp != identity_satp) {
 819                 if (pgtable_l5_enabled) {
 820                         disable_pgtable_l5();
 821                         memset(early_pg_dir, 0, PAGE_SIZE);
 822                         goto retry;
 823                 }
 824                 disable_pgtable_l4();
 825         }
 826
 827         memset(early_pg_dir, 0, PAGE_SIZE);
 828         memset(early_p4d, 0, PAGE_SIZE);
 829         memset(early_pud, 0, PAGE_SIZE);
 830         memset(early_pmd, 0, PAGE_SIZE);
 831 }
 832 #endif
 833
 834 /*
 835  * setup_vm() is called from head.S with MMU-off.
 836  *
 837  * Following requirements should be honoured for setup_vm() to work
 838  * correctly:
 839  * 1) It should use PC-relative addressing for accessing kernel symbols.
 840  *    To achieve this we always use GCC cmodel=medany.
 841  * 2) The compiler instrumentation for FTRACE will not work for setup_vm()
 842  *    so disable compiler instrumentation when FTRACE is enabled.
 843  *
 844  * Currently, the above requirements are honoured by using custom CFLAGS
 845  * for init.o in mm/Makefile.
 846  */
 847
 848 #ifndef __riscv_cmodel_medany
 849 #error "setup_vm() is called from head.S before relocate so it should not use absolute addressing."
 850 #endif
 851
 852 #ifdef CONFIG_RELOCATABLE
 853 extern unsigned long __rela_dyn_start, __rela_dyn_end;
 854
 855 static void __init relocate_kernel(void)
 856 {
 857         Elf64_Rela *rela = (Elf64_Rela *)&__rela_dyn_start;
 858         /*
 859          * This holds the offset between the linked virtual address and the
 860          * relocated virtual address.
 861          */
 862         uintptr_t reloc_offset = kernel_map.virt_addr - KERNEL_LINK_ADDR;
 863         /*
 864          * This holds the offset between kernel linked virtual address and
 865          * physical address.
 866          */
 867         uintptr_t va_kernel_link_pa_offset = KERNEL_LINK_ADDR - kernel_map.phys_addr;
 868
 869         for ( ; rela < (Elf64_Rela *)&__rela_dyn_end; rela++) {
 870                 Elf64_Addr addr = (rela->r_offset - va_kernel_link_pa_offset);
 871                 Elf64_Addr relocated_addr = rela->r_addend;
 872
 873                 if (rela->r_info != R_RISCV_RELATIVE)
 874                         continue;
 875
 876                 /*
 877                  * Make sure to not relocate vdso symbols like rt_sigreturn
 878                  * which are linked from the address 0 in vmlinux since
 879                  * vdso symbol addresses are actually used as an offset from
 880                  * mm->context.vdso in VDSO_OFFSET macro.
 881                  */
 882                 if (relocated_addr >= KERNEL_LINK_ADDR)
 883                         relocated_addr += reloc_offset;
 884
 885                 *(Elf64_Addr *)addr = relocated_addr;
 886         }
 887 }
 888 #endif /* CONFIG_RELOCATABLE */
 889
 890 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 891 static void __init create_kernel_page_table(pgd_t *pgdir,
 892                                             __always_unused bool early)
 893 {
 894         uintptr_t va, end_va;
 895
 896         /* Map the flash resident part */
 897         end_va = kernel_map.virt_addr + kernel_map.xiprom_sz;
 898         for (va = kernel_map.virt_addr; va < end_va; va += PMD_SIZE)
 899                 create_pgd_mapping(pgdir, va,
 900                                    kernel_map.xiprom + (va - kernel_map.virt_addr),
 901                                    PMD_SIZE, PAGE_KERNEL_EXEC);
 902
 903         /* Map the data in RAM */
 904         end_va = kernel_map.virt_addr + XIP_OFFSET + kernel_map.size;
 905         for (va = kernel_map.virt_addr + XIP_OFFSET; va < end_va; va += PMD_SIZE)
 906                 create_pgd_mapping(pgdir, va,
 907                                    kernel_map.phys_addr + (va - (kernel_map.virt_addr + XIP_OFFSET)),
 908                                    PMD_SIZE, PAGE_KERNEL);
 909 }
 910 #else
 911 static void __init create_kernel_page_table(pgd_t *pgdir, bool early)
 912 {
 913         uintptr_t va, end_va;
 914
 915         end_va = kernel_map.virt_addr + kernel_map.size;
 916         for (va = kernel_map.virt_addr; va < end_va; va += PMD_SIZE)
 917                 create_pgd_mapping(pgdir, va,
 918                                    kernel_map.phys_addr + (va - kernel_map.virt_addr),
 919                                    PMD_SIZE,
 920                                    early ?
 921                                         PAGE_KERNEL_EXEC : pgprot_from_va(va));
 922 }
 923 #endif
 924
 925 /*
 926  * Setup a 4MB mapping that encompasses the device tree: for 64-bit kernel,
 927  * this means 2 PMD entries whereas for 32-bit kernel, this is only 1 PGDIR
 928  * entry.
 929  */
 930 static void __init create_fdt_early_page_table(uintptr_t fix_fdt_va,
 931                                                uintptr_t dtb_pa)
 932 {
 933 #ifndef CONFIG_BUILTIN_DTB
 934         uintptr_t pa = dtb_pa & ~(PMD_SIZE - 1);
 935
 936         /* Make sure the fdt fixmap address is always aligned on PMD size */
 937         BUILD_BUG_ON(FIX_FDT % (PMD_SIZE / PAGE_SIZE));
 938
 939         /* In 32-bit only, the fdt lies in its own PGD */
 940         if (!IS_ENABLED(CONFIG_64BIT)) {
 941                 create_pgd_mapping(early_pg_dir, fix_fdt_va,
 942                                    pa, MAX_FDT_SIZE, PAGE_KERNEL);
 943         } else {
 944                 create_pmd_mapping(fixmap_pmd, fix_fdt_va,
 945                                    pa, PMD_SIZE, PAGE_KERNEL);
 946                 create_pmd_mapping(fixmap_pmd, fix_fdt_va + PMD_SIZE,
 947                                    pa + PMD_SIZE, PMD_SIZE, PAGE_KERNEL);
 948         }
 949
 950         dtb_early_va = (void *)fix_fdt_va + (dtb_pa & (PMD_SIZE - 1));
 951 #else
 952         /*
 953          * For 64-bit kernel, __va can't be used since it would return a linear
 954          * mapping address whereas dtb_early_va will be used before
 955          * setup_vm_final installs the linear mapping. For 32-bit kernel, as the
 956          * kernel is mapped in the linear mapping, that makes no difference.
 957          */
 958         dtb_early_va = kernel_mapping_pa_to_va(dtb_pa);
 959 #endif
 960
 961         dtb_early_pa = dtb_pa;
 962 }
 963
 964 /*
 965  * MMU is not enabled, the page tables are allocated directly using
 966  * early_pmd/pud/p4d and the address returned is the physical one.
 967  */
 968 static void __init pt_ops_set_early(void)
 969 {
 970         pt_ops.alloc_pte = alloc_pte_early;
 971         pt_ops.get_pte_virt = get_pte_virt_early;
 972 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
 973         pt_ops.alloc_pmd = alloc_pmd_early;
 974         pt_ops.get_pmd_virt = get_pmd_virt_early;
 975         pt_ops.alloc_pud = alloc_pud_early;
 976         pt_ops.get_pud_virt = get_pud_virt_early;
 977         pt_ops.alloc_p4d = alloc_p4d_early;
 978         pt_ops.get_p4d_virt = get_p4d_virt_early;
 979 #endif
 980 }
 981
 982 /*
 983  * MMU is enabled but page table setup is not complete yet.
 984  * fixmap page table alloc functions must be used as a means to temporarily
 985  * map the allocated physical pages since the linear mapping does not exist yet.
 986  *
 987  * Note that this is called with MMU disabled, hence kernel_mapping_pa_to_va,
 988  * but it will be used as described above.
 989  */
 990 static void __init pt_ops_set_fixmap(void)
 991 {
 992         pt_ops.alloc_pte = kernel_mapping_pa_to_va(alloc_pte_fixmap);
 993         pt_ops.get_pte_virt = kernel_mapping_pa_to_va(get_pte_virt_fixmap);
 994 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
 995         pt_ops.alloc_pmd = kernel_mapping_pa_to_va(alloc_pmd_fixmap);
 996         pt_ops.get_pmd_virt = kernel_mapping_pa_to_va(get_pmd_virt_fixmap);
 997         pt_ops.alloc_pud = kernel_mapping_pa_to_va(alloc_pud_fixmap);
 998         pt_ops.get_pud_virt = kernel_mapping_pa_to_va(get_pud_virt_fixmap);
 999         pt_ops.alloc_p4d = kernel_mapping_pa_to_va(alloc_p4d_fixmap);
1000         pt_ops.get_p4d_virt = kernel_mapping_pa_to_va(get_p4d_virt_fixmap);
1001 #endif
1002 }
1003
1004 /*
1005  * MMU is enabled and page table setup is complete, so from now, we can use
1006  * generic page allocation functions to setup page table.
1007  */
1008 static void __init pt_ops_set_late(void)
1009 {
1010         pt_ops.alloc_pte = alloc_pte_late;
1011         pt_ops.get_pte_virt = get_pte_virt_late;
1012 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
1013         pt_ops.alloc_pmd = alloc_pmd_late;
1014         pt_ops.get_pmd_virt = get_pmd_virt_late;
1015         pt_ops.alloc_pud = alloc_pud_late;
1016         pt_ops.get_pud_virt = get_pud_virt_late;
1017         pt_ops.alloc_p4d = alloc_p4d_late;
1018         pt_ops.get_p4d_virt = get_p4d_virt_late;
1019 #endif
1020 }
1021
1022 #ifdef CONFIG_RANDOMIZE_BASE
1023 extern bool __init __pi_set_nokaslr_from_cmdline(uintptr_t dtb_pa);
1024 extern u64 __init __pi_get_kaslr_seed(uintptr_t dtb_pa);
1025
1026 static int __init print_nokaslr(char *p)
1027 {
1028         pr_info("Disabled KASLR");
1029         return 0;
1030 }
1031 early_param("nokaslr", print_nokaslr);
1032
1033 unsigned long kaslr_offset(void)
1034 {
1035         return kernel_map.virt_offset;
1036 }
1037 #endif
1038
1039 asmlinkage void __init setup_vm(uintptr_t dtb_pa)
1040 {
1041         pmd_t __maybe_unused fix_bmap_spmd, fix_bmap_epmd;
1042
1043 #ifdef CONFIG_RANDOMIZE_BASE
1044         if (!__pi_set_nokaslr_from_cmdline(dtb_pa)) {
1045                 u64 kaslr_seed = __pi_get_kaslr_seed(dtb_pa);
1046                 u32 kernel_size = (uintptr_t)(&_end) - (uintptr_t)(&_start);
1047                 u32 nr_pos;
1048
1049                 /*
1050                  * Compute the number of positions available: we are limited
1051                  * by the early page table that only has one PUD and we must
1052                  * be aligned on PMD_SIZE.
1053                  */
1054                 nr_pos = (PUD_SIZE - kernel_size) / PMD_SIZE;
1055
1056                 kernel_map.virt_offset = (kaslr_seed % nr_pos) * PMD_SIZE;
1057         }
1058 #endif
1059
1060         kernel_map.virt_addr = KERNEL_LINK_ADDR + kernel_map.virt_offset;
1061
1062 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
1063 #ifdef CONFIG_64BIT
1064         kernel_map.page_offset = PAGE_OFFSET_L3;
1065 #else
1066         kernel_map.page_offset = _AC(CONFIG_PAGE_OFFSET, UL);
1067 #endif
1068         kernel_map.xiprom = (uintptr_t)CONFIG_XIP_PHYS_ADDR;
1069         kernel_map.xiprom_sz = (uintptr_t)(&_exiprom) - (uintptr_t)(&_xiprom);
1070
1071         phys_ram_base = CONFIG_PHYS_RAM_BASE;
1072         kernel_map.phys_addr = (uintptr_t)CONFIG_PHYS_RAM_BASE;
1073         kernel_map.size = (uintptr_t)(&_end) - (uintptr_t)(&_sdata);
1074
1075         kernel_map.va_kernel_xip_pa_offset = kernel_map.virt_addr - kernel_map.xiprom;
1076 #else
1077         kernel_map.page_offset = _AC(CONFIG_PAGE_OFFSET, UL);
1078         kernel_map.phys_addr = (uintptr_t)(&_start);
1079         kernel_map.size = (uintptr_t)(&_end) - kernel_map.phys_addr;
1080 #endif
1081
1082 #if defined(CONFIG_64BIT) && !defined(CONFIG_XIP_KERNEL)
1083         set_satp_mode(dtb_pa);
1084 #endif
1085
1086         /*
1087          * In 64-bit, we defer the setup of va_pa_offset to setup_bootmem,
1088          * where we have the system memory layout: this allows us to align
1089          * the physical and virtual mappings and then make use of PUD/P4D/PGD
1090          * for the linear mapping. This is only possible because the kernel
1091          * mapping lies outside the linear mapping.
1092          * In 32-bit however, as the kernel resides in the linear mapping,
1093          * setup_vm_final can not change the mapping established here,
1094          * otherwise the same kernel addresses would get mapped to different
1095          * physical addresses (if the start of dram is different from the
1096          * kernel physical address start).
1097          */
1098         kernel_map.va_pa_offset = IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) ?
1099                                 0UL : PAGE_OFFSET - kernel_map.phys_addr;
1100         kernel_map.va_kernel_pa_offset = kernel_map.virt_addr - kernel_map.phys_addr;
1101
1102         /*
1103          * The default maximal physical memory size is KERN_VIRT_SIZE for 32-bit
1104          * kernel, whereas for 64-bit kernel, the end of the virtual address
1105          * space is occupied by the modules/BPF/kernel mappings which reduces
1106          * the available size of the linear mapping.
1107          */
1108         memory_limit = KERN_VIRT_SIZE - (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) ? SZ_4G : 0);
1109
1110         /* Sanity check alignment and size */
1111         BUG_ON((PAGE_OFFSET % PGDIR_SIZE) != 0);
1112         BUG_ON((kernel_map.phys_addr % PMD_SIZE) != 0);
1113
1114 #ifdef CONFIG_64BIT
1115         /*
1116          * The last 4K bytes of the addressable memory can not be mapped because
1117          * of IS_ERR_VALUE macro.
1118          */
1119         BUG_ON((kernel_map.virt_addr + kernel_map.size) > ADDRESS_SPACE_END - SZ_4K);
1120 #endif
1121
1122 #ifdef CONFIG_RELOCATABLE
1123         /*
1124          * Early page table uses only one PUD, which makes it possible
1125          * to map PUD_SIZE aligned on PUD_SIZE: if the relocation offset
1126          * makes the kernel cross over a PUD_SIZE boundary, raise a bug
1127          * since a part of the kernel would not get mapped.
1128          */
1129         BUG_ON(PUD_SIZE - (kernel_map.virt_addr & (PUD_SIZE - 1)) < kernel_map.size);
1130         relocate_kernel();
1131 #endif
1132
1133         apply_early_boot_alternatives();
1134         pt_ops_set_early();
1135
1136         /* Setup early PGD for fixmap */
1137         create_pgd_mapping(early_pg_dir, FIXADDR_START,
1138                            fixmap_pgd_next, PGDIR_SIZE, PAGE_TABLE);
1139
1140 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
1141         /* Setup fixmap P4D and PUD */
1142         if (pgtable_l5_enabled)
1143                 create_p4d_mapping(fixmap_p4d, FIXADDR_START,
1144                                    (uintptr_t)fixmap_pud, P4D_SIZE, PAGE_TABLE);
1145         /* Setup fixmap PUD and PMD */
1146         if (pgtable_l4_enabled)
1147                 create_pud_mapping(fixmap_pud, FIXADDR_START,
1148                                    (uintptr_t)fixmap_pmd, PUD_SIZE, PAGE_TABLE);
1149         create_pmd_mapping(fixmap_pmd, FIXADDR_START,
1150                            (uintptr_t)fixmap_pte, PMD_SIZE, PAGE_TABLE);
1151         /* Setup trampoline PGD and PMD */
1152         create_pgd_mapping(trampoline_pg_dir, kernel_map.virt_addr,
1153                            trampoline_pgd_next, PGDIR_SIZE, PAGE_TABLE);
1154         if (pgtable_l5_enabled)
1155                 create_p4d_mapping(trampoline_p4d, kernel_map.virt_addr,
1156                                    (uintptr_t)trampoline_pud, P4D_SIZE, PAGE_TABLE);
1157         if (pgtable_l4_enabled)
1158                 create_pud_mapping(trampoline_pud, kernel_map.virt_addr,
1159                                    (uintptr_t)trampoline_pmd, PUD_SIZE, PAGE_TABLE);
1160 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
1161         create_pmd_mapping(trampoline_pmd, kernel_map.virt_addr,
1162                            kernel_map.xiprom, PMD_SIZE, PAGE_KERNEL_EXEC);
1163 #else
1164         create_pmd_mapping(trampoline_pmd, kernel_map.virt_addr,
1165                            kernel_map.phys_addr, PMD_SIZE, PAGE_KERNEL_EXEC);
1166 #endif
1167 #else
1168         /* Setup trampoline PGD */
1169         create_pgd_mapping(trampoline_pg_dir, kernel_map.virt_addr,
1170                            kernel_map.phys_addr, PGDIR_SIZE, PAGE_KERNEL_EXEC);
1171 #endif
1172
1173         /*
1174          * Setup early PGD covering entire kernel which will allow
1175          * us to reach paging_init(). We map all memory banks later
1176          * in setup_vm_final() below.
1177          */
1178         create_kernel_page_table(early_pg_dir, true);
1179
1180         /* Setup early mapping for FDT early scan */
1181         create_fdt_early_page_table(__fix_to_virt(FIX_FDT), dtb_pa);
1182
1183         /*
1184          * Bootime fixmap only can handle PMD_SIZE mapping. Thus, boot-ioremap
1185          * range can not span multiple pmds.
1186          */
1187         BUG_ON((__fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN) >> PMD_SHIFT)
1188                      != (__fix_to_virt(FIX_BTMAP_END) >> PMD_SHIFT));
1189
1190 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
1191         /*
1192          * Early ioremap fixmap is already created as it lies within first 2MB
1193          * of fixmap region. We always map PMD_SIZE. Thus, both FIX_BTMAP_END
1194          * FIX_BTMAP_BEGIN should lie in the same pmd. Verify that and warn
1195          * the user if not.
1196          */
1197         fix_bmap_spmd = fixmap_pmd[pmd_index(__fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN))];
1198         fix_bmap_epmd = fixmap_pmd[pmd_index(__fix_to_virt(FIX_BTMAP_END))];
1199         if (pmd_val(fix_bmap_spmd) != pmd_val(fix_bmap_epmd)) {
1200                 WARN_ON(1);
1201                 pr_warn("fixmap btmap start [%08lx] != end [%08lx]\n",
1202                         pmd_val(fix_bmap_spmd), pmd_val(fix_bmap_epmd));
1203                 pr_warn("fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN): %08lx\n",
1204                         fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN));
1205                 pr_warn("fix_to_virt(FIX_BTMAP_END):   %08lx\n",
1206                         fix_to_virt(FIX_BTMAP_END));
1207
1208                 pr_warn("FIX_BTMAP_END:       %d\n", FIX_BTMAP_END);
1209                 pr_warn("FIX_BTMAP_BEGIN:     %d\n", FIX_BTMAP_BEGIN);
1210         }
1211 #endif
1212
1213         pt_ops_set_fixmap();
1214 }
1215
1216 static void __init create_linear_mapping_range(phys_addr_t start,
1217                                                phys_addr_t end,
1218                                                uintptr_t fixed_map_size)
1219 {
1220         phys_addr_t pa;
1221         uintptr_t va, map_size;
1222
1223         for (pa = start; pa < end; pa += map_size) {
1224                 va = (uintptr_t)__va(pa);
1225                 map_size = fixed_map_size ? fixed_map_size :
1226                                             best_map_size(pa, va, end - pa);
1227
1228                 create_pgd_mapping(swapper_pg_dir, va, pa, map_size,
1229                                    pgprot_from_va(va));
1230         }
1231 }
1232
1233 static void __init create_linear_mapping_page_table(void)
1234 {
1235         phys_addr_t start, end;
1236         phys_addr_t kfence_pool __maybe_unused;
1237         u64 i;
1238
1239 #ifdef CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX
1240         phys_addr_t ktext_start = __pa_symbol(_start);
1241         phys_addr_t ktext_size = __init_data_begin - _start;
1242         phys_addr_t krodata_start = __pa_symbol(__start_rodata);
1243         phys_addr_t krodata_size = _data - __start_rodata;
1244
1245         /* Isolate kernel text and rodata so they don't get mapped with a PUD */
1246         memblock_mark_nomap(ktext_start,  ktext_size);
1247         memblock_mark_nomap(krodata_start, krodata_size);
1248 #endif
1249
1250 #ifdef CONFIG_KFENCE
1251         /*
1252          *  kfence pool must be backed by PAGE_SIZE mappings, so allocate it
1253          *  before we setup the linear mapping so that we avoid using hugepages
1254          *  for this region.
1255          */
1256         kfence_pool = memblock_phys_alloc(KFENCE_POOL_SIZE, PAGE_SIZE);
1257         BUG_ON(!kfence_pool);
1258
1259         memblock_mark_nomap(kfence_pool, KFENCE_POOL_SIZE);
1260         __kfence_pool = __va(kfence_pool);
1261 #endif
1262
1263         /* Map all memory banks in the linear mapping */
1264         for_each_mem_range(i, &start, &end) {
1265                 if (start >= end)
1266                         break;
1267                 if (start <= __pa(PAGE_OFFSET) &&
1268                     __pa(PAGE_OFFSET) < end)
1269                         start = __pa(PAGE_OFFSET);
1270                 if (end >= __pa(PAGE_OFFSET) + memory_limit)
1271                         end = __pa(PAGE_OFFSET) + memory_limit;
1272
1273                 create_linear_mapping_range(start, end, 0);
1274         }
1275
1276 #ifdef CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX
1277         create_linear_mapping_range(ktext_start, ktext_start + ktext_size, 0);
1278         create_linear_mapping_range(krodata_start,
1279                                     krodata_start + krodata_size, 0);
1280
1281         memblock_clear_nomap(ktext_start,  ktext_size);
1282         memblock_clear_nomap(krodata_start, krodata_size);
1283 #endif
1284
1285 #ifdef CONFIG_KFENCE
1286         create_linear_mapping_range(kfence_pool,
1287                                     kfence_pool + KFENCE_POOL_SIZE,
1288                                     PAGE_SIZE);
1289
1290         memblock_clear_nomap(kfence_pool, KFENCE_POOL_SIZE);
1291 #endif
1292 }
1293
1294 static void __init setup_vm_final(void)
1295 {
1296         /* Setup swapper PGD for fixmap */
1297 #if !defined(CONFIG_64BIT)
1298         /*
1299          * In 32-bit, the device tree lies in a pgd entry, so it must be copied
1300          * directly in swapper_pg_dir in addition to the pgd entry that points
1301          * to fixmap_pte.
1302          */
1303         unsigned long idx = pgd_index(__fix_to_virt(FIX_FDT));
1304
1305         set_pgd(&swapper_pg_dir[idx], early_pg_dir[idx]);
1306 #endif
1307         create_pgd_mapping(swapper_pg_dir, FIXADDR_START,
1308                            __pa_symbol(fixmap_pgd_next),
1309                            PGDIR_SIZE, PAGE_TABLE);
1310
1311         /* Map the linear mapping */
1312         create_linear_mapping_page_table();
1313
1314         /* Map the kernel */
1315         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT))
1316                 create_kernel_page_table(swapper_pg_dir, false);
1317
1318 #ifdef CONFIG_KASAN
1319         kasan_swapper_init();
1320 #endif
1321
1322         /* Clear fixmap PTE and PMD mappings */
1323         clear_fixmap(FIX_PTE);
1324         clear_fixmap(FIX_PMD);
1325         clear_fixmap(FIX_PUD);
1326         clear_fixmap(FIX_P4D);
1327
1328         /* Move to swapper page table */
1329         csr_write(CSR_SATP, PFN_DOWN(__pa_symbol(swapper_pg_dir)) | satp_mode);
1330         local_flush_tlb_all();
1331
1332         pt_ops_set_late();
1333 }
1334 #else
1335 asmlinkage void __init setup_vm(uintptr_t dtb_pa)
1336 {
1337         dtb_early_va = (void *)dtb_pa;
1338         dtb_early_pa = dtb_pa;
1339 }
1340
1341 static inline void setup_vm_final(void)
1342 {
1343 }
1344 #endif /* CONFIG_MMU */
1345
1346 /*
1347  * reserve_crashkernel() - reserves memory for crash kernel
1348  *
1349  * This function reserves memory area given in "crashkernel=" kernel command
1350  * line parameter. The memory reserved is used by dump capture kernel when
1351  * primary kernel is crashing.
1352  */
1353 static void __init arch_reserve_crashkernel(void)
1354 {
1355         unsigned long long low_size = 0;
1356         unsigned long long crash_base, crash_size;
1357         char *cmdline = boot_command_line;
1358         bool high = false;
1359         int ret;
1360
1361         if (!IS_ENABLED(CONFIG_KEXEC_CORE))
1362                 return;
1363
1364         ret = parse_crashkernel(cmdline, memblock_phys_mem_size(),
1365                                 &crash_size, &crash_base,
1366                                 &low_size, &high);
1367         if (ret)
1368                 return;
1369
1370         reserve_crashkernel_generic(cmdline, crash_size, crash_base,
1371                                     low_size, high);
1372 }
1373
1374 void __init paging_init(void)
1375 {
1376         setup_bootmem();
1377         setup_vm_final();
1378
1379         /* Depend on that Linear Mapping is ready */
1380         memblock_allow_resize();
1381 }
1382
1383 void __init misc_mem_init(void)
1384 {
1385         early_memtest(min_low_pfn << PAGE_SHIFT, max_low_pfn << PAGE_SHIFT);
1386         arch_numa_init();
1387         sparse_init();
1388 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
1389         /* The entire VMEMMAP region has been populated. Flush TLB for this region */
1390         local_flush_tlb_kernel_range(VMEMMAP_START, VMEMMAP_END);
1391 #endif
1392         zone_sizes_init();
1393         arch_reserve_crashkernel();
1394         memblock_dump_all();
1395 }
1396
1397 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
1398 int __meminit vmemmap_populate(unsigned long start, unsigned long end, int node,
1399                                struct vmem_altmap *altmap)
1400 {
1401         return vmemmap_populate_basepages(start, end, node, NULL);
1402 }
1403 #endif
1404
1405 #if defined(CONFIG_MMU) && defined(CONFIG_64BIT)
1406 /*
1407  * Pre-allocates page-table pages for a specific area in the kernel
1408  * page-table. Only the level which needs to be synchronized between
1409  * all page-tables is allocated because the synchronization can be
1410  * expensive.
1411  */
1412 static void __init preallocate_pgd_pages_range(unsigned long start, unsigned long end,
1413                                                const char *area)
1414 {
1415         unsigned long addr;
1416         const char *lvl;
1417
1418         for (addr = start; addr < end && addr >= start; addr = ALIGN(addr + 1, PGDIR_SIZE)) {
1419                 pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
1420                 p4d_t *p4d;
1421                 pud_t *pud;
1422                 pmd_t *pmd;
1423
1424                 lvl = "p4d";
1425                 p4d = p4d_alloc(&init_mm, pgd, addr);
1426                 if (!p4d)
1427                         goto failed;
1428
1429                 if (pgtable_l5_enabled)
1430                         continue;
1431
1432                 lvl = "pud";
1433                 pud = pud_alloc(&init_mm, p4d, addr);
1434                 if (!pud)
1435                         goto failed;
1436
1437                 if (pgtable_l4_enabled)
1438                         continue;
1439
1440                 lvl = "pmd";
1441                 pmd = pmd_alloc(&init_mm, pud, addr);
1442                 if (!pmd)
1443                         goto failed;
1444         }
1445         return;
1446
1447 failed:
1448         /*
1449          * The pages have to be there now or they will be missing in
1450          * process page-tables later.
1451          */
1452         panic("Failed to pre-allocate %s pages for %s area\n", lvl, area);
1453 }
1454
1455 void __init pgtable_cache_init(void)
1456 {
1457         preallocate_pgd_pages_range(VMALLOC_START, VMALLOC_END, "vmalloc");
1458         if (IS_ENABLED(CONFIG_MODULES))
1459                 preallocate_pgd_pages_range(MODULES_VADDR, MODULES_END, "bpf/modules");
1460 }
1461 #endif