arch/arm64/include/asm/memory.h

   1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only */
   2 /*
   3  * Based on arch/arm/include/asm/memory.h
   4  *
   5  * Copyright (C) 2000-2002 Russell King
   6  * Copyright (C) 2012 ARM Ltd.
   7  *
   8  * Note: this file should not be included by non-asm/.h files
   9  */
  10 #ifndef __ASM_MEMORY_H
  11 #define __ASM_MEMORY_H
  12
  13 #include <linux/const.h>
  14 #include <linux/sizes.h>
  15 #include <asm/page-def.h>
  16
  17 /*
  18  * Size of the PCI I/O space. This must remain a power of two so that
  19  * IO_SPACE_LIMIT acts as a mask for the low bits of I/O addresses.
  20  */
  21 #define PCI_IO_SIZE             SZ_16M
  22
  23 /*
  24  * VMEMMAP_SIZE - allows the whole linear region to be covered by
  25  *                a struct page array
  26  *
  27  * If we are configured with a 52-bit kernel VA then our VMEMMAP_SIZE
  28  * needs to cover the memory region from the beginning of the 52-bit
  29  * PAGE_OFFSET all the way to PAGE_END for 48-bit. This allows us to
  30  * keep a constant PAGE_OFFSET and "fallback" to using the higher end
  31  * of the VMEMMAP where 52-bit support is not available in hardware.
  32  */
  33 #define VMEMMAP_SHIFT   (PAGE_SHIFT - STRUCT_PAGE_MAX_SHIFT)
  34 #define VMEMMAP_SIZE    ((_PAGE_END(VA_BITS_MIN) - PAGE_OFFSET) >> VMEMMAP_SHIFT)
  35
  36 /*
  37  * PAGE_OFFSET - the virtual address of the start of the linear map, at the
  38  *               start of the TTBR1 address space.
  39  * PAGE_END - the end of the linear map, where all other kernel mappings begin.
  40  * KIMAGE_VADDR - the virtual address of the start of the kernel image.
  41  * VA_BITS - the maximum number of bits for virtual addresses.
  42  */
  43 #define VA_BITS                 (CONFIG_ARM64_VA_BITS)
  44 #define _PAGE_OFFSET(va)        (-(UL(1) << (va)))
  45 #define PAGE_OFFSET             (_PAGE_OFFSET(VA_BITS))
  46 #define KIMAGE_VADDR            (MODULES_END)
  47 #define MODULES_END             (MODULES_VADDR + MODULES_VSIZE)
  48 #define MODULES_VADDR           (_PAGE_END(VA_BITS_MIN))
  49 #define MODULES_VSIZE           (SZ_128M)
  50 #define VMEMMAP_START           (-(UL(1) << (VA_BITS - VMEMMAP_SHIFT)))
  51 #define VMEMMAP_END             (VMEMMAP_START + VMEMMAP_SIZE)
  52 #define PCI_IO_END              (VMEMMAP_START - SZ_8M)
  53 #define PCI_IO_START            (PCI_IO_END - PCI_IO_SIZE)
  54 #define FIXADDR_TOP             (VMEMMAP_START - SZ_32M)
  55
  56 #if VA_BITS > 48
  57 #define VA_BITS_MIN             (48)
  58 #else
  59 #define VA_BITS_MIN             (VA_BITS)
  60 #endif
  61
  62 #define _PAGE_END(va)           (-(UL(1) << ((va) - 1)))
  63
  64 #define KERNEL_START            _text
  65 #define KERNEL_END              _end
  66
  67 /*
  68  * Generic and tag-based KASAN require 1/8th and 1/16th of the kernel virtual
  69  * address space for the shadow region respectively. They can bloat the stack
  70  * significantly, so double the (minimum) stack size when they are in use.
  71  */
  72 #if defined(CONFIG_KASAN_GENERIC) || defined(CONFIG_KASAN_SW_TAGS)
  73 #define KASAN_SHADOW_OFFSET     _AC(CONFIG_KASAN_SHADOW_OFFSET, UL)
  74 #define KASAN_SHADOW_END        ((UL(1) << (64 - KASAN_SHADOW_SCALE_SHIFT)) \
  75                                         + KASAN_SHADOW_OFFSET)
  76 #define PAGE_END                (KASAN_SHADOW_END - (1UL << (vabits_actual - KASAN_SHADOW_SCALE_SHIFT)))
  77 #define KASAN_THREAD_SHIFT      1
  78 #else
  79 #define KASAN_THREAD_SHIFT      0
  80 #define PAGE_END                (_PAGE_END(VA_BITS_MIN))
  81 #endif /* CONFIG_KASAN */
  82
  83 #define MIN_THREAD_SHIFT        (14 + KASAN_THREAD_SHIFT)
  84
  85 /*
  86  * VMAP'd stacks are allocated at page granularity, so we must ensure that such
  87  * stacks are a multiple of page size.
  88  */
  89 #if defined(CONFIG_VMAP_STACK) && (MIN_THREAD_SHIFT < PAGE_SHIFT)
  90 #define THREAD_SHIFT            PAGE_SHIFT
  91 #else
  92 #define THREAD_SHIFT            MIN_THREAD_SHIFT
  93 #endif
  94
  95 #if THREAD_SHIFT >= PAGE_SHIFT
  96 #define THREAD_SIZE_ORDER       (THREAD_SHIFT - PAGE_SHIFT)
  97 #endif
  98
  99 #define THREAD_SIZE             (UL(1) << THREAD_SHIFT)
 100
 101 /*
 102  * By aligning VMAP'd stacks to 2 * THREAD_SIZE, we can detect overflow by
 103  * checking sp & (1 << THREAD_SHIFT), which we can do cheaply in the entry
 104  * assembly.
 105  */
 106 #ifdef CONFIG_VMAP_STACK
 107 #define THREAD_ALIGN            (2 * THREAD_SIZE)
 108 #else
 109 #define THREAD_ALIGN            THREAD_SIZE
 110 #endif
 111
 112 #define IRQ_STACK_SIZE          THREAD_SIZE
 113
 114 #define OVERFLOW_STACK_SIZE     SZ_4K
 115
 116 /*
 117  * Alignment of kernel segments (e.g. .text, .data).
 118  *
 119  *  4 KB granule:  16 level 3 entries, with contiguous bit
 120  * 16 KB granule:   4 level 3 entries, without contiguous bit
 121  * 64 KB granule:   1 level 3 entry
 122  */
 123 #define SEGMENT_ALIGN           SZ_64K
 124
 125 /*
 126  * Memory types available.
 127  *
 128  * IMPORTANT: MT_NORMAL must be index 0 since vm_get_page_prot() may 'or' in
 129  *            the MT_NORMAL_TAGGED memory type for PROT_MTE mappings. Note
 130  *            that protection_map[] only contains MT_NORMAL attributes.
 131  */
 132 #define MT_NORMAL               0
 133 #define MT_NORMAL_TAGGED        1
 134 #define MT_NORMAL_NC            2
 135 #define MT_DEVICE_nGnRnE        3
 136 #define MT_DEVICE_nGnRE         4
 137
 138 /*
 139  * Memory types for Stage-2 translation
 140  */
 141 #define MT_S2_NORMAL            0xf
 142 #define MT_S2_DEVICE_nGnRE      0x1
 143
 144 /*
 145  * Memory types for Stage-2 translation when ID_AA64MMFR2_EL1.FWB is 0001
 146  * Stage-2 enforces Normal-WB and Device-nGnRE
 147  */
 148 #define MT_S2_FWB_NORMAL        6
 149 #define MT_S2_FWB_DEVICE_nGnRE  1
 150
 151 #ifdef CONFIG_ARM64_4K_PAGES
 152 #define IOREMAP_MAX_ORDER       (PUD_SHIFT)
 153 #else
 154 #define IOREMAP_MAX_ORDER       (PMD_SHIFT)
 155 #endif
 156
 157 /*
 158  *  Open-coded (swapper_pg_dir - reserved_pg_dir) as this cannot be calculated
 159  *  until link time.
 160  */
 161 #define RESERVED_SWAPPER_OFFSET (PAGE_SIZE)
 162
 163 /*
 164  *  Open-coded (swapper_pg_dir - tramp_pg_dir) as this cannot be calculated
 165  *  until link time.
 166  */
 167 #define TRAMP_SWAPPER_OFFSET    (2 * PAGE_SIZE)
 168
 169 #ifndef __ASSEMBLY__
 170
 171 #include <linux/bitops.h>
 172 #include <linux/compiler.h>
 173 #include <linux/mmdebug.h>
 174 #include <linux/types.h>
 175 #include <asm/bug.h>
 176
 177 extern u64                      vabits_actual;
 178
 179 extern s64                      memstart_addr;
 180 /* PHYS_OFFSET - the physical address of the start of memory. */
 181 #define PHYS_OFFSET             ({ VM_BUG_ON(memstart_addr & 1); memstart_addr; })
 182
 183 /* the virtual base of the kernel image */
 184 extern u64                      kimage_vaddr;
 185
 186 /* the offset between the kernel virtual and physical mappings */
 187 extern u64                      kimage_voffset;
 188
 189 static inline unsigned long kaslr_offset(void)
 190 {
 191         return kimage_vaddr - KIMAGE_VADDR;
 192 }
 193
 194 /*
 195  * Allow all memory at the discovery stage. We will clip it later.
 196  */
 197 #define MIN_MEMBLOCK_ADDR       0
 198 #define MAX_MEMBLOCK_ADDR       U64_MAX
 199
 200 /*
 201  * PFNs are used to describe any physical page; this means
 202  * PFN 0 == physical address 0.
 203  *
 204  * This is the PFN of the first RAM page in the kernel
 205  * direct-mapped view.  We assume this is the first page
 206  * of RAM in the mem_map as well.
 207  */
 208 #define PHYS_PFN_OFFSET (PHYS_OFFSET >> PAGE_SHIFT)
 209
 210 /*
 211  * When dealing with data aborts, watchpoints, or instruction traps we may end
 212  * up with a tagged userland pointer. Clear the tag to get a sane pointer to
 213  * pass on to access_ok(), for instance.
 214  */
 215 #define __untagged_addr(addr)   \
 216         ((__force __typeof__(addr))sign_extend64((__force u64)(addr), 55))
 217
 218 #define untagged_addr(addr)     ({                                      \
 219         u64 __addr = (__force u64)(addr);                                       \
 220         __addr &= __untagged_addr(__addr);                              \
 221         (__force __typeof__(addr))__addr;                               \
 222 })
 223
 224 #if defined(CONFIG_KASAN_SW_TAGS) || defined(CONFIG_KASAN_HW_TAGS)
 225 #define __tag_shifted(tag)      ((u64)(tag) << 56)
 226 #define __tag_reset(addr)       __untagged_addr(addr)
 227 #define __tag_get(addr)         (__u8)((u64)(addr) >> 56)
 228 #else
 229 #define __tag_shifted(tag)      0UL
 230 #define __tag_reset(addr)       (addr)
 231 #define __tag_get(addr)         0
 232 #endif /* CONFIG_KASAN_SW_TAGS || CONFIG_KASAN_HW_TAGS */
 233
 234 static inline const void *__tag_set(const void *addr, u8 tag)
 235 {
 236         u64 __addr = (u64)addr & ~__tag_shifted(0xff);
 237         return (const void *)(__addr | __tag_shifted(tag));
 238 }
 239
 240 #ifdef CONFIG_KASAN_HW_TAGS
 241 #define arch_enable_tagging_sync()              mte_enable_kernel_sync()
 242 #define arch_enable_tagging_async()             mte_enable_kernel_async()
 243 #define arch_enable_tagging_asymm()             mte_enable_kernel_asymm()
 244 #define arch_force_async_tag_fault()            mte_check_tfsr_exit()
 245 #define arch_get_random_tag()                   mte_get_random_tag()
 246 #define arch_get_mem_tag(addr)                  mte_get_mem_tag(addr)
 247 #define arch_set_mem_tag_range(addr, size, tag, init)   \
 248                         mte_set_mem_tag_range((addr), (size), (tag), (init))
 249 #endif /* CONFIG_KASAN_HW_TAGS */
 250
 251 /*
 252  * Physical vs virtual RAM address space conversion.  These are
 253  * private definitions which should NOT be used outside memory.h
 254  * files.  Use virt_to_phys/phys_to_virt/__pa/__va instead.
 255  */
 256
 257
 258 /*
 259  * Check whether an arbitrary address is within the linear map, which
 260  * lives in the [PAGE_OFFSET, PAGE_END) interval at the bottom of the
 261  * kernel's TTBR1 address range.
 262  */
 263 #define __is_lm_address(addr)   (((u64)(addr) - PAGE_OFFSET) < (PAGE_END - PAGE_OFFSET))
 264
 265 #define __lm_to_phys(addr)      (((addr) - PAGE_OFFSET) + PHYS_OFFSET)
 266 #define __kimg_to_phys(addr)    ((addr) - kimage_voffset)
 267
 268 #define __virt_to_phys_nodebug(x) ({                                    \
 269         phys_addr_t __x = (phys_addr_t)(__tag_reset(x));                \
 270         __is_lm_address(__x) ? __lm_to_phys(__x) : __kimg_to_phys(__x); \
 271 })
 272
 273 #define __pa_symbol_nodebug(x)  __kimg_to_phys((phys_addr_t)(x))
 274
 275 #ifdef CONFIG_DEBUG_VIRTUAL
 276 extern phys_addr_t __virt_to_phys(unsigned long x);
 277 extern phys_addr_t __phys_addr_symbol(unsigned long x);
 278 #else
 279 #define __virt_to_phys(x)       __virt_to_phys_nodebug(x)
 280 #define __phys_addr_symbol(x)   __pa_symbol_nodebug(x)
 281 #endif /* CONFIG_DEBUG_VIRTUAL */
 282
 283 #define __phys_to_virt(x)       ((unsigned long)((x) - PHYS_OFFSET) | PAGE_OFFSET)
 284 #define __phys_to_kimg(x)       ((unsigned long)((x) + kimage_voffset))
 285
 286 /*
 287  * Convert a page to/from a physical address
 288  */
 289 #define page_to_phys(page)      (__pfn_to_phys(page_to_pfn(page)))
 290 #define phys_to_page(phys)      (pfn_to_page(__phys_to_pfn(phys)))
 291
 292 /*
 293  * Note: Drivers should NOT use these.  They are the wrong
 294  * translation for translating DMA addresses.  Use the driver
 295  * DMA support - see dma-mapping.h.
 296  */
 297 #define virt_to_phys virt_to_phys
 298 static inline phys_addr_t virt_to_phys(const volatile void *x)
 299 {
 300         return __virt_to_phys((unsigned long)(x));
 301 }
 302
 303 #define phys_to_virt phys_to_virt
 304 static inline void *phys_to_virt(phys_addr_t x)
 305 {
 306         return (void *)(__phys_to_virt(x));
 307 }
 308
 309 /*
 310  * Drivers should NOT use these either.
 311  */
 312 #define __pa(x)                 __virt_to_phys((unsigned long)(x))
 313 #define __pa_symbol(x)          __phys_addr_symbol(RELOC_HIDE((unsigned long)(x), 0))
 314 #define __pa_nodebug(x)         __virt_to_phys_nodebug((unsigned long)(x))
 315 #define __va(x)                 ((void *)__phys_to_virt((phys_addr_t)(x)))
 316 #define pfn_to_kaddr(pfn)       __va((pfn) << PAGE_SHIFT)
 317 #define virt_to_pfn(x)          __phys_to_pfn(__virt_to_phys((unsigned long)(x)))
 318 #define sym_to_pfn(x)           __phys_to_pfn(__pa_symbol(x))
 319
 320 /*
 321  *  virt_to_page(x)     convert a _valid_ virtual address to struct page *
 322  *  virt_addr_valid(x)  indicates whether a virtual address is valid
 323  */
 324 #define ARCH_PFN_OFFSET         ((unsigned long)PHYS_PFN_OFFSET)
 325
 326 #if defined(CONFIG_DEBUG_VIRTUAL)
 327 #define page_to_virt(x) ({                                              \
 328         __typeof__(x) __page = x;                                       \
 329         void *__addr = __va(page_to_phys(__page));                      \
 330         (void *)__tag_set((const void *)__addr, page_kasan_tag(__page));\
 331 })
 332 #define virt_to_page(x)         pfn_to_page(virt_to_pfn(x))
 333 #else
 334 #define page_to_virt(x) ({                                              \
 335         __typeof__(x) __page = x;                                       \
 336         u64 __idx = ((u64)__page - VMEMMAP_START) / sizeof(struct page);\
 337         u64 __addr = PAGE_OFFSET + (__idx * PAGE_SIZE);                 \
 338         (void *)__tag_set((const void *)__addr, page_kasan_tag(__page));\
 339 })
 340
 341 #define virt_to_page(x) ({                                              \
 342         u64 __idx = (__tag_reset((u64)x) - PAGE_OFFSET) / PAGE_SIZE;    \
 343         u64 __addr = VMEMMAP_START + (__idx * sizeof(struct page));     \
 344         (struct page *)__addr;                                          \
 345 })
 346 #endif /* CONFIG_DEBUG_VIRTUAL */
 347
 348 #define virt_addr_valid(addr)   ({                                      \
 349         __typeof__(addr) __addr = __tag_reset(addr);                    \
 350         __is_lm_address(__addr) && pfn_is_map_memory(virt_to_pfn(__addr));      \
 351 })
 352
 353 void dump_mem_limit(void);
 354 #endif /* !ASSEMBLY */
 355
 356 /*
 357  * Given that the GIC architecture permits ITS implementations that can only be
 358  * configured with a LPI table address once, GICv3 systems with many CPUs may
 359  * end up reserving a lot of different regions after a kexec for their LPI
 360  * tables (one per CPU), as we are forced to reuse the same memory after kexec
 361  * (and thus reserve it persistently with EFI beforehand)
 362  */
 363 #if defined(CONFIG_EFI) && defined(CONFIG_ARM_GIC_V3_ITS)
 364 # define INIT_MEMBLOCK_RESERVED_REGIONS (INIT_MEMBLOCK_REGIONS + NR_CPUS + 1)
 365 #endif
 366
 367 #include <asm-generic/memory_model.h>
 368
 369 #endif /* __ASM_MEMORY_H */