arch/arm64/mm/mmu.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * Based on arch/arm/mm/mmu.c
   4  *
   5  * Copyright (C) 1995-2005 Russell King
   6  * Copyright (C) 2012 ARM Ltd.
   7  */
   8
   9 #include <linux/cache.h>
  10 #include <linux/export.h>
  11 #include <linux/kernel.h>
  12 #include <linux/errno.h>
  13 #include <linux/init.h>
  14 #include <linux/ioport.h>
  15 #include <linux/kexec.h>
  16 #include <linux/libfdt.h>
  17 #include <linux/mman.h>
  18 #include <linux/nodemask.h>
  19 #include <linux/memblock.h>
  20 #include <linux/memory.h>
  21 #include <linux/fs.h>
  22 #include <linux/io.h>
  23 #include <linux/mm.h>
  24 #include <linux/vmalloc.h>
  25 #include <linux/set_memory.h>
  26
  27 #include <asm/barrier.h>
  28 #include <asm/cputype.h>
  29 #include <asm/fixmap.h>
  30 #include <asm/kasan.h>
  31 #include <asm/kernel-pgtable.h>
  32 #include <asm/sections.h>
  33 #include <asm/setup.h>
  34 #include <linux/sizes.h>
  35 #include <asm/tlb.h>
  36 #include <asm/mmu_context.h>
  37 #include <asm/ptdump.h>
  38 #include <asm/tlbflush.h>
  39 #include <asm/pgalloc.h>
  40
  41 #define NO_BLOCK_MAPPINGS       BIT(0)
  42 #define NO_CONT_MAPPINGS        BIT(1)
  43 #define NO_EXEC_MAPPINGS        BIT(2)  /* assumes FEAT_HPDS is not used */
  44
  45 u64 idmap_t0sz = TCR_T0SZ(VA_BITS_MIN);
  46 u64 idmap_ptrs_per_pgd = PTRS_PER_PGD;
  47
  48 u64 __section(".mmuoff.data.write") vabits_actual;
  49 EXPORT_SYMBOL(vabits_actual);
  50
  51 u64 kimage_voffset __ro_after_init;
  52 EXPORT_SYMBOL(kimage_voffset);
  53
  54 /*
  55  * Empty_zero_page is a special page that is used for zero-initialized data
  56  * and COW.
  57  */
  58 unsigned long empty_zero_page[PAGE_SIZE / sizeof(unsigned long)] __page_aligned_bss;
  59 EXPORT_SYMBOL(empty_zero_page);
  60
  61 static pte_t bm_pte[PTRS_PER_PTE] __page_aligned_bss;
  62 static pmd_t bm_pmd[PTRS_PER_PMD] __page_aligned_bss __maybe_unused;
  63 static pud_t bm_pud[PTRS_PER_PUD] __page_aligned_bss __maybe_unused;
  64
  65 static DEFINE_SPINLOCK(swapper_pgdir_lock);
  66 static DEFINE_MUTEX(fixmap_lock);
  67
  68 void set_swapper_pgd(pgd_t *pgdp, pgd_t pgd)
  69 {
  70         pgd_t *fixmap_pgdp;
  71
  72         spin_lock(&swapper_pgdir_lock);
  73         fixmap_pgdp = pgd_set_fixmap(__pa_symbol(pgdp));
  74         WRITE_ONCE(*fixmap_pgdp, pgd);
  75         /*
  76          * We need dsb(ishst) here to ensure the page-table-walker sees
  77          * our new entry before set_p?d() returns. The fixmap's
  78          * flush_tlb_kernel_range() via clear_fixmap() does this for us.
  79          */
  80         pgd_clear_fixmap();
  81         spin_unlock(&swapper_pgdir_lock);
  82 }
  83
  84 pgprot_t phys_mem_access_prot(struct file *file, unsigned long pfn,
  85                               unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
  86 {
  87         if (!pfn_is_map_memory(pfn))
  88                 return pgprot_noncached(vma_prot);
  89         else if (file->f_flags & O_SYNC)
  90                 return pgprot_writecombine(vma_prot);
  91         return vma_prot;
  92 }
  93 EXPORT_SYMBOL(phys_mem_access_prot);
  94
  95 static phys_addr_t __init early_pgtable_alloc(int shift)
  96 {
  97         phys_addr_t phys;
  98         void *ptr;
  99
 100         phys = memblock_phys_alloc_range(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE, 0,
 101                                          MEMBLOCK_ALLOC_NOLEAKTRACE);
 102         if (!phys)
 103                 panic("Failed to allocate page table page\n");
 104
 105         /*
 106          * The FIX_{PGD,PUD,PMD} slots may be in active use, but the FIX_PTE
 107          * slot will be free, so we can (ab)use the FIX_PTE slot to initialise
 108          * any level of table.
 109          */
 110         ptr = pte_set_fixmap(phys);
 111
 112         memset(ptr, 0, PAGE_SIZE);
 113
 114         /*
 115          * Implicit barriers also ensure the zeroed page is visible to the page
 116          * table walker
 117          */
 118         pte_clear_fixmap();
 119
 120         return phys;
 121 }
 122
 123 static bool pgattr_change_is_safe(u64 old, u64 new)
 124 {
 125         /*
 126          * The following mapping attributes may be updated in live
 127          * kernel mappings without the need for break-before-make.
 128          */
 129         pteval_t mask = PTE_PXN | PTE_RDONLY | PTE_WRITE | PTE_NG;
 130
 131         /* creating or taking down mappings is always safe */
 132         if (old == 0 || new == 0)
 133                 return true;
 134
 135         /* live contiguous mappings may not be manipulated at all */
 136         if ((old | new) & PTE_CONT)
 137                 return false;
 138
 139         /* Transitioning from Non-Global to Global is unsafe */
 140         if (old & ~new & PTE_NG)
 141                 return false;
 142
 143         /*
 144          * Changing the memory type between Normal and Normal-Tagged is safe
 145          * since Tagged is considered a permission attribute from the
 146          * mismatched attribute aliases perspective.
 147          */
 148         if (((old & PTE_ATTRINDX_MASK) == PTE_ATTRINDX(MT_NORMAL) ||
 149              (old & PTE_ATTRINDX_MASK) == PTE_ATTRINDX(MT_NORMAL_TAGGED)) &&
 150             ((new & PTE_ATTRINDX_MASK) == PTE_ATTRINDX(MT_NORMAL) ||
 151              (new & PTE_ATTRINDX_MASK) == PTE_ATTRINDX(MT_NORMAL_TAGGED)))
 152                 mask |= PTE_ATTRINDX_MASK;
 153
 154         return ((old ^ new) & ~mask) == 0;
 155 }
 156
 157 static void init_pte(pmd_t *pmdp, unsigned long addr, unsigned long end,
 158                      phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
 159 {
 160         pte_t *ptep;
 161
 162         ptep = pte_set_fixmap_offset(pmdp, addr);
 163         do {
 164                 pte_t old_pte = READ_ONCE(*ptep);
 165
 166                 set_pte(ptep, pfn_pte(__phys_to_pfn(phys), prot));
 167
 168                 /*
 169                  * After the PTE entry has been populated once, we
 170                  * only allow updates to the permission attributes.
 171                  */
 172                 BUG_ON(!pgattr_change_is_safe(pte_val(old_pte),
 173                                               READ_ONCE(pte_val(*ptep))));
 174
 175                 phys += PAGE_SIZE;
 176         } while (ptep++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
 177
 178         pte_clear_fixmap();
 179 }
 180
 181 static void alloc_init_cont_pte(pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
 182                                 unsigned long end, phys_addr_t phys,
 183                                 pgprot_t prot,
 184                                 phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int),
 185                                 int flags)
 186 {
 187         unsigned long next;
 188         pmd_t pmd = READ_ONCE(*pmdp);
 189
 190         BUG_ON(pmd_sect(pmd));
 191         if (pmd_none(pmd)) {
 192                 pmdval_t pmdval = PMD_TYPE_TABLE | PMD_TABLE_UXN;
 193                 phys_addr_t pte_phys;
 194
 195                 if (flags & NO_EXEC_MAPPINGS)
 196                         pmdval |= PMD_TABLE_PXN;
 197                 BUG_ON(!pgtable_alloc);
 198                 pte_phys = pgtable_alloc(PAGE_SHIFT);
 199                 __pmd_populate(pmdp, pte_phys, pmdval);
 200                 pmd = READ_ONCE(*pmdp);
 201         }
 202         BUG_ON(pmd_bad(pmd));
 203
 204         do {
 205                 pgprot_t __prot = prot;
 206
 207                 next = pte_cont_addr_end(addr, end);
 208
 209                 /* use a contiguous mapping if the range is suitably aligned */
 210                 if ((((addr | next | phys) & ~CONT_PTE_MASK) == 0) &&
 211                     (flags & NO_CONT_MAPPINGS) == 0)
 212                         __prot = __pgprot(pgprot_val(prot) | PTE_CONT);
 213
 214                 init_pte(pmdp, addr, next, phys, __prot);
 215
 216                 phys += next - addr;
 217         } while (addr = next, addr != end);
 218 }
 219
 220 static void init_pmd(pud_t *pudp, unsigned long addr, unsigned long end,
 221                      phys_addr_t phys, pgprot_t prot,
 222                      phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int), int flags)
 223 {
 224         unsigned long next;
 225         pmd_t *pmdp;
 226
 227         pmdp = pmd_set_fixmap_offset(pudp, addr);
 228         do {
 229                 pmd_t old_pmd = READ_ONCE(*pmdp);
 230
 231                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 232
 233                 /* try section mapping first */
 234                 if (((addr | next | phys) & ~PMD_MASK) == 0 &&
 235                     (flags & NO_BLOCK_MAPPINGS) == 0) {
 236                         pmd_set_huge(pmdp, phys, prot);
 237
 238                         /*
 239                          * After the PMD entry has been populated once, we
 240                          * only allow updates to the permission attributes.
 241                          */
 242                         BUG_ON(!pgattr_change_is_safe(pmd_val(old_pmd),
 243                                                       READ_ONCE(pmd_val(*pmdp))));
 244                 } else {
 245                         alloc_init_cont_pte(pmdp, addr, next, phys, prot,
 246                                             pgtable_alloc, flags);
 247
 248                         BUG_ON(pmd_val(old_pmd) != 0 &&
 249                                pmd_val(old_pmd) != READ_ONCE(pmd_val(*pmdp)));
 250                 }
 251                 phys += next - addr;
 252         } while (pmdp++, addr = next, addr != end);
 253
 254         pmd_clear_fixmap();
 255 }
 256
 257 static void alloc_init_cont_pmd(pud_t *pudp, unsigned long addr,
 258                                 unsigned long end, phys_addr_t phys,
 259                                 pgprot_t prot,
 260                                 phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int), int flags)
 261 {
 262         unsigned long next;
 263         pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
 264
 265         /*
 266          * Check for initial section mappings in the pgd/pud.
 267          */
 268         BUG_ON(pud_sect(pud));
 269         if (pud_none(pud)) {
 270                 pudval_t pudval = PUD_TYPE_TABLE | PUD_TABLE_UXN;
 271                 phys_addr_t pmd_phys;
 272
 273                 if (flags & NO_EXEC_MAPPINGS)
 274                         pudval |= PUD_TABLE_PXN;
 275                 BUG_ON(!pgtable_alloc);
 276                 pmd_phys = pgtable_alloc(PMD_SHIFT);
 277                 __pud_populate(pudp, pmd_phys, pudval);
 278                 pud = READ_ONCE(*pudp);
 279         }
 280         BUG_ON(pud_bad(pud));
 281
 282         do {
 283                 pgprot_t __prot = prot;
 284
 285                 next = pmd_cont_addr_end(addr, end);
 286
 287                 /* use a contiguous mapping if the range is suitably aligned */
 288                 if ((((addr | next | phys) & ~CONT_PMD_MASK) == 0) &&
 289                     (flags & NO_CONT_MAPPINGS) == 0)
 290                         __prot = __pgprot(pgprot_val(prot) | PTE_CONT);
 291
 292                 init_pmd(pudp, addr, next, phys, __prot, pgtable_alloc, flags);
 293
 294                 phys += next - addr;
 295         } while (addr = next, addr != end);
 296 }
 297
 298 static void alloc_init_pud(pgd_t *pgdp, unsigned long addr, unsigned long end,
 299                            phys_addr_t phys, pgprot_t prot,
 300                            phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int),
 301                            int flags)
 302 {
 303         unsigned long next;
 304         pud_t *pudp;
 305         p4d_t *p4dp = p4d_offset(pgdp, addr);
 306         p4d_t p4d = READ_ONCE(*p4dp);
 307
 308         if (p4d_none(p4d)) {
 309                 p4dval_t p4dval = P4D_TYPE_TABLE | P4D_TABLE_UXN;
 310                 phys_addr_t pud_phys;
 311
 312                 if (flags & NO_EXEC_MAPPINGS)
 313                         p4dval |= P4D_TABLE_PXN;
 314                 BUG_ON(!pgtable_alloc);
 315                 pud_phys = pgtable_alloc(PUD_SHIFT);
 316                 __p4d_populate(p4dp, pud_phys, p4dval);
 317                 p4d = READ_ONCE(*p4dp);
 318         }
 319         BUG_ON(p4d_bad(p4d));
 320
 321         /*
 322          * No need for locking during early boot. And it doesn't work as
 323          * expected with KASLR enabled.
 324          */
 325         if (system_state != SYSTEM_BOOTING)
 326                 mutex_lock(&fixmap_lock);
 327         pudp = pud_set_fixmap_offset(p4dp, addr);
 328         do {
 329                 pud_t old_pud = READ_ONCE(*pudp);
 330
 331                 next = pud_addr_end(addr, end);
 332
 333                 /*
 334                  * For 4K granule only, attempt to put down a 1GB block
 335                  */
 336                 if (pud_sect_supported() &&
 337                    ((addr | next | phys) & ~PUD_MASK) == 0 &&
 338                     (flags & NO_BLOCK_MAPPINGS) == 0) {
 339                         pud_set_huge(pudp, phys, prot);
 340
 341                         /*
 342                          * After the PUD entry has been populated once, we
 343                          * only allow updates to the permission attributes.
 344                          */
 345                         BUG_ON(!pgattr_change_is_safe(pud_val(old_pud),
 346                                                       READ_ONCE(pud_val(*pudp))));
 347                 } else {
 348                         alloc_init_cont_pmd(pudp, addr, next, phys, prot,
 349                                             pgtable_alloc, flags);
 350
 351                         BUG_ON(pud_val(old_pud) != 0 &&
 352                                pud_val(old_pud) != READ_ONCE(pud_val(*pudp)));
 353                 }
 354                 phys += next - addr;
 355         } while (pudp++, addr = next, addr != end);
 356
 357         pud_clear_fixmap();
 358         if (system_state != SYSTEM_BOOTING)
 359                 mutex_unlock(&fixmap_lock);
 360 }
 361
 362 static void __create_pgd_mapping(pgd_t *pgdir, phys_addr_t phys,
 363                                  unsigned long virt, phys_addr_t size,
 364                                  pgprot_t prot,
 365                                  phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int),
 366                                  int flags)
 367 {
 368         unsigned long addr, end, next;
 369         pgd_t *pgdp = pgd_offset_pgd(pgdir, virt);
 370
 371         /*
 372          * If the virtual and physical address don't have the same offset
 373          * within a page, we cannot map the region as the caller expects.
 374          */
 375         if (WARN_ON((phys ^ virt) & ~PAGE_MASK))
 376                 return;
 377
 378         phys &= PAGE_MASK;
 379         addr = virt & PAGE_MASK;
 380         end = PAGE_ALIGN(virt + size);
 381
 382         do {
 383                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 384                 alloc_init_pud(pgdp, addr, next, phys, prot, pgtable_alloc,
 385                                flags);
 386                 phys += next - addr;
 387         } while (pgdp++, addr = next, addr != end);
 388 }
 389
 390 static phys_addr_t __pgd_pgtable_alloc(int shift)
 391 {
 392         void *ptr = (void *)__get_free_page(GFP_PGTABLE_KERNEL);
 393         BUG_ON(!ptr);
 394
 395         /* Ensure the zeroed page is visible to the page table walker */
 396         dsb(ishst);
 397         return __pa(ptr);
 398 }
 399
 400 static phys_addr_t pgd_pgtable_alloc(int shift)
 401 {
 402         phys_addr_t pa = __pgd_pgtable_alloc(shift);
 403
 404         /*
 405          * Call proper page table ctor in case later we need to
 406          * call core mm functions like apply_to_page_range() on
 407          * this pre-allocated page table.
 408          *
 409          * We don't select ARCH_ENABLE_SPLIT_PMD_PTLOCK if pmd is
 410          * folded, and if so pgtable_pmd_page_ctor() becomes nop.
 411          */
 412         if (shift == PAGE_SHIFT)
 413                 BUG_ON(!pgtable_pte_page_ctor(phys_to_page(pa)));
 414         else if (shift == PMD_SHIFT)
 415                 BUG_ON(!pgtable_pmd_page_ctor(phys_to_page(pa)));
 416
 417         return pa;
 418 }
 419
 420 /*
 421  * This function can only be used to modify existing table entries,
 422  * without allocating new levels of table. Note that this permits the
 423  * creation of new section or page entries.
 424  */
 425 static void __init create_mapping_noalloc(phys_addr_t phys, unsigned long virt,
 426                                   phys_addr_t size, pgprot_t prot)
 427 {
 428         if ((virt >= PAGE_END) && (virt < VMALLOC_START)) {
 429                 pr_warn("BUG: not creating mapping for %pa at 0x%016lx - outside kernel range\n",
 430                         &phys, virt);
 431                 return;
 432         }
 433         __create_pgd_mapping(init_mm.pgd, phys, virt, size, prot, NULL,
 434                              NO_CONT_MAPPINGS);
 435 }
 436
 437 void __init create_pgd_mapping(struct mm_struct *mm, phys_addr_t phys,
 438                                unsigned long virt, phys_addr_t size,
 439                                pgprot_t prot, bool page_mappings_only)
 440 {
 441         int flags = 0;
 442
 443         BUG_ON(mm == &init_mm);
 444
 445         if (page_mappings_only)
 446                 flags = NO_BLOCK_MAPPINGS | NO_CONT_MAPPINGS;
 447
 448         __create_pgd_mapping(mm->pgd, phys, virt, size, prot,
 449                              pgd_pgtable_alloc, flags);
 450 }
 451
 452 static void update_mapping_prot(phys_addr_t phys, unsigned long virt,
 453                                 phys_addr_t size, pgprot_t prot)
 454 {
 455         if ((virt >= PAGE_END) && (virt < VMALLOC_START)) {
 456                 pr_warn("BUG: not updating mapping for %pa at 0x%016lx - outside kernel range\n",
 457                         &phys, virt);
 458                 return;
 459         }
 460
 461         __create_pgd_mapping(init_mm.pgd, phys, virt, size, prot, NULL,
 462                              NO_CONT_MAPPINGS);
 463
 464         /* flush the TLBs after updating live kernel mappings */
 465         flush_tlb_kernel_range(virt, virt + size);
 466 }
 467
 468 static void __init __map_memblock(pgd_t *pgdp, phys_addr_t start,
 469                                   phys_addr_t end, pgprot_t prot, int flags)
 470 {
 471         __create_pgd_mapping(pgdp, start, __phys_to_virt(start), end - start,
 472                              prot, early_pgtable_alloc, flags);
 473 }
 474
 475 void __init mark_linear_text_alias_ro(void)
 476 {
 477         /*
 478          * Remove the write permissions from the linear alias of .text/.rodata
 479          */
 480         update_mapping_prot(__pa_symbol(_stext), (unsigned long)lm_alias(_stext),
 481                             (unsigned long)__init_begin - (unsigned long)_stext,
 482                             PAGE_KERNEL_RO);
 483 }
 484
 485 static bool crash_mem_map __initdata;
 486
 487 static int __init enable_crash_mem_map(char *arg)
 488 {
 489         /*
 490          * Proper parameter parsing is done by reserve_crashkernel(). We only
 491          * need to know if the linear map has to avoid block mappings so that
 492          * the crashkernel reservations can be unmapped later.
 493          */
 494         crash_mem_map = true;
 495
 496         return 0;
 497 }
 498 early_param("crashkernel", enable_crash_mem_map);
 499
 500 static void __init map_mem(pgd_t *pgdp)
 501 {
 502         static const u64 direct_map_end = _PAGE_END(VA_BITS_MIN);
 503         phys_addr_t kernel_start = __pa_symbol(_stext);
 504         phys_addr_t kernel_end = __pa_symbol(__init_begin);
 505         phys_addr_t start, end;
 506         int flags = NO_EXEC_MAPPINGS;
 507         u64 i;
 508
 509         /*
 510          * Setting hierarchical PXNTable attributes on table entries covering
 511          * the linear region is only possible if it is guaranteed that no table
 512          * entries at any level are being shared between the linear region and
 513          * the vmalloc region. Check whether this is true for the PGD level, in
 514          * which case it is guaranteed to be true for all other levels as well.
 515          */
 516         BUILD_BUG_ON(pgd_index(direct_map_end - 1) == pgd_index(direct_map_end));
 517
 518         if (can_set_direct_map() || IS_ENABLED(CONFIG_KFENCE))
 519                 flags |= NO_BLOCK_MAPPINGS | NO_CONT_MAPPINGS;
 520
 521         /*
 522          * Take care not to create a writable alias for the
 523          * read-only text and rodata sections of the kernel image.
 524          * So temporarily mark them as NOMAP to skip mappings in
 525          * the following for-loop
 526          */
 527         memblock_mark_nomap(kernel_start, kernel_end - kernel_start);
 528
 529 #ifdef CONFIG_KEXEC_CORE
 530         if (crash_mem_map) {
 531                 if (IS_ENABLED(CONFIG_ZONE_DMA) ||
 532                     IS_ENABLED(CONFIG_ZONE_DMA32))
 533                         flags |= NO_BLOCK_MAPPINGS | NO_CONT_MAPPINGS;
 534                 else if (crashk_res.end)
 535                         memblock_mark_nomap(crashk_res.start,
 536                             resource_size(&crashk_res));
 537         }
 538 #endif
 539
 540         /* map all the memory banks */
 541         for_each_mem_range(i, &start, &end) {
 542                 if (start >= end)
 543                         break;
 544                 /*
 545                  * The linear map must allow allocation tags reading/writing
 546                  * if MTE is present. Otherwise, it has the same attributes as
 547                  * PAGE_KERNEL.
 548                  */
 549                 __map_memblock(pgdp, start, end, pgprot_tagged(PAGE_KERNEL),
 550                                flags);
 551         }
 552
 553         /*
 554          * Map the linear alias of the [_stext, __init_begin) interval
 555          * as non-executable now, and remove the write permission in
 556          * mark_linear_text_alias_ro() below (which will be called after
 557          * alternative patching has completed). This makes the contents
 558          * of the region accessible to subsystems such as hibernate,
 559          * but protects it from inadvertent modification or execution.
 560          * Note that contiguous mappings cannot be remapped in this way,
 561          * so we should avoid them here.
 562          */
 563         __map_memblock(pgdp, kernel_start, kernel_end,
 564                        PAGE_KERNEL, NO_CONT_MAPPINGS);
 565         memblock_clear_nomap(kernel_start, kernel_end - kernel_start);
 566
 567         /*
 568          * Use page-level mappings here so that we can shrink the region
 569          * in page granularity and put back unused memory to buddy system
 570          * through /sys/kernel/kexec_crash_size interface.
 571          */
 572 #ifdef CONFIG_KEXEC_CORE
 573         if (crash_mem_map &&
 574             !IS_ENABLED(CONFIG_ZONE_DMA) && !IS_ENABLED(CONFIG_ZONE_DMA32)) {
 575                 if (crashk_res.end) {
 576                         __map_memblock(pgdp, crashk_res.start,
 577                                        crashk_res.end + 1,
 578                                        PAGE_KERNEL,
 579                                        NO_BLOCK_MAPPINGS | NO_CONT_MAPPINGS);
 580                         memblock_clear_nomap(crashk_res.start,
 581                                              resource_size(&crashk_res));
 582                 }
 583         }
 584 #endif
 585 }
 586
 587 void mark_rodata_ro(void)
 588 {
 589         unsigned long section_size;
 590
 591         /*
 592          * mark .rodata as read only. Use __init_begin rather than __end_rodata
 593          * to cover NOTES and EXCEPTION_TABLE.
 594          */
 595         section_size = (unsigned long)__init_begin - (unsigned long)__start_rodata;
 596         update_mapping_prot(__pa_symbol(__start_rodata), (unsigned long)__start_rodata,
 597                             section_size, PAGE_KERNEL_RO);
 598
 599         debug_checkwx();
 600 }
 601
 602 static void __init map_kernel_segment(pgd_t *pgdp, void *va_start, void *va_end,
 603                                       pgprot_t prot, struct vm_struct *vma,
 604                                       int flags, unsigned long vm_flags)
 605 {
 606         phys_addr_t pa_start = __pa_symbol(va_start);
 607         unsigned long size = va_end - va_start;
 608
 609         BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(pa_start));
 610         BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(size));
 611
 612         __create_pgd_mapping(pgdp, pa_start, (unsigned long)va_start, size, prot,
 613                              early_pgtable_alloc, flags);
 614
 615         if (!(vm_flags & VM_NO_GUARD))
 616                 size += PAGE_SIZE;
 617
 618         vma->addr       = va_start;
 619         vma->phys_addr  = pa_start;
 620         vma->size       = size;
 621         vma->flags      = VM_MAP | vm_flags;
 622         vma->caller     = __builtin_return_address(0);
 623
 624         vm_area_add_early(vma);
 625 }
 626
 627 static int __init parse_rodata(char *arg)
 628 {
 629         int ret = strtobool(arg, &rodata_enabled);
 630         if (!ret) {
 631                 rodata_full = false;
 632                 return 0;
 633         }
 634
 635         /* permit 'full' in addition to boolean options */
 636         if (strcmp(arg, "full"))
 637                 return -EINVAL;
 638
 639         rodata_enabled = true;
 640         rodata_full = true;
 641         return 0;
 642 }
 643 early_param("rodata", parse_rodata);
 644
 645 #ifdef CONFIG_UNMAP_KERNEL_AT_EL0
 646 static int __init map_entry_trampoline(void)
 647 {
 648         int i;
 649
 650         pgprot_t prot = rodata_enabled ? PAGE_KERNEL_ROX : PAGE_KERNEL_EXEC;
 651         phys_addr_t pa_start = __pa_symbol(__entry_tramp_text_start);
 652
 653         /* The trampoline is always mapped and can therefore be global */
 654         pgprot_val(prot) &= ~PTE_NG;
 655
 656         /* Map only the text into the trampoline page table */
 657         memset(tramp_pg_dir, 0, PGD_SIZE);
 658         __create_pgd_mapping(tramp_pg_dir, pa_start, TRAMP_VALIAS,
 659                              entry_tramp_text_size(), prot,
 660                              __pgd_pgtable_alloc, NO_BLOCK_MAPPINGS);
 661
 662         /* Map both the text and data into the kernel page table */
 663         for (i = 0; i < DIV_ROUND_UP(entry_tramp_text_size(), PAGE_SIZE); i++)
 664                 __set_fixmap(FIX_ENTRY_TRAMP_TEXT1 - i,
 665                              pa_start + i * PAGE_SIZE, prot);
 666
 667         if (IS_ENABLED(CONFIG_RANDOMIZE_BASE)) {
 668                 extern char __entry_tramp_data_start[];
 669
 670                 __set_fixmap(FIX_ENTRY_TRAMP_DATA,
 671                              __pa_symbol(__entry_tramp_data_start),
 672                              PAGE_KERNEL_RO);
 673         }
 674
 675         return 0;
 676 }
 677 core_initcall(map_entry_trampoline);
 678 #endif
 679
 680 /*
 681  * Open coded check for BTI, only for use to determine configuration
 682  * for early mappings for before the cpufeature code has run.
 683  */
 684 static bool arm64_early_this_cpu_has_bti(void)
 685 {
 686         u64 pfr1;
 687
 688         if (!IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_BTI_KERNEL))
 689                 return false;
 690
 691         pfr1 = __read_sysreg_by_encoding(SYS_ID_AA64PFR1_EL1);
 692         return cpuid_feature_extract_unsigned_field(pfr1,
 693                                                     ID_AA64PFR1_BT_SHIFT);
 694 }
 695
 696 /*
 697  * Create fine-grained mappings for the kernel.
 698  */
 699 static void __init map_kernel(pgd_t *pgdp)
 700 {
 701         static struct vm_struct vmlinux_text, vmlinux_rodata, vmlinux_inittext,
 702                                 vmlinux_initdata, vmlinux_data;
 703
 704         /*
 705          * External debuggers may need to write directly to the text
 706          * mapping to install SW breakpoints. Allow this (only) when
 707          * explicitly requested with rodata=off.
 708          */
 709         pgprot_t text_prot = rodata_enabled ? PAGE_KERNEL_ROX : PAGE_KERNEL_EXEC;
 710
 711         /*
 712          * If we have a CPU that supports BTI and a kernel built for
 713          * BTI then mark the kernel executable text as guarded pages
 714          * now so we don't have to rewrite the page tables later.
 715          */
 716         if (arm64_early_this_cpu_has_bti())
 717                 text_prot = __pgprot_modify(text_prot, PTE_GP, PTE_GP);
 718
 719         /*
 720          * Only rodata will be remapped with different permissions later on,
 721          * all other segments are allowed to use contiguous mappings.
 722          */
 723         map_kernel_segment(pgdp, _stext, _etext, text_prot, &vmlinux_text, 0,
 724                            VM_NO_GUARD);
 725         map_kernel_segment(pgdp, __start_rodata, __inittext_begin, PAGE_KERNEL,
 726                            &vmlinux_rodata, NO_CONT_MAPPINGS, VM_NO_GUARD);
 727         map_kernel_segment(pgdp, __inittext_begin, __inittext_end, text_prot,
 728                            &vmlinux_inittext, 0, VM_NO_GUARD);
 729         map_kernel_segment(pgdp, __initdata_begin, __initdata_end, PAGE_KERNEL,
 730                            &vmlinux_initdata, 0, VM_NO_GUARD);
 731         map_kernel_segment(pgdp, _data, _end, PAGE_KERNEL, &vmlinux_data, 0, 0);
 732
 733         if (!READ_ONCE(pgd_val(*pgd_offset_pgd(pgdp, FIXADDR_START)))) {
 734                 /*
 735                  * The fixmap falls in a separate pgd to the kernel, and doesn't
 736                  * live in the carveout for the swapper_pg_dir. We can simply
 737                  * re-use the existing dir for the fixmap.
 738                  */
 739                 set_pgd(pgd_offset_pgd(pgdp, FIXADDR_START),
 740                         READ_ONCE(*pgd_offset_k(FIXADDR_START)));
 741         } else if (CONFIG_PGTABLE_LEVELS > 3) {
 742                 pgd_t *bm_pgdp;
 743                 p4d_t *bm_p4dp;
 744                 pud_t *bm_pudp;
 745                 /*
 746                  * The fixmap shares its top level pgd entry with the kernel
 747                  * mapping. This can really only occur when we are running
 748                  * with 16k/4 levels, so we can simply reuse the pud level
 749                  * entry instead.
 750                  */
 751                 BUG_ON(!IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_16K_PAGES));
 752                 bm_pgdp = pgd_offset_pgd(pgdp, FIXADDR_START);
 753                 bm_p4dp = p4d_offset(bm_pgdp, FIXADDR_START);
 754                 bm_pudp = pud_set_fixmap_offset(bm_p4dp, FIXADDR_START);
 755                 pud_populate(&init_mm, bm_pudp, lm_alias(bm_pmd));
 756                 pud_clear_fixmap();
 757         } else {
 758                 BUG();
 759         }
 760
 761         kasan_copy_shadow(pgdp);
 762 }
 763
 764 void __init paging_init(void)
 765 {
 766         pgd_t *pgdp = pgd_set_fixmap(__pa_symbol(swapper_pg_dir));
 767
 768         map_kernel(pgdp);
 769         map_mem(pgdp);
 770
 771         pgd_clear_fixmap();
 772
 773         cpu_replace_ttbr1(lm_alias(swapper_pg_dir));
 774         init_mm.pgd = swapper_pg_dir;
 775
 776         memblock_phys_free(__pa_symbol(init_pg_dir),
 777                            __pa_symbol(init_pg_end) - __pa_symbol(init_pg_dir));
 778
 779         memblock_allow_resize();
 780 }
 781
 782 /*
 783  * Check whether a kernel address is valid (derived from arch/x86/).
 784  */
 785 int kern_addr_valid(unsigned long addr)
 786 {
 787         pgd_t *pgdp;
 788         p4d_t *p4dp;
 789         pud_t *pudp, pud;
 790         pmd_t *pmdp, pmd;
 791         pte_t *ptep, pte;
 792
 793         addr = arch_kasan_reset_tag(addr);
 794         if ((((long)addr) >> VA_BITS) != -1UL)
 795                 return 0;
 796
 797         pgdp = pgd_offset_k(addr);
 798         if (pgd_none(READ_ONCE(*pgdp)))
 799                 return 0;
 800
 801         p4dp = p4d_offset(pgdp, addr);
 802         if (p4d_none(READ_ONCE(*p4dp)))
 803                 return 0;
 804
 805         pudp = pud_offset(p4dp, addr);
 806         pud = READ_ONCE(*pudp);
 807         if (pud_none(pud))
 808                 return 0;
 809
 810         if (pud_sect(pud))
 811                 return pfn_valid(pud_pfn(pud));
 812
 813         pmdp = pmd_offset(pudp, addr);
 814         pmd = READ_ONCE(*pmdp);
 815         if (pmd_none(pmd))
 816                 return 0;
 817
 818         if (pmd_sect(pmd))
 819                 return pfn_valid(pmd_pfn(pmd));
 820
 821         ptep = pte_offset_kernel(pmdp, addr);
 822         pte = READ_ONCE(*ptep);
 823         if (pte_none(pte))
 824                 return 0;
 825
 826         return pfn_valid(pte_pfn(pte));
 827 }
 828
 829 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
 830 static void free_hotplug_page_range(struct page *page, size_t size,
 831                                     struct vmem_altmap *altmap)
 832 {
 833         if (altmap) {
 834                 vmem_altmap_free(altmap, size >> PAGE_SHIFT);
 835         } else {
 836                 WARN_ON(PageReserved(page));
 837                 free_pages((unsigned long)page_address(page), get_order(size));
 838         }
 839 }
 840
 841 static void free_hotplug_pgtable_page(struct page *page)
 842 {
 843         free_hotplug_page_range(page, PAGE_SIZE, NULL);
 844 }
 845
 846 static bool pgtable_range_aligned(unsigned long start, unsigned long end,
 847                                   unsigned long floor, unsigned long ceiling,
 848                                   unsigned long mask)
 849 {
 850         start &= mask;
 851         if (start < floor)
 852                 return false;
 853
 854         if (ceiling) {
 855                 ceiling &= mask;
 856                 if (!ceiling)
 857                         return false;
 858         }
 859
 860         if (end - 1 > ceiling - 1)
 861                 return false;
 862         return true;
 863 }
 864
 865 static void unmap_hotplug_pte_range(pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
 866                                     unsigned long end, bool free_mapped,
 867                                     struct vmem_altmap *altmap)
 868 {
 869         pte_t *ptep, pte;
 870
 871         do {
 872                 ptep = pte_offset_kernel(pmdp, addr);
 873                 pte = READ_ONCE(*ptep);
 874                 if (pte_none(pte))
 875                         continue;
 876
 877                 WARN_ON(!pte_present(pte));
 878                 pte_clear(&init_mm, addr, ptep);
 879                 flush_tlb_kernel_range(addr, addr + PAGE_SIZE);
 880                 if (free_mapped)
 881                         free_hotplug_page_range(pte_page(pte),
 882                                                 PAGE_SIZE, altmap);
 883         } while (addr += PAGE_SIZE, addr < end);
 884 }
 885
 886 static void unmap_hotplug_pmd_range(pud_t *pudp, unsigned long addr,
 887                                     unsigned long end, bool free_mapped,
 888                                     struct vmem_altmap *altmap)
 889 {
 890         unsigned long next;
 891         pmd_t *pmdp, pmd;
 892
 893         do {
 894                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 895                 pmdp = pmd_offset(pudp, addr);
 896                 pmd = READ_ONCE(*pmdp);
 897                 if (pmd_none(pmd))
 898                         continue;
 899
 900                 WARN_ON(!pmd_present(pmd));
 901                 if (pmd_sect(pmd)) {
 902                         pmd_clear(pmdp);
 903
 904                         /*
 905                          * One TLBI should be sufficient here as the PMD_SIZE
 906                          * range is mapped with a single block entry.
 907                          */
 908                         flush_tlb_kernel_range(addr, addr + PAGE_SIZE);
 909                         if (free_mapped)
 910                                 free_hotplug_page_range(pmd_page(pmd),
 911                                                         PMD_SIZE, altmap);
 912                         continue;
 913                 }
 914                 WARN_ON(!pmd_table(pmd));
 915                 unmap_hotplug_pte_range(pmdp, addr, next, free_mapped, altmap);
 916         } while (addr = next, addr < end);
 917 }
 918
 919 static void unmap_hotplug_pud_range(p4d_t *p4dp, unsigned long addr,
 920                                     unsigned long end, bool free_mapped,
 921                                     struct vmem_altmap *altmap)
 922 {
 923         unsigned long next;
 924         pud_t *pudp, pud;
 925
 926         do {
 927                 next = pud_addr_end(addr, end);
 928                 pudp = pud_offset(p4dp, addr);
 929                 pud = READ_ONCE(*pudp);
 930                 if (pud_none(pud))
 931                         continue;
 932
 933                 WARN_ON(!pud_present(pud));
 934                 if (pud_sect(pud)) {
 935                         pud_clear(pudp);
 936
 937                         /*
 938                          * One TLBI should be sufficient here as the PUD_SIZE
 939                          * range is mapped with a single block entry.
 940                          */
 941                         flush_tlb_kernel_range(addr, addr + PAGE_SIZE);
 942                         if (free_mapped)
 943                                 free_hotplug_page_range(pud_page(pud),
 944                                                         PUD_SIZE, altmap);
 945                         continue;
 946                 }
 947                 WARN_ON(!pud_table(pud));
 948                 unmap_hotplug_pmd_range(pudp, addr, next, free_mapped, altmap);
 949         } while (addr = next, addr < end);
 950 }
 951
 952 static void unmap_hotplug_p4d_range(pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
 953                                     unsigned long end, bool free_mapped,
 954                                     struct vmem_altmap *altmap)
 955 {
 956         unsigned long next;
 957         p4d_t *p4dp, p4d;
 958
 959         do {
 960                 next = p4d_addr_end(addr, end);
 961                 p4dp = p4d_offset(pgdp, addr);
 962                 p4d = READ_ONCE(*p4dp);
 963                 if (p4d_none(p4d))
 964                         continue;
 965
 966                 WARN_ON(!p4d_present(p4d));
 967                 unmap_hotplug_pud_range(p4dp, addr, next, free_mapped, altmap);
 968         } while (addr = next, addr < end);
 969 }
 970
 971 static void unmap_hotplug_range(unsigned long addr, unsigned long end,
 972                                 bool free_mapped, struct vmem_altmap *altmap)
 973 {
 974         unsigned long next;
 975         pgd_t *pgdp, pgd;
 976
 977         /*
 978          * altmap can only be used as vmemmap mapping backing memory.
 979          * In case the backing memory itself is not being freed, then
 980          * altmap is irrelevant. Warn about this inconsistency when
 981          * encountered.
 982          */
 983         WARN_ON(!free_mapped && altmap);
 984
 985         do {
 986                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 987                 pgdp = pgd_offset_k(addr);
 988                 pgd = READ_ONCE(*pgdp);
 989                 if (pgd_none(pgd))
 990                         continue;
 991
 992                 WARN_ON(!pgd_present(pgd));
 993                 unmap_hotplug_p4d_range(pgdp, addr, next, free_mapped, altmap);
 994         } while (addr = next, addr < end);
 995 }
 996
 997 static void free_empty_pte_table(pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
 998                                  unsigned long end, unsigned long floor,
 999                                  unsigned long ceiling)
1000 {
1001         pte_t *ptep, pte;
1002         unsigned long i, start = addr;
1003
1004         do {
1005                 ptep = pte_offset_kernel(pmdp, addr);
1006                 pte = READ_ONCE(*ptep);
1007
1008                 /*
1009                  * This is just a sanity check here which verifies that
1010                  * pte clearing has been done by earlier unmap loops.
1011                  */
1012                 WARN_ON(!pte_none(pte));
1013         } while (addr += PAGE_SIZE, addr < end);
1014
1015         if (!pgtable_range_aligned(start, end, floor, ceiling, PMD_MASK))
1016                 return;
1017
1018         /*
1019          * Check whether we can free the pte page if the rest of the
1020          * entries are empty. Overlap with other regions have been
1021          * handled by the floor/ceiling check.
1022          */
1023         ptep = pte_offset_kernel(pmdp, 0UL);
1024         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++) {
1025                 if (!pte_none(READ_ONCE(ptep[i])))
1026                         return;
1027         }
1028
1029         pmd_clear(pmdp);
1030         __flush_tlb_kernel_pgtable(start);
1031         free_hotplug_pgtable_page(virt_to_page(ptep));
1032 }
1033
1034 static void free_empty_pmd_table(pud_t *pudp, unsigned long addr,
1035                                  unsigned long end, unsigned long floor,
1036                                  unsigned long ceiling)
1037 {
1038         pmd_t *pmdp, pmd;
1039         unsigned long i, next, start = addr;
1040
1041         do {
1042                 next = pmd_addr_end(addr, end);
1043                 pmdp = pmd_offset(pudp, addr);
1044                 pmd = READ_ONCE(*pmdp);
1045                 if (pmd_none(pmd))
1046                         continue;
1047
1048                 WARN_ON(!pmd_present(pmd) || !pmd_table(pmd) || pmd_sect(pmd));
1049                 free_empty_pte_table(pmdp, addr, next, floor, ceiling);
1050         } while (addr = next, addr < end);
1051
1052         if (CONFIG_PGTABLE_LEVELS <= 2)
1053                 return;
1054
1055         if (!pgtable_range_aligned(start, end, floor, ceiling, PUD_MASK))
1056                 return;
1057
1058         /*
1059          * Check whether we can free the pmd page if the rest of the
1060          * entries are empty. Overlap with other regions have been
1061          * handled by the floor/ceiling check.
1062          */
1063         pmdp = pmd_offset(pudp, 0UL);
1064         for (i = 0; i < PTRS_PER_PMD; i++) {
1065                 if (!pmd_none(READ_ONCE(pmdp[i])))
1066                         return;
1067         }
1068
1069         pud_clear(pudp);
1070         __flush_tlb_kernel_pgtable(start);
1071         free_hotplug_pgtable_page(virt_to_page(pmdp));
1072 }
1073
1074 static void free_empty_pud_table(p4d_t *p4dp, unsigned long addr,
1075                                  unsigned long end, unsigned long floor,
1076                                  unsigned long ceiling)
1077 {
1078         pud_t *pudp, pud;
1079         unsigned long i, next, start = addr;
1080
1081         do {
1082                 next = pud_addr_end(addr, end);
1083                 pudp = pud_offset(p4dp, addr);
1084                 pud = READ_ONCE(*pudp);
1085                 if (pud_none(pud))
1086                         continue;
1087
1088                 WARN_ON(!pud_present(pud) || !pud_table(pud) || pud_sect(pud));
1089                 free_empty_pmd_table(pudp, addr, next, floor, ceiling);
1090         } while (addr = next, addr < end);
1091
1092         if (CONFIG_PGTABLE_LEVELS <= 3)
1093                 return;
1094
1095         if (!pgtable_range_aligned(start, end, floor, ceiling, PGDIR_MASK))
1096                 return;
1097
1098         /*
1099          * Check whether we can free the pud page if the rest of the
1100          * entries are empty. Overlap with other regions have been
1101          * handled by the floor/ceiling check.
1102          */
1103         pudp = pud_offset(p4dp, 0UL);
1104         for (i = 0; i < PTRS_PER_PUD; i++) {
1105                 if (!pud_none(READ_ONCE(pudp[i])))
1106                         return;
1107         }
1108
1109         p4d_clear(p4dp);
1110         __flush_tlb_kernel_pgtable(start);
1111         free_hotplug_pgtable_page(virt_to_page(pudp));
1112 }
1113
1114 static void free_empty_p4d_table(pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
1115                                  unsigned long end, unsigned long floor,
1116                                  unsigned long ceiling)
1117 {
1118         unsigned long next;
1119         p4d_t *p4dp, p4d;
1120
1121         do {
1122                 next = p4d_addr_end(addr, end);
1123                 p4dp = p4d_offset(pgdp, addr);
1124                 p4d = READ_ONCE(*p4dp);
1125                 if (p4d_none(p4d))
1126                         continue;
1127
1128                 WARN_ON(!p4d_present(p4d));
1129                 free_empty_pud_table(p4dp, addr, next, floor, ceiling);
1130         } while (addr = next, addr < end);
1131 }
1132
1133 static void free_empty_tables(unsigned long addr, unsigned long end,
1134                               unsigned long floor, unsigned long ceiling)
1135 {
1136         unsigned long next;
1137         pgd_t *pgdp, pgd;
1138
1139         do {
1140                 next = pgd_addr_end(addr, end);
1141                 pgdp = pgd_offset_k(addr);
1142                 pgd = READ_ONCE(*pgdp);
1143                 if (pgd_none(pgd))
1144                         continue;
1145
1146                 WARN_ON(!pgd_present(pgd));
1147                 free_empty_p4d_table(pgdp, addr, next, floor, ceiling);
1148         } while (addr = next, addr < end);
1149 }
1150 #endif
1151
1152 #if !ARM64_KERNEL_USES_PMD_MAPS
1153 int __meminit vmemmap_populate(unsigned long start, unsigned long end, int node,
1154                 struct vmem_altmap *altmap)
1155 {
1156         WARN_ON((start < VMEMMAP_START) || (end > VMEMMAP_END));
1157         return vmemmap_populate_basepages(start, end, node, altmap);
1158 }
1159 #else   /* !ARM64_KERNEL_USES_PMD_MAPS */
1160 int __meminit vmemmap_populate(unsigned long start, unsigned long end, int node,
1161                 struct vmem_altmap *altmap)
1162 {
1163         unsigned long addr = start;
1164         unsigned long next;
1165         pgd_t *pgdp;
1166         p4d_t *p4dp;
1167         pud_t *pudp;
1168         pmd_t *pmdp;
1169
1170         WARN_ON((start < VMEMMAP_START) || (end > VMEMMAP_END));
1171         do {
1172                 next = pmd_addr_end(addr, end);
1173
1174                 pgdp = vmemmap_pgd_populate(addr, node);
1175                 if (!pgdp)
1176                         return -ENOMEM;
1177
1178                 p4dp = vmemmap_p4d_populate(pgdp, addr, node);
1179                 if (!p4dp)
1180                         return -ENOMEM;
1181
1182                 pudp = vmemmap_pud_populate(p4dp, addr, node);
1183                 if (!pudp)
1184                         return -ENOMEM;
1185
1186                 pmdp = pmd_offset(pudp, addr);
1187                 if (pmd_none(READ_ONCE(*pmdp))) {
1188                         void *p = NULL;
1189
1190                         p = vmemmap_alloc_block_buf(PMD_SIZE, node, altmap);
1191                         if (!p) {
1192                                 if (vmemmap_populate_basepages(addr, next, node, altmap))
1193                                         return -ENOMEM;
1194                                 continue;
1195                         }
1196
1197                         pmd_set_huge(pmdp, __pa(p), __pgprot(PROT_SECT_NORMAL));
1198                 } else
1199                         vmemmap_verify((pte_t *)pmdp, node, addr, next);
1200         } while (addr = next, addr != end);
1201
1202         return 0;
1203 }
1204 #endif  /* !ARM64_KERNEL_USES_PMD_MAPS */
1205
1206 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1207 void vmemmap_free(unsigned long start, unsigned long end,
1208                 struct vmem_altmap *altmap)
1209 {
1210         WARN_ON((start < VMEMMAP_START) || (end > VMEMMAP_END));
1211
1212         unmap_hotplug_range(start, end, true, altmap);
1213         free_empty_tables(start, end, VMEMMAP_START, VMEMMAP_END);
1214 }
1215 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
1216
1217 static inline pud_t *fixmap_pud(unsigned long addr)
1218 {
1219         pgd_t *pgdp = pgd_offset_k(addr);
1220         p4d_t *p4dp = p4d_offset(pgdp, addr);
1221         p4d_t p4d = READ_ONCE(*p4dp);
1222
1223         BUG_ON(p4d_none(p4d) || p4d_bad(p4d));
1224
1225         return pud_offset_kimg(p4dp, addr);
1226 }
1227
1228 static inline pmd_t *fixmap_pmd(unsigned long addr)
1229 {
1230         pud_t *pudp = fixmap_pud(addr);
1231         pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
1232
1233         BUG_ON(pud_none(pud) || pud_bad(pud));
1234
1235         return pmd_offset_kimg(pudp, addr);
1236 }
1237
1238 static inline pte_t *fixmap_pte(unsigned long addr)
1239 {
1240         return &bm_pte[pte_index(addr)];
1241 }
1242
1243 /*
1244  * The p*d_populate functions call virt_to_phys implicitly so they can't be used
1245  * directly on kernel symbols (bm_p*d). This function is called too early to use
1246  * lm_alias so __p*d_populate functions must be used to populate with the
1247  * physical address from __pa_symbol.
1248  */
1249 void __init early_fixmap_init(void)
1250 {
1251         pgd_t *pgdp;
1252         p4d_t *p4dp, p4d;
1253         pud_t *pudp;
1254         pmd_t *pmdp;
1255         unsigned long addr = FIXADDR_START;
1256
1257         pgdp = pgd_offset_k(addr);
1258         p4dp = p4d_offset(pgdp, addr);
1259         p4d = READ_ONCE(*p4dp);
1260         if (CONFIG_PGTABLE_LEVELS > 3 &&
1261             !(p4d_none(p4d) || p4d_page_paddr(p4d) == __pa_symbol(bm_pud))) {
1262                 /*
1263                  * We only end up here if the kernel mapping and the fixmap
1264                  * share the top level pgd entry, which should only happen on
1265                  * 16k/4 levels configurations.
1266                  */
1267                 BUG_ON(!IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_16K_PAGES));
1268                 pudp = pud_offset_kimg(p4dp, addr);
1269         } else {
1270                 if (p4d_none(p4d))
1271                         __p4d_populate(p4dp, __pa_symbol(bm_pud), P4D_TYPE_TABLE);
1272                 pudp = fixmap_pud(addr);
1273         }
1274         if (pud_none(READ_ONCE(*pudp)))
1275                 __pud_populate(pudp, __pa_symbol(bm_pmd), PUD_TYPE_TABLE);
1276         pmdp = fixmap_pmd(addr);
1277         __pmd_populate(pmdp, __pa_symbol(bm_pte), PMD_TYPE_TABLE);
1278
1279         /*
1280          * The boot-ioremap range spans multiple pmds, for which
1281          * we are not prepared:
1282          */
1283         BUILD_BUG_ON((__fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN) >> PMD_SHIFT)
1284                      != (__fix_to_virt(FIX_BTMAP_END) >> PMD_SHIFT));
1285
1286         if ((pmdp != fixmap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN)))
1287              || pmdp != fixmap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_END))) {
1288                 WARN_ON(1);
1289                 pr_warn("pmdp %p != %p, %p\n",
1290                         pmdp, fixmap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN)),
1291                         fixmap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_END)));
1292                 pr_warn("fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN): %08lx\n",
1293                         fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN));
1294                 pr_warn("fix_to_virt(FIX_BTMAP_END):   %08lx\n",
1295                         fix_to_virt(FIX_BTMAP_END));
1296
1297                 pr_warn("FIX_BTMAP_END:       %d\n", FIX_BTMAP_END);
1298                 pr_warn("FIX_BTMAP_BEGIN:     %d\n", FIX_BTMAP_BEGIN);
1299         }
1300 }
1301
1302 /*
1303  * Unusually, this is also called in IRQ context (ghes_iounmap_irq) so if we
1304  * ever need to use IPIs for TLB broadcasting, then we're in trouble here.
1305  */
1306 void __set_fixmap(enum fixed_addresses idx,
1307                                phys_addr_t phys, pgprot_t flags)
1308 {
1309         unsigned long addr = __fix_to_virt(idx);
1310         pte_t *ptep;
1311
1312         BUG_ON(idx <= FIX_HOLE || idx >= __end_of_fixed_addresses);
1313
1314         ptep = fixmap_pte(addr);
1315
1316         if (pgprot_val(flags)) {
1317                 set_pte(ptep, pfn_pte(phys >> PAGE_SHIFT, flags));
1318         } else {
1319                 pte_clear(&init_mm, addr, ptep);
1320                 flush_tlb_kernel_range(addr, addr+PAGE_SIZE);
1321         }
1322 }
1323
1324 void *__init fixmap_remap_fdt(phys_addr_t dt_phys, int *size, pgprot_t prot)
1325 {
1326         const u64 dt_virt_base = __fix_to_virt(FIX_FDT);
1327         int offset;
1328         void *dt_virt;
1329
1330         /*
1331          * Check whether the physical FDT address is set and meets the minimum
1332          * alignment requirement. Since we are relying on MIN_FDT_ALIGN to be
1333          * at least 8 bytes so that we can always access the magic and size
1334          * fields of the FDT header after mapping the first chunk, double check
1335          * here if that is indeed the case.
1336          */
1337         BUILD_BUG_ON(MIN_FDT_ALIGN < 8);
1338         if (!dt_phys || dt_phys % MIN_FDT_ALIGN)
1339                 return NULL;
1340
1341         /*
1342          * Make sure that the FDT region can be mapped without the need to
1343          * allocate additional translation table pages, so that it is safe
1344          * to call create_mapping_noalloc() this early.
1345          *
1346          * On 64k pages, the FDT will be mapped using PTEs, so we need to
1347          * be in the same PMD as the rest of the fixmap.
1348          * On 4k pages, we'll use section mappings for the FDT so we only
1349          * have to be in the same PUD.
1350          */
1351         BUILD_BUG_ON(dt_virt_base % SZ_2M);
1352
1353         BUILD_BUG_ON(__fix_to_virt(FIX_FDT_END) >> SWAPPER_TABLE_SHIFT !=
1354                      __fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN) >> SWAPPER_TABLE_SHIFT);
1355
1356         offset = dt_phys % SWAPPER_BLOCK_SIZE;
1357         dt_virt = (void *)dt_virt_base + offset;
1358
1359         /* map the first chunk so we can read the size from the header */
1360         create_mapping_noalloc(round_down(dt_phys, SWAPPER_BLOCK_SIZE),
1361                         dt_virt_base, SWAPPER_BLOCK_SIZE, prot);
1362
1363         if (fdt_magic(dt_virt) != FDT_MAGIC)
1364                 return NULL;
1365
1366         *size = fdt_totalsize(dt_virt);
1367         if (*size > MAX_FDT_SIZE)
1368                 return NULL;
1369
1370         if (offset + *size > SWAPPER_BLOCK_SIZE)
1371                 create_mapping_noalloc(round_down(dt_phys, SWAPPER_BLOCK_SIZE), dt_virt_base,
1372                                round_up(offset + *size, SWAPPER_BLOCK_SIZE), prot);
1373
1374         return dt_virt;
1375 }
1376
1377 int pud_set_huge(pud_t *pudp, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
1378 {
1379         pud_t new_pud = pfn_pud(__phys_to_pfn(phys), mk_pud_sect_prot(prot));
1380
1381         /* Only allow permission changes for now */
1382         if (!pgattr_change_is_safe(READ_ONCE(pud_val(*pudp)),
1383                                    pud_val(new_pud)))
1384                 return 0;
1385
1386         VM_BUG_ON(phys & ~PUD_MASK);
1387         set_pud(pudp, new_pud);
1388         return 1;
1389 }
1390
1391 int pmd_set_huge(pmd_t *pmdp, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
1392 {
1393         pmd_t new_pmd = pfn_pmd(__phys_to_pfn(phys), mk_pmd_sect_prot(prot));
1394
1395         /* Only allow permission changes for now */
1396         if (!pgattr_change_is_safe(READ_ONCE(pmd_val(*pmdp)),
1397                                    pmd_val(new_pmd)))
1398                 return 0;
1399
1400         VM_BUG_ON(phys & ~PMD_MASK);
1401         set_pmd(pmdp, new_pmd);
1402         return 1;
1403 }
1404
1405 int pud_clear_huge(pud_t *pudp)
1406 {
1407         if (!pud_sect(READ_ONCE(*pudp)))
1408                 return 0;
1409         pud_clear(pudp);
1410         return 1;
1411 }
1412
1413 int pmd_clear_huge(pmd_t *pmdp)
1414 {
1415         if (!pmd_sect(READ_ONCE(*pmdp)))
1416                 return 0;
1417         pmd_clear(pmdp);
1418         return 1;
1419 }
1420
1421 int pmd_free_pte_page(pmd_t *pmdp, unsigned long addr)
1422 {
1423         pte_t *table;
1424         pmd_t pmd;
1425
1426         pmd = READ_ONCE(*pmdp);
1427
1428         if (!pmd_table(pmd)) {
1429                 VM_WARN_ON(1);
1430                 return 1;
1431         }
1432
1433         table = pte_offset_kernel(pmdp, addr);
1434         pmd_clear(pmdp);
1435         __flush_tlb_kernel_pgtable(addr);
1436         pte_free_kernel(NULL, table);
1437         return 1;
1438 }
1439
1440 int pud_free_pmd_page(pud_t *pudp, unsigned long addr)
1441 {
1442         pmd_t *table;
1443         pmd_t *pmdp;
1444         pud_t pud;
1445         unsigned long next, end;
1446
1447         pud = READ_ONCE(*pudp);
1448
1449         if (!pud_table(pud)) {
1450                 VM_WARN_ON(1);
1451                 return 1;
1452         }
1453
1454         table = pmd_offset(pudp, addr);
1455         pmdp = table;
1456         next = addr;
1457         end = addr + PUD_SIZE;
1458         do {
1459                 pmd_free_pte_page(pmdp, next);
1460         } while (pmdp++, next += PMD_SIZE, next != end);
1461
1462         pud_clear(pudp);
1463         __flush_tlb_kernel_pgtable(addr);
1464         pmd_free(NULL, table);
1465         return 1;
1466 }
1467
1468 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1469 static void __remove_pgd_mapping(pgd_t *pgdir, unsigned long start, u64 size)
1470 {
1471         unsigned long end = start + size;
1472
1473         WARN_ON(pgdir != init_mm.pgd);
1474         WARN_ON((start < PAGE_OFFSET) || (end > PAGE_END));
1475
1476         unmap_hotplug_range(start, end, false, NULL);
1477         free_empty_tables(start, end, PAGE_OFFSET, PAGE_END);
1478 }
1479
1480 struct range arch_get_mappable_range(void)
1481 {
1482         struct range mhp_range;
1483         u64 start_linear_pa = __pa(_PAGE_OFFSET(vabits_actual));
1484         u64 end_linear_pa = __pa(PAGE_END - 1);
1485
1486         if (IS_ENABLED(CONFIG_RANDOMIZE_BASE)) {
1487                 /*
1488                  * Check for a wrap, it is possible because of randomized linear
1489                  * mapping the start physical address is actually bigger than
1490                  * the end physical address. In this case set start to zero
1491                  * because [0, end_linear_pa] range must still be able to cover
1492                  * all addressable physical addresses.
1493                  */
1494                 if (start_linear_pa > end_linear_pa)
1495                         start_linear_pa = 0;
1496         }
1497
1498         WARN_ON(start_linear_pa > end_linear_pa);
1499
1500         /*
1501          * Linear mapping region is the range [PAGE_OFFSET..(PAGE_END - 1)]
1502          * accommodating both its ends but excluding PAGE_END. Max physical
1503          * range which can be mapped inside this linear mapping range, must
1504          * also be derived from its end points.
1505          */
1506         mhp_range.start = start_linear_pa;
1507         mhp_range.end =  end_linear_pa;
1508
1509         return mhp_range;
1510 }
1511
1512 int arch_add_memory(int nid, u64 start, u64 size,
1513                     struct mhp_params *params)
1514 {
1515         int ret, flags = NO_EXEC_MAPPINGS;
1516
1517         VM_BUG_ON(!mhp_range_allowed(start, size, true));
1518
1519         /*
1520          * KFENCE requires linear map to be mapped at page granularity, so that
1521          * it is possible to protect/unprotect single pages in the KFENCE pool.
1522          */
1523         if (can_set_direct_map() || IS_ENABLED(CONFIG_KFENCE))
1524                 flags |= NO_BLOCK_MAPPINGS | NO_CONT_MAPPINGS;
1525
1526         __create_pgd_mapping(swapper_pg_dir, start, __phys_to_virt(start),
1527                              size, params->pgprot, __pgd_pgtable_alloc,
1528                              flags);
1529
1530         memblock_clear_nomap(start, size);
1531
1532         ret = __add_pages(nid, start >> PAGE_SHIFT, size >> PAGE_SHIFT,
1533                            params);
1534         if (ret)
1535                 __remove_pgd_mapping(swapper_pg_dir,
1536                                      __phys_to_virt(start), size);
1537         else {
1538                 max_pfn = PFN_UP(start + size);
1539                 max_low_pfn = max_pfn;
1540         }
1541
1542         return ret;
1543 }
1544
1545 void arch_remove_memory(u64 start, u64 size, struct vmem_altmap *altmap)
1546 {
1547         unsigned long start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
1548         unsigned long nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
1549
1550         __remove_pages(start_pfn, nr_pages, altmap);
1551         __remove_pgd_mapping(swapper_pg_dir, __phys_to_virt(start), size);
1552 }
1553
1554 /*
1555  * This memory hotplug notifier helps prevent boot memory from being
1556  * inadvertently removed as it blocks pfn range offlining process in
1557  * __offline_pages(). Hence this prevents both offlining as well as
1558  * removal process for boot memory which is initially always online.
1559  * In future if and when boot memory could be removed, this notifier
1560  * should be dropped and free_hotplug_page_range() should handle any
1561  * reserved pages allocated during boot.
1562  */
1563 static int prevent_bootmem_remove_notifier(struct notifier_block *nb,
1564                                            unsigned long action, void *data)
1565 {
1566         struct mem_section *ms;
1567         struct memory_notify *arg = data;
1568         unsigned long end_pfn = arg->start_pfn + arg->nr_pages;
1569         unsigned long pfn = arg->start_pfn;
1570
1571         if ((action != MEM_GOING_OFFLINE) && (action != MEM_OFFLINE))
1572                 return NOTIFY_OK;
1573
1574         for (; pfn < end_pfn; pfn += PAGES_PER_SECTION) {
1575                 unsigned long start = PFN_PHYS(pfn);
1576                 unsigned long end = start + (1UL << PA_SECTION_SHIFT);
1577
1578                 ms = __pfn_to_section(pfn);
1579                 if (!early_section(ms))
1580                         continue;
1581
1582                 if (action == MEM_GOING_OFFLINE) {
1583                         /*
1584                          * Boot memory removal is not supported. Prevent
1585                          * it via blocking any attempted offline request
1586                          * for the boot memory and just report it.
1587                          */
1588                         pr_warn("Boot memory [%lx %lx] offlining attempted\n", start, end);
1589                         return NOTIFY_BAD;
1590                 } else if (action == MEM_OFFLINE) {
1591                         /*
1592                          * This should have never happened. Boot memory
1593                          * offlining should have been prevented by this
1594                          * very notifier. Probably some memory removal
1595                          * procedure might have changed which would then
1596                          * require further debug.
1597                          */
1598                         pr_err("Boot memory [%lx %lx] offlined\n", start, end);
1599
1600                         /*
1601                          * Core memory hotplug does not process a return
1602                          * code from the notifier for MEM_OFFLINE events.
1603                          * The error condition has been reported. Return
1604                          * from here as if ignored.
1605                          */
1606                         return NOTIFY_DONE;
1607                 }
1608         }
1609         return NOTIFY_OK;
1610 }
1611
1612 static struct notifier_block prevent_bootmem_remove_nb = {
1613         .notifier_call = prevent_bootmem_remove_notifier,
1614 };
1615
1616 /*
1617  * This ensures that boot memory sections on the platform are online
1618  * from early boot. Memory sections could not be prevented from being
1619  * offlined, unless for some reason they are not online to begin with.
1620  * This helps validate the basic assumption on which the above memory
1621  * event notifier works to prevent boot memory section offlining and
1622  * its possible removal.
1623  */
1624 static void validate_bootmem_online(void)
1625 {
1626         phys_addr_t start, end, addr;
1627         struct mem_section *ms;
1628         u64 i;
1629
1630         /*
1631          * Scanning across all memblock might be expensive
1632          * on some big memory systems. Hence enable this
1633          * validation only with DEBUG_VM.
1634          */
1635         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM))
1636                 return;
1637
1638         for_each_mem_range(i, &start, &end) {
1639                 for (addr = start; addr < end; addr += (1UL << PA_SECTION_SHIFT)) {
1640                         ms = __pfn_to_section(PHYS_PFN(addr));
1641
1642                         /*
1643                          * All memory ranges in the system at this point
1644                          * should have been marked as early sections.
1645                          */
1646                         WARN_ON(!early_section(ms));
1647
1648                         /*
1649                          * Memory notifier mechanism here to prevent boot
1650                          * memory offlining depends on the fact that each
1651                          * early section memory on the system is initially
1652                          * online. Otherwise a given memory section which
1653                          * is already offline will be overlooked and can
1654                          * be removed completely. Call out such sections.
1655                          */
1656                         if (!online_section(ms))
1657                                 pr_err("Boot memory [%llx %llx] is offline, can be removed\n",
1658                                         addr, addr + (1UL << PA_SECTION_SHIFT));
1659                 }
1660         }
1661 }
1662
1663 static int __init prevent_bootmem_remove_init(void)
1664 {
1665         int ret = 0;
1666
1667         if (!IS_ENABLED(CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE))
1668                 return ret;
1669
1670         validate_bootmem_online();
1671         ret = register_memory_notifier(&prevent_bootmem_remove_nb);
1672         if (ret)
1673                 pr_err("%s: Notifier registration failed %d\n", __func__, ret);
1674
1675         return ret;
1676 }
1677 early_initcall(prevent_bootmem_remove_init);
1678 #endif