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/memremap.h>
  21 #include <linux/memory.h>
  22 #include <linux/fs.h>
  23 #include <linux/io.h>
  24 #include <linux/mm.h>
  25 #include <linux/vmalloc.h>
  26 #include <linux/set_memory.h>
  27
  28 #include <asm/barrier.h>
  29 #include <asm/cputype.h>
  30 #include <asm/fixmap.h>
  31 #include <asm/kasan.h>
  32 #include <asm/kernel-pgtable.h>
  33 #include <asm/sections.h>
  34 #include <asm/setup.h>
  35 #include <linux/sizes.h>
  36 #include <asm/tlb.h>
  37 #include <asm/mmu_context.h>
  38 #include <asm/ptdump.h>
  39 #include <asm/tlbflush.h>
  40 #include <asm/pgalloc.h>
  41
  42 #define NO_BLOCK_MAPPINGS       BIT(0)
  43 #define NO_CONT_MAPPINGS        BIT(1)
  44 #define NO_EXEC_MAPPINGS        BIT(2)  /* assumes FEAT_HPDS is not used */
  45
  46 int idmap_t0sz __ro_after_init;
  47
  48 #if VA_BITS > 48
  49 u64 vabits_actual __ro_after_init = VA_BITS_MIN;
  50 EXPORT_SYMBOL(vabits_actual);
  51 #endif
  52
  53 u64 kimage_vaddr __ro_after_init = (u64)&_text;
  54 EXPORT_SYMBOL(kimage_vaddr);
  55
  56 u64 kimage_voffset __ro_after_init;
  57 EXPORT_SYMBOL(kimage_voffset);
  58
  59 u32 __boot_cpu_mode[] = { BOOT_CPU_MODE_EL2, BOOT_CPU_MODE_EL1 };
  60
  61 /*
  62  * The booting CPU updates the failed status @__early_cpu_boot_status,
  63  * with MMU turned off.
  64  */
  65 long __section(".mmuoff.data.write") __early_cpu_boot_status;
  66
  67 /*
  68  * Empty_zero_page is a special page that is used for zero-initialized data
  69  * and COW.
  70  */
  71 unsigned long empty_zero_page[PAGE_SIZE / sizeof(unsigned long)] __page_aligned_bss;
  72 EXPORT_SYMBOL(empty_zero_page);
  73
  74 static pte_t bm_pte[PTRS_PER_PTE] __page_aligned_bss;
  75 static pmd_t bm_pmd[PTRS_PER_PMD] __page_aligned_bss __maybe_unused;
  76 static pud_t bm_pud[PTRS_PER_PUD] __page_aligned_bss __maybe_unused;
  77
  78 static DEFINE_SPINLOCK(swapper_pgdir_lock);
  79 static DEFINE_MUTEX(fixmap_lock);
  80
  81 void set_swapper_pgd(pgd_t *pgdp, pgd_t pgd)
  82 {
  83         pgd_t *fixmap_pgdp;
  84
  85         spin_lock(&swapper_pgdir_lock);
  86         fixmap_pgdp = pgd_set_fixmap(__pa_symbol(pgdp));
  87         WRITE_ONCE(*fixmap_pgdp, pgd);
  88         /*
  89          * We need dsb(ishst) here to ensure the page-table-walker sees
  90          * our new entry before set_p?d() returns. The fixmap's
  91          * flush_tlb_kernel_range() via clear_fixmap() does this for us.
  92          */
  93         pgd_clear_fixmap();
  94         spin_unlock(&swapper_pgdir_lock);
  95 }
  96
  97 pgprot_t phys_mem_access_prot(struct file *file, unsigned long pfn,
  98                               unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
  99 {
 100         if (!pfn_is_map_memory(pfn))
 101                 return pgprot_noncached(vma_prot);
 102         else if (file->f_flags & O_SYNC)
 103                 return pgprot_writecombine(vma_prot);
 104         return vma_prot;
 105 }
 106 EXPORT_SYMBOL(phys_mem_access_prot);
 107
 108 static phys_addr_t __init early_pgtable_alloc(int shift)
 109 {
 110         phys_addr_t phys;
 111         void *ptr;
 112
 113         phys = memblock_phys_alloc_range(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE, 0,
 114                                          MEMBLOCK_ALLOC_NOLEAKTRACE);
 115         if (!phys)
 116                 panic("Failed to allocate page table page\n");
 117
 118         /*
 119          * The FIX_{PGD,PUD,PMD} slots may be in active use, but the FIX_PTE
 120          * slot will be free, so we can (ab)use the FIX_PTE slot to initialise
 121          * any level of table.
 122          */
 123         ptr = pte_set_fixmap(phys);
 124
 125         memset(ptr, 0, PAGE_SIZE);
 126
 127         /*
 128          * Implicit barriers also ensure the zeroed page is visible to the page
 129          * table walker
 130          */
 131         pte_clear_fixmap();
 132
 133         return phys;
 134 }
 135
 136 static bool pgattr_change_is_safe(u64 old, u64 new)
 137 {
 138         /*
 139          * The following mapping attributes may be updated in live
 140          * kernel mappings without the need for break-before-make.
 141          */
 142         pteval_t mask = PTE_PXN | PTE_RDONLY | PTE_WRITE | PTE_NG;
 143
 144         /* creating or taking down mappings is always safe */
 145         if (old == 0 || new == 0)
 146                 return true;
 147
 148         /* live contiguous mappings may not be manipulated at all */
 149         if ((old | new) & PTE_CONT)
 150                 return false;
 151
 152         /* Transitioning from Non-Global to Global is unsafe */
 153         if (old & ~new & PTE_NG)
 154                 return false;
 155
 156         /*
 157          * Changing the memory type between Normal and Normal-Tagged is safe
 158          * since Tagged is considered a permission attribute from the
 159          * mismatched attribute aliases perspective.
 160          */
 161         if (((old & PTE_ATTRINDX_MASK) == PTE_ATTRINDX(MT_NORMAL) ||
 162              (old & PTE_ATTRINDX_MASK) == PTE_ATTRINDX(MT_NORMAL_TAGGED)) &&
 163             ((new & PTE_ATTRINDX_MASK) == PTE_ATTRINDX(MT_NORMAL) ||
 164              (new & PTE_ATTRINDX_MASK) == PTE_ATTRINDX(MT_NORMAL_TAGGED)))
 165                 mask |= PTE_ATTRINDX_MASK;
 166
 167         return ((old ^ new) & ~mask) == 0;
 168 }
 169
 170 static void init_pte(pmd_t *pmdp, unsigned long addr, unsigned long end,
 171                      phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
 172 {
 173         pte_t *ptep;
 174
 175         ptep = pte_set_fixmap_offset(pmdp, addr);
 176         do {
 177                 pte_t old_pte = READ_ONCE(*ptep);
 178
 179                 set_pte(ptep, pfn_pte(__phys_to_pfn(phys), prot));
 180
 181                 /*
 182                  * After the PTE entry has been populated once, we
 183                  * only allow updates to the permission attributes.
 184                  */
 185                 BUG_ON(!pgattr_change_is_safe(pte_val(old_pte),
 186                                               READ_ONCE(pte_val(*ptep))));
 187
 188                 phys += PAGE_SIZE;
 189         } while (ptep++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
 190
 191         pte_clear_fixmap();
 192 }
 193
 194 static void alloc_init_cont_pte(pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
 195                                 unsigned long end, phys_addr_t phys,
 196                                 pgprot_t prot,
 197                                 phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int),
 198                                 int flags)
 199 {
 200         unsigned long next;
 201         pmd_t pmd = READ_ONCE(*pmdp);
 202
 203         BUG_ON(pmd_sect(pmd));
 204         if (pmd_none(pmd)) {
 205                 pmdval_t pmdval = PMD_TYPE_TABLE | PMD_TABLE_UXN;
 206                 phys_addr_t pte_phys;
 207
 208                 if (flags & NO_EXEC_MAPPINGS)
 209                         pmdval |= PMD_TABLE_PXN;
 210                 BUG_ON(!pgtable_alloc);
 211                 pte_phys = pgtable_alloc(PAGE_SHIFT);
 212                 __pmd_populate(pmdp, pte_phys, pmdval);
 213                 pmd = READ_ONCE(*pmdp);
 214         }
 215         BUG_ON(pmd_bad(pmd));
 216
 217         do {
 218                 pgprot_t __prot = prot;
 219
 220                 next = pte_cont_addr_end(addr, end);
 221
 222                 /* use a contiguous mapping if the range is suitably aligned */
 223                 if ((((addr | next | phys) & ~CONT_PTE_MASK) == 0) &&
 224                     (flags & NO_CONT_MAPPINGS) == 0)
 225                         __prot = __pgprot(pgprot_val(prot) | PTE_CONT);
 226
 227                 init_pte(pmdp, addr, next, phys, __prot);
 228
 229                 phys += next - addr;
 230         } while (addr = next, addr != end);
 231 }
 232
 233 static void init_pmd(pud_t *pudp, unsigned long addr, unsigned long end,
 234                      phys_addr_t phys, pgprot_t prot,
 235                      phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int), int flags)
 236 {
 237         unsigned long next;
 238         pmd_t *pmdp;
 239
 240         pmdp = pmd_set_fixmap_offset(pudp, addr);
 241         do {
 242                 pmd_t old_pmd = READ_ONCE(*pmdp);
 243
 244                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 245
 246                 /* try section mapping first */
 247                 if (((addr | next | phys) & ~PMD_MASK) == 0 &&
 248                     (flags & NO_BLOCK_MAPPINGS) == 0) {
 249                         pmd_set_huge(pmdp, phys, prot);
 250
 251                         /*
 252                          * After the PMD entry has been populated once, we
 253                          * only allow updates to the permission attributes.
 254                          */
 255                         BUG_ON(!pgattr_change_is_safe(pmd_val(old_pmd),
 256                                                       READ_ONCE(pmd_val(*pmdp))));
 257                 } else {
 258                         alloc_init_cont_pte(pmdp, addr, next, phys, prot,
 259                                             pgtable_alloc, flags);
 260
 261                         BUG_ON(pmd_val(old_pmd) != 0 &&
 262                                pmd_val(old_pmd) != READ_ONCE(pmd_val(*pmdp)));
 263                 }
 264                 phys += next - addr;
 265         } while (pmdp++, addr = next, addr != end);
 266
 267         pmd_clear_fixmap();
 268 }
 269
 270 static void alloc_init_cont_pmd(pud_t *pudp, unsigned long addr,
 271                                 unsigned long end, phys_addr_t phys,
 272                                 pgprot_t prot,
 273                                 phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int), int flags)
 274 {
 275         unsigned long next;
 276         pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
 277
 278         /*
 279          * Check for initial section mappings in the pgd/pud.
 280          */
 281         BUG_ON(pud_sect(pud));
 282         if (pud_none(pud)) {
 283                 pudval_t pudval = PUD_TYPE_TABLE | PUD_TABLE_UXN;
 284                 phys_addr_t pmd_phys;
 285
 286                 if (flags & NO_EXEC_MAPPINGS)
 287                         pudval |= PUD_TABLE_PXN;
 288                 BUG_ON(!pgtable_alloc);
 289                 pmd_phys = pgtable_alloc(PMD_SHIFT);
 290                 __pud_populate(pudp, pmd_phys, pudval);
 291                 pud = READ_ONCE(*pudp);
 292         }
 293         BUG_ON(pud_bad(pud));
 294
 295         do {
 296                 pgprot_t __prot = prot;
 297
 298                 next = pmd_cont_addr_end(addr, end);
 299
 300                 /* use a contiguous mapping if the range is suitably aligned */
 301                 if ((((addr | next | phys) & ~CONT_PMD_MASK) == 0) &&
 302                     (flags & NO_CONT_MAPPINGS) == 0)
 303                         __prot = __pgprot(pgprot_val(prot) | PTE_CONT);
 304
 305                 init_pmd(pudp, addr, next, phys, __prot, pgtable_alloc, flags);
 306
 307                 phys += next - addr;
 308         } while (addr = next, addr != end);
 309 }
 310
 311 static void alloc_init_pud(pgd_t *pgdp, unsigned long addr, unsigned long end,
 312                            phys_addr_t phys, pgprot_t prot,
 313                            phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int),
 314                            int flags)
 315 {
 316         unsigned long next;
 317         pud_t *pudp;
 318         p4d_t *p4dp = p4d_offset(pgdp, addr);
 319         p4d_t p4d = READ_ONCE(*p4dp);
 320
 321         if (p4d_none(p4d)) {
 322                 p4dval_t p4dval = P4D_TYPE_TABLE | P4D_TABLE_UXN;
 323                 phys_addr_t pud_phys;
 324
 325                 if (flags & NO_EXEC_MAPPINGS)
 326                         p4dval |= P4D_TABLE_PXN;
 327                 BUG_ON(!pgtable_alloc);
 328                 pud_phys = pgtable_alloc(PUD_SHIFT);
 329                 __p4d_populate(p4dp, pud_phys, p4dval);
 330                 p4d = READ_ONCE(*p4dp);
 331         }
 332         BUG_ON(p4d_bad(p4d));
 333
 334         pudp = pud_set_fixmap_offset(p4dp, addr);
 335         do {
 336                 pud_t old_pud = READ_ONCE(*pudp);
 337
 338                 next = pud_addr_end(addr, end);
 339
 340                 /*
 341                  * For 4K granule only, attempt to put down a 1GB block
 342                  */
 343                 if (pud_sect_supported() &&
 344                    ((addr | next | phys) & ~PUD_MASK) == 0 &&
 345                     (flags & NO_BLOCK_MAPPINGS) == 0) {
 346                         pud_set_huge(pudp, phys, prot);
 347
 348                         /*
 349                          * After the PUD entry has been populated once, we
 350                          * only allow updates to the permission attributes.
 351                          */
 352                         BUG_ON(!pgattr_change_is_safe(pud_val(old_pud),
 353                                                       READ_ONCE(pud_val(*pudp))));
 354                 } else {
 355                         alloc_init_cont_pmd(pudp, addr, next, phys, prot,
 356                                             pgtable_alloc, flags);
 357
 358                         BUG_ON(pud_val(old_pud) != 0 &&
 359                                pud_val(old_pud) != READ_ONCE(pud_val(*pudp)));
 360                 }
 361                 phys += next - addr;
 362         } while (pudp++, addr = next, addr != end);
 363
 364         pud_clear_fixmap();
 365 }
 366
 367 static void __create_pgd_mapping_locked(pgd_t *pgdir, phys_addr_t phys,
 368                                         unsigned long virt, phys_addr_t size,
 369                                         pgprot_t prot,
 370                                         phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int),
 371                                         int flags)
 372 {
 373         unsigned long addr, end, next;
 374         pgd_t *pgdp = pgd_offset_pgd(pgdir, virt);
 375
 376         /*
 377          * If the virtual and physical address don't have the same offset
 378          * within a page, we cannot map the region as the caller expects.
 379          */
 380         if (WARN_ON((phys ^ virt) & ~PAGE_MASK))
 381                 return;
 382
 383         phys &= PAGE_MASK;
 384         addr = virt & PAGE_MASK;
 385         end = PAGE_ALIGN(virt + size);
 386
 387         do {
 388                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 389                 alloc_init_pud(pgdp, addr, next, phys, prot, pgtable_alloc,
 390                                flags);
 391                 phys += next - addr;
 392         } while (pgdp++, addr = next, addr != end);
 393 }
 394
 395 static void __create_pgd_mapping(pgd_t *pgdir, phys_addr_t phys,
 396                                  unsigned long virt, phys_addr_t size,
 397                                  pgprot_t prot,
 398                                  phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int),
 399                                  int flags)
 400 {
 401         mutex_lock(&fixmap_lock);
 402         __create_pgd_mapping_locked(pgdir, phys, virt, size, prot,
 403                                     pgtable_alloc, flags);
 404         mutex_unlock(&fixmap_lock);
 405 }
 406
 407 #ifdef CONFIG_UNMAP_KERNEL_AT_EL0
 408 extern __alias(__create_pgd_mapping_locked)
 409 void create_kpti_ng_temp_pgd(pgd_t *pgdir, phys_addr_t phys, unsigned long virt,
 410                              phys_addr_t size, pgprot_t prot,
 411                              phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int), int flags);
 412 #endif
 413
 414 static phys_addr_t __pgd_pgtable_alloc(int shift)
 415 {
 416         void *ptr = (void *)__get_free_page(GFP_PGTABLE_KERNEL);
 417         BUG_ON(!ptr);
 418
 419         /* Ensure the zeroed page is visible to the page table walker */
 420         dsb(ishst);
 421         return __pa(ptr);
 422 }
 423
 424 static phys_addr_t pgd_pgtable_alloc(int shift)
 425 {
 426         phys_addr_t pa = __pgd_pgtable_alloc(shift);
 427
 428         /*
 429          * Call proper page table ctor in case later we need to
 430          * call core mm functions like apply_to_page_range() on
 431          * this pre-allocated page table.
 432          *
 433          * We don't select ARCH_ENABLE_SPLIT_PMD_PTLOCK if pmd is
 434          * folded, and if so pgtable_pmd_page_ctor() becomes nop.
 435          */
 436         if (shift == PAGE_SHIFT)
 437                 BUG_ON(!pgtable_pte_page_ctor(phys_to_page(pa)));
 438         else if (shift == PMD_SHIFT)
 439                 BUG_ON(!pgtable_pmd_page_ctor(phys_to_page(pa)));
 440
 441         return pa;
 442 }
 443
 444 /*
 445  * This function can only be used to modify existing table entries,
 446  * without allocating new levels of table. Note that this permits the
 447  * creation of new section or page entries.
 448  */
 449 static void __init create_mapping_noalloc(phys_addr_t phys, unsigned long virt,
 450                                   phys_addr_t size, pgprot_t prot)
 451 {
 452         if ((virt >= PAGE_END) && (virt < VMALLOC_START)) {
 453                 pr_warn("BUG: not creating mapping for %pa at 0x%016lx - outside kernel range\n",
 454                         &phys, virt);
 455                 return;
 456         }
 457         __create_pgd_mapping(init_mm.pgd, phys, virt, size, prot, NULL,
 458                              NO_CONT_MAPPINGS);
 459 }
 460
 461 void __init create_pgd_mapping(struct mm_struct *mm, phys_addr_t phys,
 462                                unsigned long virt, phys_addr_t size,
 463                                pgprot_t prot, bool page_mappings_only)
 464 {
 465         int flags = 0;
 466
 467         BUG_ON(mm == &init_mm);
 468
 469         if (page_mappings_only)
 470                 flags = NO_BLOCK_MAPPINGS | NO_CONT_MAPPINGS;
 471
 472         __create_pgd_mapping(mm->pgd, phys, virt, size, prot,
 473                              pgd_pgtable_alloc, flags);
 474 }
 475
 476 static void update_mapping_prot(phys_addr_t phys, unsigned long virt,
 477                                 phys_addr_t size, pgprot_t prot)
 478 {
 479         if ((virt >= PAGE_END) && (virt < VMALLOC_START)) {
 480                 pr_warn("BUG: not updating mapping for %pa at 0x%016lx - outside kernel range\n",
 481                         &phys, virt);
 482                 return;
 483         }
 484
 485         __create_pgd_mapping(init_mm.pgd, phys, virt, size, prot, NULL,
 486                              NO_CONT_MAPPINGS);
 487
 488         /* flush the TLBs after updating live kernel mappings */
 489         flush_tlb_kernel_range(virt, virt + size);
 490 }
 491
 492 static void __init __map_memblock(pgd_t *pgdp, phys_addr_t start,
 493                                   phys_addr_t end, pgprot_t prot, int flags)
 494 {
 495         __create_pgd_mapping(pgdp, start, __phys_to_virt(start), end - start,
 496                              prot, early_pgtable_alloc, flags);
 497 }
 498
 499 void __init mark_linear_text_alias_ro(void)
 500 {
 501         /*
 502          * Remove the write permissions from the linear alias of .text/.rodata
 503          */
 504         update_mapping_prot(__pa_symbol(_stext), (unsigned long)lm_alias(_stext),
 505                             (unsigned long)__init_begin - (unsigned long)_stext,
 506                             PAGE_KERNEL_RO);
 507 }
 508
 509 static bool crash_mem_map __initdata;
 510
 511 static int __init enable_crash_mem_map(char *arg)
 512 {
 513         /*
 514          * Proper parameter parsing is done by reserve_crashkernel(). We only
 515          * need to know if the linear map has to avoid block mappings so that
 516          * the crashkernel reservations can be unmapped later.
 517          */
 518         crash_mem_map = true;
 519
 520         return 0;
 521 }
 522 early_param("crashkernel", enable_crash_mem_map);
 523
 524 static void __init map_mem(pgd_t *pgdp)
 525 {
 526         static const u64 direct_map_end = _PAGE_END(VA_BITS_MIN);
 527         phys_addr_t kernel_start = __pa_symbol(_stext);
 528         phys_addr_t kernel_end = __pa_symbol(__init_begin);
 529         phys_addr_t start, end;
 530         int flags = NO_EXEC_MAPPINGS;
 531         u64 i;
 532
 533         /*
 534          * Setting hierarchical PXNTable attributes on table entries covering
 535          * the linear region is only possible if it is guaranteed that no table
 536          * entries at any level are being shared between the linear region and
 537          * the vmalloc region. Check whether this is true for the PGD level, in
 538          * which case it is guaranteed to be true for all other levels as well.
 539          */
 540         BUILD_BUG_ON(pgd_index(direct_map_end - 1) == pgd_index(direct_map_end));
 541
 542         if (can_set_direct_map())
 543                 flags |= NO_BLOCK_MAPPINGS | NO_CONT_MAPPINGS;
 544
 545         /*
 546          * Take care not to create a writable alias for the
 547          * read-only text and rodata sections of the kernel image.
 548          * So temporarily mark them as NOMAP to skip mappings in
 549          * the following for-loop
 550          */
 551         memblock_mark_nomap(kernel_start, kernel_end - kernel_start);
 552
 553 #ifdef CONFIG_KEXEC_CORE
 554         if (crash_mem_map) {
 555                 if (defer_reserve_crashkernel())
 556                         flags |= NO_BLOCK_MAPPINGS | NO_CONT_MAPPINGS;
 557                 else if (crashk_res.end)
 558                         memblock_mark_nomap(crashk_res.start,
 559                             resource_size(&crashk_res));
 560         }
 561 #endif
 562
 563         /* map all the memory banks */
 564         for_each_mem_range(i, &start, &end) {
 565                 if (start >= end)
 566                         break;
 567                 /*
 568                  * The linear map must allow allocation tags reading/writing
 569                  * if MTE is present. Otherwise, it has the same attributes as
 570                  * PAGE_KERNEL.
 571                  */
 572                 __map_memblock(pgdp, start, end, pgprot_tagged(PAGE_KERNEL),
 573                                flags);
 574         }
 575
 576         /*
 577          * Map the linear alias of the [_stext, __init_begin) interval
 578          * as non-executable now, and remove the write permission in
 579          * mark_linear_text_alias_ro() below (which will be called after
 580          * alternative patching has completed). This makes the contents
 581          * of the region accessible to subsystems such as hibernate,
 582          * but protects it from inadvertent modification or execution.
 583          * Note that contiguous mappings cannot be remapped in this way,
 584          * so we should avoid them here.
 585          */
 586         __map_memblock(pgdp, kernel_start, kernel_end,
 587                        PAGE_KERNEL, NO_CONT_MAPPINGS);
 588         memblock_clear_nomap(kernel_start, kernel_end - kernel_start);
 589
 590         /*
 591          * Use page-level mappings here so that we can shrink the region
 592          * in page granularity and put back unused memory to buddy system
 593          * through /sys/kernel/kexec_crash_size interface.
 594          */
 595 #ifdef CONFIG_KEXEC_CORE
 596         if (crash_mem_map && !defer_reserve_crashkernel()) {
 597                 if (crashk_res.end) {
 598                         __map_memblock(pgdp, crashk_res.start,
 599                                        crashk_res.end + 1,
 600                                        PAGE_KERNEL,
 601                                        NO_BLOCK_MAPPINGS | NO_CONT_MAPPINGS);
 602                         memblock_clear_nomap(crashk_res.start,
 603                                              resource_size(&crashk_res));
 604                 }
 605         }
 606 #endif
 607 }
 608
 609 void mark_rodata_ro(void)
 610 {
 611         unsigned long section_size;
 612
 613         /*
 614          * mark .rodata as read only. Use __init_begin rather than __end_rodata
 615          * to cover NOTES and EXCEPTION_TABLE.
 616          */
 617         section_size = (unsigned long)__init_begin - (unsigned long)__start_rodata;
 618         update_mapping_prot(__pa_symbol(__start_rodata), (unsigned long)__start_rodata,
 619                             section_size, PAGE_KERNEL_RO);
 620
 621         debug_checkwx();
 622 }
 623
 624 static void __init map_kernel_segment(pgd_t *pgdp, void *va_start, void *va_end,
 625                                       pgprot_t prot, struct vm_struct *vma,
 626                                       int flags, unsigned long vm_flags)
 627 {
 628         phys_addr_t pa_start = __pa_symbol(va_start);
 629         unsigned long size = va_end - va_start;
 630
 631         BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(pa_start));
 632         BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(size));
 633
 634         __create_pgd_mapping(pgdp, pa_start, (unsigned long)va_start, size, prot,
 635                              early_pgtable_alloc, flags);
 636
 637         if (!(vm_flags & VM_NO_GUARD))
 638                 size += PAGE_SIZE;
 639
 640         vma->addr       = va_start;
 641         vma->phys_addr  = pa_start;
 642         vma->size       = size;
 643         vma->flags      = VM_MAP | vm_flags;
 644         vma->caller     = __builtin_return_address(0);
 645
 646         vm_area_add_early(vma);
 647 }
 648
 649 #ifdef CONFIG_UNMAP_KERNEL_AT_EL0
 650 static int __init map_entry_trampoline(void)
 651 {
 652         int i;
 653
 654         pgprot_t prot = rodata_enabled ? PAGE_KERNEL_ROX : PAGE_KERNEL_EXEC;
 655         phys_addr_t pa_start = __pa_symbol(__entry_tramp_text_start);
 656
 657         /* The trampoline is always mapped and can therefore be global */
 658         pgprot_val(prot) &= ~PTE_NG;
 659
 660         /* Map only the text into the trampoline page table */
 661         memset(tramp_pg_dir, 0, PGD_SIZE);
 662         __create_pgd_mapping(tramp_pg_dir, pa_start, TRAMP_VALIAS,
 663                              entry_tramp_text_size(), prot,
 664                              __pgd_pgtable_alloc, NO_BLOCK_MAPPINGS);
 665
 666         /* Map both the text and data into the kernel page table */
 667         for (i = 0; i < DIV_ROUND_UP(entry_tramp_text_size(), PAGE_SIZE); i++)
 668                 __set_fixmap(FIX_ENTRY_TRAMP_TEXT1 - i,
 669                              pa_start + i * PAGE_SIZE, prot);
 670
 671         if (IS_ENABLED(CONFIG_RELOCATABLE))
 672                 __set_fixmap(FIX_ENTRY_TRAMP_TEXT1 - i,
 673                              pa_start + i * PAGE_SIZE, PAGE_KERNEL_RO);
 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_EL1_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 static void __init create_idmap(void)
 765 {
 766         u64 start = __pa_symbol(__idmap_text_start);
 767         u64 size = __pa_symbol(__idmap_text_end) - start;
 768         pgd_t *pgd = idmap_pg_dir;
 769         u64 pgd_phys;
 770
 771         /* check if we need an additional level of translation */
 772         if (VA_BITS < 48 && idmap_t0sz < (64 - VA_BITS_MIN)) {
 773                 pgd_phys = early_pgtable_alloc(PAGE_SHIFT);
 774                 set_pgd(&idmap_pg_dir[start >> VA_BITS],
 775                         __pgd(pgd_phys | P4D_TYPE_TABLE));
 776                 pgd = __va(pgd_phys);
 777         }
 778         __create_pgd_mapping(pgd, start, start, size, PAGE_KERNEL_ROX,
 779                              early_pgtable_alloc, 0);
 780
 781         if (IS_ENABLED(CONFIG_UNMAP_KERNEL_AT_EL0)) {
 782                 extern u32 __idmap_kpti_flag;
 783                 u64 pa = __pa_symbol(&__idmap_kpti_flag);
 784
 785                 /*
 786                  * The KPTI G-to-nG conversion code needs a read-write mapping
 787                  * of its synchronization flag in the ID map.
 788                  */
 789                 __create_pgd_mapping(pgd, pa, pa, sizeof(u32), PAGE_KERNEL,
 790                                      early_pgtable_alloc, 0);
 791         }
 792 }
 793
 794 void __init paging_init(void)
 795 {
 796         pgd_t *pgdp = pgd_set_fixmap(__pa_symbol(swapper_pg_dir));
 797         extern pgd_t init_idmap_pg_dir[];
 798
 799         idmap_t0sz = 63UL - __fls(__pa_symbol(_end) | GENMASK(VA_BITS_MIN - 1, 0));
 800
 801         map_kernel(pgdp);
 802         map_mem(pgdp);
 803
 804         pgd_clear_fixmap();
 805
 806         cpu_replace_ttbr1(lm_alias(swapper_pg_dir), init_idmap_pg_dir);
 807         init_mm.pgd = swapper_pg_dir;
 808
 809         memblock_phys_free(__pa_symbol(init_pg_dir),
 810                            __pa_symbol(init_pg_end) - __pa_symbol(init_pg_dir));
 811
 812         memblock_allow_resize();
 813
 814         create_idmap();
 815 }
 816
 817 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
 818 static void free_hotplug_page_range(struct page *page, size_t size,
 819                                     struct vmem_altmap *altmap)
 820 {
 821         if (altmap) {
 822                 vmem_altmap_free(altmap, size >> PAGE_SHIFT);
 823         } else {
 824                 WARN_ON(PageReserved(page));
 825                 free_pages((unsigned long)page_address(page), get_order(size));
 826         }
 827 }
 828
 829 static void free_hotplug_pgtable_page(struct page *page)
 830 {
 831         free_hotplug_page_range(page, PAGE_SIZE, NULL);
 832 }
 833
 834 static bool pgtable_range_aligned(unsigned long start, unsigned long end,
 835                                   unsigned long floor, unsigned long ceiling,
 836                                   unsigned long mask)
 837 {
 838         start &= mask;
 839         if (start < floor)
 840                 return false;
 841
 842         if (ceiling) {
 843                 ceiling &= mask;
 844                 if (!ceiling)
 845                         return false;
 846         }
 847
 848         if (end - 1 > ceiling - 1)
 849                 return false;
 850         return true;
 851 }
 852
 853 static void unmap_hotplug_pte_range(pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
 854                                     unsigned long end, bool free_mapped,
 855                                     struct vmem_altmap *altmap)
 856 {
 857         pte_t *ptep, pte;
 858
 859         do {
 860                 ptep = pte_offset_kernel(pmdp, addr);
 861                 pte = READ_ONCE(*ptep);
 862                 if (pte_none(pte))
 863                         continue;
 864
 865                 WARN_ON(!pte_present(pte));
 866                 pte_clear(&init_mm, addr, ptep);
 867                 flush_tlb_kernel_range(addr, addr + PAGE_SIZE);
 868                 if (free_mapped)
 869                         free_hotplug_page_range(pte_page(pte),
 870                                                 PAGE_SIZE, altmap);
 871         } while (addr += PAGE_SIZE, addr < end);
 872 }
 873
 874 static void unmap_hotplug_pmd_range(pud_t *pudp, unsigned long addr,
 875                                     unsigned long end, bool free_mapped,
 876                                     struct vmem_altmap *altmap)
 877 {
 878         unsigned long next;
 879         pmd_t *pmdp, pmd;
 880
 881         do {
 882                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 883                 pmdp = pmd_offset(pudp, addr);
 884                 pmd = READ_ONCE(*pmdp);
 885                 if (pmd_none(pmd))
 886                         continue;
 887
 888                 WARN_ON(!pmd_present(pmd));
 889                 if (pmd_sect(pmd)) {
 890                         pmd_clear(pmdp);
 891
 892                         /*
 893                          * One TLBI should be sufficient here as the PMD_SIZE
 894                          * range is mapped with a single block entry.
 895                          */
 896                         flush_tlb_kernel_range(addr, addr + PAGE_SIZE);
 897                         if (free_mapped)
 898                                 free_hotplug_page_range(pmd_page(pmd),
 899                                                         PMD_SIZE, altmap);
 900                         continue;
 901                 }
 902                 WARN_ON(!pmd_table(pmd));
 903                 unmap_hotplug_pte_range(pmdp, addr, next, free_mapped, altmap);
 904         } while (addr = next, addr < end);
 905 }
 906
 907 static void unmap_hotplug_pud_range(p4d_t *p4dp, unsigned long addr,
 908                                     unsigned long end, bool free_mapped,
 909                                     struct vmem_altmap *altmap)
 910 {
 911         unsigned long next;
 912         pud_t *pudp, pud;
 913
 914         do {
 915                 next = pud_addr_end(addr, end);
 916                 pudp = pud_offset(p4dp, addr);
 917                 pud = READ_ONCE(*pudp);
 918                 if (pud_none(pud))
 919                         continue;
 920
 921                 WARN_ON(!pud_present(pud));
 922                 if (pud_sect(pud)) {
 923                         pud_clear(pudp);
 924
 925                         /*
 926                          * One TLBI should be sufficient here as the PUD_SIZE
 927                          * range is mapped with a single block entry.
 928                          */
 929                         flush_tlb_kernel_range(addr, addr + PAGE_SIZE);
 930                         if (free_mapped)
 931                                 free_hotplug_page_range(pud_page(pud),
 932                                                         PUD_SIZE, altmap);
 933                         continue;
 934                 }
 935                 WARN_ON(!pud_table(pud));
 936                 unmap_hotplug_pmd_range(pudp, addr, next, free_mapped, altmap);
 937         } while (addr = next, addr < end);
 938 }
 939
 940 static void unmap_hotplug_p4d_range(pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
 941                                     unsigned long end, bool free_mapped,
 942                                     struct vmem_altmap *altmap)
 943 {
 944         unsigned long next;
 945         p4d_t *p4dp, p4d;
 946
 947         do {
 948                 next = p4d_addr_end(addr, end);
 949                 p4dp = p4d_offset(pgdp, addr);
 950                 p4d = READ_ONCE(*p4dp);
 951                 if (p4d_none(p4d))
 952                         continue;
 953
 954                 WARN_ON(!p4d_present(p4d));
 955                 unmap_hotplug_pud_range(p4dp, addr, next, free_mapped, altmap);
 956         } while (addr = next, addr < end);
 957 }
 958
 959 static void unmap_hotplug_range(unsigned long addr, unsigned long end,
 960                                 bool free_mapped, struct vmem_altmap *altmap)
 961 {
 962         unsigned long next;
 963         pgd_t *pgdp, pgd;
 964
 965         /*
 966          * altmap can only be used as vmemmap mapping backing memory.
 967          * In case the backing memory itself is not being freed, then
 968          * altmap is irrelevant. Warn about this inconsistency when
 969          * encountered.
 970          */
 971         WARN_ON(!free_mapped && altmap);
 972
 973         do {
 974                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 975                 pgdp = pgd_offset_k(addr);
 976                 pgd = READ_ONCE(*pgdp);
 977                 if (pgd_none(pgd))
 978                         continue;
 979
 980                 WARN_ON(!pgd_present(pgd));
 981                 unmap_hotplug_p4d_range(pgdp, addr, next, free_mapped, altmap);
 982         } while (addr = next, addr < end);
 983 }
 984
 985 static void free_empty_pte_table(pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
 986                                  unsigned long end, unsigned long floor,
 987                                  unsigned long ceiling)
 988 {
 989         pte_t *ptep, pte;
 990         unsigned long i, start = addr;
 991
 992         do {
 993                 ptep = pte_offset_kernel(pmdp, addr);
 994                 pte = READ_ONCE(*ptep);
 995
 996                 /*
 997                  * This is just a sanity check here which verifies that
 998                  * pte clearing has been done by earlier unmap loops.
 999                  */
1000                 WARN_ON(!pte_none(pte));
1001         } while (addr += PAGE_SIZE, addr < end);
1002
1003         if (!pgtable_range_aligned(start, end, floor, ceiling, PMD_MASK))
1004                 return;
1005
1006         /*
1007          * Check whether we can free the pte page if the rest of the
1008          * entries are empty. Overlap with other regions have been
1009          * handled by the floor/ceiling check.
1010          */
1011         ptep = pte_offset_kernel(pmdp, 0UL);
1012         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++) {
1013                 if (!pte_none(READ_ONCE(ptep[i])))
1014                         return;
1015         }
1016
1017         pmd_clear(pmdp);
1018         __flush_tlb_kernel_pgtable(start);
1019         free_hotplug_pgtable_page(virt_to_page(ptep));
1020 }
1021
1022 static void free_empty_pmd_table(pud_t *pudp, unsigned long addr,
1023                                  unsigned long end, unsigned long floor,
1024                                  unsigned long ceiling)
1025 {
1026         pmd_t *pmdp, pmd;
1027         unsigned long i, next, start = addr;
1028
1029         do {
1030                 next = pmd_addr_end(addr, end);
1031                 pmdp = pmd_offset(pudp, addr);
1032                 pmd = READ_ONCE(*pmdp);
1033                 if (pmd_none(pmd))
1034                         continue;
1035
1036                 WARN_ON(!pmd_present(pmd) || !pmd_table(pmd) || pmd_sect(pmd));
1037                 free_empty_pte_table(pmdp, addr, next, floor, ceiling);
1038         } while (addr = next, addr < end);
1039
1040         if (CONFIG_PGTABLE_LEVELS <= 2)
1041                 return;
1042
1043         if (!pgtable_range_aligned(start, end, floor, ceiling, PUD_MASK))
1044                 return;
1045
1046         /*
1047          * Check whether we can free the pmd page if the rest of the
1048          * entries are empty. Overlap with other regions have been
1049          * handled by the floor/ceiling check.
1050          */
1051         pmdp = pmd_offset(pudp, 0UL);
1052         for (i = 0; i < PTRS_PER_PMD; i++) {
1053                 if (!pmd_none(READ_ONCE(pmdp[i])))
1054                         return;
1055         }
1056
1057         pud_clear(pudp);
1058         __flush_tlb_kernel_pgtable(start);
1059         free_hotplug_pgtable_page(virt_to_page(pmdp));
1060 }
1061
1062 static void free_empty_pud_table(p4d_t *p4dp, unsigned long addr,
1063                                  unsigned long end, unsigned long floor,
1064                                  unsigned long ceiling)
1065 {
1066         pud_t *pudp, pud;
1067         unsigned long i, next, start = addr;
1068
1069         do {
1070                 next = pud_addr_end(addr, end);
1071                 pudp = pud_offset(p4dp, addr);
1072                 pud = READ_ONCE(*pudp);
1073                 if (pud_none(pud))
1074                         continue;
1075
1076                 WARN_ON(!pud_present(pud) || !pud_table(pud) || pud_sect(pud));
1077                 free_empty_pmd_table(pudp, addr, next, floor, ceiling);
1078         } while (addr = next, addr < end);
1079
1080         if (CONFIG_PGTABLE_LEVELS <= 3)
1081                 return;
1082
1083         if (!pgtable_range_aligned(start, end, floor, ceiling, PGDIR_MASK))
1084                 return;
1085
1086         /*
1087          * Check whether we can free the pud page if the rest of the
1088          * entries are empty. Overlap with other regions have been
1089          * handled by the floor/ceiling check.
1090          */
1091         pudp = pud_offset(p4dp, 0UL);
1092         for (i = 0; i < PTRS_PER_PUD; i++) {
1093                 if (!pud_none(READ_ONCE(pudp[i])))
1094                         return;
1095         }
1096
1097         p4d_clear(p4dp);
1098         __flush_tlb_kernel_pgtable(start);
1099         free_hotplug_pgtable_page(virt_to_page(pudp));
1100 }
1101
1102 static void free_empty_p4d_table(pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
1103                                  unsigned long end, unsigned long floor,
1104                                  unsigned long ceiling)
1105 {
1106         unsigned long next;
1107         p4d_t *p4dp, p4d;
1108
1109         do {
1110                 next = p4d_addr_end(addr, end);
1111                 p4dp = p4d_offset(pgdp, addr);
1112                 p4d = READ_ONCE(*p4dp);
1113                 if (p4d_none(p4d))
1114                         continue;
1115
1116                 WARN_ON(!p4d_present(p4d));
1117                 free_empty_pud_table(p4dp, addr, next, floor, ceiling);
1118         } while (addr = next, addr < end);
1119 }
1120
1121 static void free_empty_tables(unsigned long addr, unsigned long end,
1122                               unsigned long floor, unsigned long ceiling)
1123 {
1124         unsigned long next;
1125         pgd_t *pgdp, pgd;
1126
1127         do {
1128                 next = pgd_addr_end(addr, end);
1129                 pgdp = pgd_offset_k(addr);
1130                 pgd = READ_ONCE(*pgdp);
1131                 if (pgd_none(pgd))
1132                         continue;
1133
1134                 WARN_ON(!pgd_present(pgd));
1135                 free_empty_p4d_table(pgdp, addr, next, floor, ceiling);
1136         } while (addr = next, addr < end);
1137 }
1138 #endif
1139
1140 void __meminit vmemmap_set_pmd(pmd_t *pmdp, void *p, int node,
1141                                unsigned long addr, unsigned long next)
1142 {
1143         pmd_set_huge(pmdp, __pa(p), __pgprot(PROT_SECT_NORMAL));
1144 }
1145
1146 int __meminit vmemmap_check_pmd(pmd_t *pmdp, int node,
1147                                 unsigned long addr, unsigned long next)
1148 {
1149         vmemmap_verify((pte_t *)pmdp, node, addr, next);
1150         return 1;
1151 }
1152
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
1158         if (!IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_4K_PAGES))
1159                 return vmemmap_populate_basepages(start, end, node, altmap);
1160         else
1161                 return vmemmap_populate_hugepages(start, end, node, altmap);
1162 }
1163
1164 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1165 void vmemmap_free(unsigned long start, unsigned long end,
1166                 struct vmem_altmap *altmap)
1167 {
1168         WARN_ON((start < VMEMMAP_START) || (end > VMEMMAP_END));
1169
1170         unmap_hotplug_range(start, end, true, altmap);
1171         free_empty_tables(start, end, VMEMMAP_START, VMEMMAP_END);
1172 }
1173 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
1174
1175 static inline pud_t *fixmap_pud(unsigned long addr)
1176 {
1177         pgd_t *pgdp = pgd_offset_k(addr);
1178         p4d_t *p4dp = p4d_offset(pgdp, addr);
1179         p4d_t p4d = READ_ONCE(*p4dp);
1180
1181         BUG_ON(p4d_none(p4d) || p4d_bad(p4d));
1182
1183         return pud_offset_kimg(p4dp, addr);
1184 }
1185
1186 static inline pmd_t *fixmap_pmd(unsigned long addr)
1187 {
1188         pud_t *pudp = fixmap_pud(addr);
1189         pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
1190
1191         BUG_ON(pud_none(pud) || pud_bad(pud));
1192
1193         return pmd_offset_kimg(pudp, addr);
1194 }
1195
1196 static inline pte_t *fixmap_pte(unsigned long addr)
1197 {
1198         return &bm_pte[pte_index(addr)];
1199 }
1200
1201 /*
1202  * The p*d_populate functions call virt_to_phys implicitly so they can't be used
1203  * directly on kernel symbols (bm_p*d). This function is called too early to use
1204  * lm_alias so __p*d_populate functions must be used to populate with the
1205  * physical address from __pa_symbol.
1206  */
1207 void __init early_fixmap_init(void)
1208 {
1209         pgd_t *pgdp;
1210         p4d_t *p4dp, p4d;
1211         pud_t *pudp;
1212         pmd_t *pmdp;
1213         unsigned long addr = FIXADDR_START;
1214
1215         pgdp = pgd_offset_k(addr);
1216         p4dp = p4d_offset(pgdp, addr);
1217         p4d = READ_ONCE(*p4dp);
1218         if (CONFIG_PGTABLE_LEVELS > 3 &&
1219             !(p4d_none(p4d) || p4d_page_paddr(p4d) == __pa_symbol(bm_pud))) {
1220                 /*
1221                  * We only end up here if the kernel mapping and the fixmap
1222                  * share the top level pgd entry, which should only happen on
1223                  * 16k/4 levels configurations.
1224                  */
1225                 BUG_ON(!IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_16K_PAGES));
1226                 pudp = pud_offset_kimg(p4dp, addr);
1227         } else {
1228                 if (p4d_none(p4d))
1229                         __p4d_populate(p4dp, __pa_symbol(bm_pud), P4D_TYPE_TABLE);
1230                 pudp = fixmap_pud(addr);
1231         }
1232         if (pud_none(READ_ONCE(*pudp)))
1233                 __pud_populate(pudp, __pa_symbol(bm_pmd), PUD_TYPE_TABLE);
1234         pmdp = fixmap_pmd(addr);
1235         __pmd_populate(pmdp, __pa_symbol(bm_pte), PMD_TYPE_TABLE);
1236
1237         /*
1238          * The boot-ioremap range spans multiple pmds, for which
1239          * we are not prepared:
1240          */
1241         BUILD_BUG_ON((__fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN) >> PMD_SHIFT)
1242                      != (__fix_to_virt(FIX_BTMAP_END) >> PMD_SHIFT));
1243
1244         if ((pmdp != fixmap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN)))
1245              || pmdp != fixmap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_END))) {
1246                 WARN_ON(1);
1247                 pr_warn("pmdp %p != %p, %p\n",
1248                         pmdp, fixmap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN)),
1249                         fixmap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_END)));
1250                 pr_warn("fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN): %08lx\n",
1251                         fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN));
1252                 pr_warn("fix_to_virt(FIX_BTMAP_END):   %08lx\n",
1253                         fix_to_virt(FIX_BTMAP_END));
1254
1255                 pr_warn("FIX_BTMAP_END:       %d\n", FIX_BTMAP_END);
1256                 pr_warn("FIX_BTMAP_BEGIN:     %d\n", FIX_BTMAP_BEGIN);
1257         }
1258 }
1259
1260 /*
1261  * Unusually, this is also called in IRQ context (ghes_iounmap_irq) so if we
1262  * ever need to use IPIs for TLB broadcasting, then we're in trouble here.
1263  */
1264 void __set_fixmap(enum fixed_addresses idx,
1265                                phys_addr_t phys, pgprot_t flags)
1266 {
1267         unsigned long addr = __fix_to_virt(idx);
1268         pte_t *ptep;
1269
1270         BUG_ON(idx <= FIX_HOLE || idx >= __end_of_fixed_addresses);
1271
1272         ptep = fixmap_pte(addr);
1273
1274         if (pgprot_val(flags)) {
1275                 set_pte(ptep, pfn_pte(phys >> PAGE_SHIFT, flags));
1276         } else {
1277                 pte_clear(&init_mm, addr, ptep);
1278                 flush_tlb_kernel_range(addr, addr+PAGE_SIZE);
1279         }
1280 }
1281
1282 void *__init fixmap_remap_fdt(phys_addr_t dt_phys, int *size, pgprot_t prot)
1283 {
1284         const u64 dt_virt_base = __fix_to_virt(FIX_FDT);
1285         int offset;
1286         void *dt_virt;
1287
1288         /*
1289          * Check whether the physical FDT address is set and meets the minimum
1290          * alignment requirement. Since we are relying on MIN_FDT_ALIGN to be
1291          * at least 8 bytes so that we can always access the magic and size
1292          * fields of the FDT header after mapping the first chunk, double check
1293          * here if that is indeed the case.
1294          */
1295         BUILD_BUG_ON(MIN_FDT_ALIGN < 8);
1296         if (!dt_phys || dt_phys % MIN_FDT_ALIGN)
1297                 return NULL;
1298
1299         /*
1300          * Make sure that the FDT region can be mapped without the need to
1301          * allocate additional translation table pages, so that it is safe
1302          * to call create_mapping_noalloc() this early.
1303          *
1304          * On 64k pages, the FDT will be mapped using PTEs, so we need to
1305          * be in the same PMD as the rest of the fixmap.
1306          * On 4k pages, we'll use section mappings for the FDT so we only
1307          * have to be in the same PUD.
1308          */
1309         BUILD_BUG_ON(dt_virt_base % SZ_2M);
1310
1311         BUILD_BUG_ON(__fix_to_virt(FIX_FDT_END) >> SWAPPER_TABLE_SHIFT !=
1312                      __fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN) >> SWAPPER_TABLE_SHIFT);
1313
1314         offset = dt_phys % SWAPPER_BLOCK_SIZE;
1315         dt_virt = (void *)dt_virt_base + offset;
1316
1317         /* map the first chunk so we can read the size from the header */
1318         create_mapping_noalloc(round_down(dt_phys, SWAPPER_BLOCK_SIZE),
1319                         dt_virt_base, SWAPPER_BLOCK_SIZE, prot);
1320
1321         if (fdt_magic(dt_virt) != FDT_MAGIC)
1322                 return NULL;
1323
1324         *size = fdt_totalsize(dt_virt);
1325         if (*size > MAX_FDT_SIZE)
1326                 return NULL;
1327
1328         if (offset + *size > SWAPPER_BLOCK_SIZE)
1329                 create_mapping_noalloc(round_down(dt_phys, SWAPPER_BLOCK_SIZE), dt_virt_base,
1330                                round_up(offset + *size, SWAPPER_BLOCK_SIZE), prot);
1331
1332         return dt_virt;
1333 }
1334
1335 int pud_set_huge(pud_t *pudp, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
1336 {
1337         pud_t new_pud = pfn_pud(__phys_to_pfn(phys), mk_pud_sect_prot(prot));
1338
1339         /* Only allow permission changes for now */
1340         if (!pgattr_change_is_safe(READ_ONCE(pud_val(*pudp)),
1341                                    pud_val(new_pud)))
1342                 return 0;
1343
1344         VM_BUG_ON(phys & ~PUD_MASK);
1345         set_pud(pudp, new_pud);
1346         return 1;
1347 }
1348
1349 int pmd_set_huge(pmd_t *pmdp, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
1350 {
1351         pmd_t new_pmd = pfn_pmd(__phys_to_pfn(phys), mk_pmd_sect_prot(prot));
1352
1353         /* Only allow permission changes for now */
1354         if (!pgattr_change_is_safe(READ_ONCE(pmd_val(*pmdp)),
1355                                    pmd_val(new_pmd)))
1356                 return 0;
1357
1358         VM_BUG_ON(phys & ~PMD_MASK);
1359         set_pmd(pmdp, new_pmd);
1360         return 1;
1361 }
1362
1363 int pud_clear_huge(pud_t *pudp)
1364 {
1365         if (!pud_sect(READ_ONCE(*pudp)))
1366                 return 0;
1367         pud_clear(pudp);
1368         return 1;
1369 }
1370
1371 int pmd_clear_huge(pmd_t *pmdp)
1372 {
1373         if (!pmd_sect(READ_ONCE(*pmdp)))
1374                 return 0;
1375         pmd_clear(pmdp);
1376         return 1;
1377 }
1378
1379 int pmd_free_pte_page(pmd_t *pmdp, unsigned long addr)
1380 {
1381         pte_t *table;
1382         pmd_t pmd;
1383
1384         pmd = READ_ONCE(*pmdp);
1385
1386         if (!pmd_table(pmd)) {
1387                 VM_WARN_ON(1);
1388                 return 1;
1389         }
1390
1391         table = pte_offset_kernel(pmdp, addr);
1392         pmd_clear(pmdp);
1393         __flush_tlb_kernel_pgtable(addr);
1394         pte_free_kernel(NULL, table);
1395         return 1;
1396 }
1397
1398 int pud_free_pmd_page(pud_t *pudp, unsigned long addr)
1399 {
1400         pmd_t *table;
1401         pmd_t *pmdp;
1402         pud_t pud;
1403         unsigned long next, end;
1404
1405         pud = READ_ONCE(*pudp);
1406
1407         if (!pud_table(pud)) {
1408                 VM_WARN_ON(1);
1409                 return 1;
1410         }
1411
1412         table = pmd_offset(pudp, addr);
1413         pmdp = table;
1414         next = addr;
1415         end = addr + PUD_SIZE;
1416         do {
1417                 pmd_free_pte_page(pmdp, next);
1418         } while (pmdp++, next += PMD_SIZE, next != end);
1419
1420         pud_clear(pudp);
1421         __flush_tlb_kernel_pgtable(addr);
1422         pmd_free(NULL, table);
1423         return 1;
1424 }
1425
1426 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1427 static void __remove_pgd_mapping(pgd_t *pgdir, unsigned long start, u64 size)
1428 {
1429         unsigned long end = start + size;
1430
1431         WARN_ON(pgdir != init_mm.pgd);
1432         WARN_ON((start < PAGE_OFFSET) || (end > PAGE_END));
1433
1434         unmap_hotplug_range(start, end, false, NULL);
1435         free_empty_tables(start, end, PAGE_OFFSET, PAGE_END);
1436 }
1437
1438 struct range arch_get_mappable_range(void)
1439 {
1440         struct range mhp_range;
1441         u64 start_linear_pa = __pa(_PAGE_OFFSET(vabits_actual));
1442         u64 end_linear_pa = __pa(PAGE_END - 1);
1443
1444         if (IS_ENABLED(CONFIG_RANDOMIZE_BASE)) {
1445                 /*
1446                  * Check for a wrap, it is possible because of randomized linear
1447                  * mapping the start physical address is actually bigger than
1448                  * the end physical address. In this case set start to zero
1449                  * because [0, end_linear_pa] range must still be able to cover
1450                  * all addressable physical addresses.
1451                  */
1452                 if (start_linear_pa > end_linear_pa)
1453                         start_linear_pa = 0;
1454         }
1455
1456         WARN_ON(start_linear_pa > end_linear_pa);
1457
1458         /*
1459          * Linear mapping region is the range [PAGE_OFFSET..(PAGE_END - 1)]
1460          * accommodating both its ends but excluding PAGE_END. Max physical
1461          * range which can be mapped inside this linear mapping range, must
1462          * also be derived from its end points.
1463          */
1464         mhp_range.start = start_linear_pa;
1465         mhp_range.end =  end_linear_pa;
1466
1467         return mhp_range;
1468 }
1469
1470 int arch_add_memory(int nid, u64 start, u64 size,
1471                     struct mhp_params *params)
1472 {
1473         int ret, flags = NO_EXEC_MAPPINGS;
1474
1475         VM_BUG_ON(!mhp_range_allowed(start, size, true));
1476
1477         if (can_set_direct_map())
1478                 flags |= NO_BLOCK_MAPPINGS | NO_CONT_MAPPINGS;
1479
1480         __create_pgd_mapping(swapper_pg_dir, start, __phys_to_virt(start),
1481                              size, params->pgprot, __pgd_pgtable_alloc,
1482                              flags);
1483
1484         memblock_clear_nomap(start, size);
1485
1486         ret = __add_pages(nid, start >> PAGE_SHIFT, size >> PAGE_SHIFT,
1487                            params);
1488         if (ret)
1489                 __remove_pgd_mapping(swapper_pg_dir,
1490                                      __phys_to_virt(start), size);
1491         else {
1492                 max_pfn = PFN_UP(start + size);
1493                 max_low_pfn = max_pfn;
1494         }
1495
1496         return ret;
1497 }
1498
1499 void arch_remove_memory(u64 start, u64 size, struct vmem_altmap *altmap)
1500 {
1501         unsigned long start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
1502         unsigned long nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
1503
1504         __remove_pages(start_pfn, nr_pages, altmap);
1505         __remove_pgd_mapping(swapper_pg_dir, __phys_to_virt(start), size);
1506 }
1507
1508 /*
1509  * This memory hotplug notifier helps prevent boot memory from being
1510  * inadvertently removed as it blocks pfn range offlining process in
1511  * __offline_pages(). Hence this prevents both offlining as well as
1512  * removal process for boot memory which is initially always online.
1513  * In future if and when boot memory could be removed, this notifier
1514  * should be dropped and free_hotplug_page_range() should handle any
1515  * reserved pages allocated during boot.
1516  */
1517 static int prevent_bootmem_remove_notifier(struct notifier_block *nb,
1518                                            unsigned long action, void *data)
1519 {
1520         struct mem_section *ms;
1521         struct memory_notify *arg = data;
1522         unsigned long end_pfn = arg->start_pfn + arg->nr_pages;
1523         unsigned long pfn = arg->start_pfn;
1524
1525         if ((action != MEM_GOING_OFFLINE) && (action != MEM_OFFLINE))
1526                 return NOTIFY_OK;
1527
1528         for (; pfn < end_pfn; pfn += PAGES_PER_SECTION) {
1529                 unsigned long start = PFN_PHYS(pfn);
1530                 unsigned long end = start + (1UL << PA_SECTION_SHIFT);
1531
1532                 ms = __pfn_to_section(pfn);
1533                 if (!early_section(ms))
1534                         continue;
1535
1536                 if (action == MEM_GOING_OFFLINE) {
1537                         /*
1538                          * Boot memory removal is not supported. Prevent
1539                          * it via blocking any attempted offline request
1540                          * for the boot memory and just report it.
1541                          */
1542                         pr_warn("Boot memory [%lx %lx] offlining attempted\n", start, end);
1543                         return NOTIFY_BAD;
1544                 } else if (action == MEM_OFFLINE) {
1545                         /*
1546                          * This should have never happened. Boot memory
1547                          * offlining should have been prevented by this
1548                          * very notifier. Probably some memory removal
1549                          * procedure might have changed which would then
1550                          * require further debug.
1551                          */
1552                         pr_err("Boot memory [%lx %lx] offlined\n", start, end);
1553
1554                         /*
1555                          * Core memory hotplug does not process a return
1556                          * code from the notifier for MEM_OFFLINE events.
1557                          * The error condition has been reported. Return
1558                          * from here as if ignored.
1559                          */
1560                         return NOTIFY_DONE;
1561                 }
1562         }
1563         return NOTIFY_OK;
1564 }
1565
1566 static struct notifier_block prevent_bootmem_remove_nb = {
1567         .notifier_call = prevent_bootmem_remove_notifier,
1568 };
1569
1570 /*
1571  * This ensures that boot memory sections on the platform are online
1572  * from early boot. Memory sections could not be prevented from being
1573  * offlined, unless for some reason they are not online to begin with.
1574  * This helps validate the basic assumption on which the above memory
1575  * event notifier works to prevent boot memory section offlining and
1576  * its possible removal.
1577  */
1578 static void validate_bootmem_online(void)
1579 {
1580         phys_addr_t start, end, addr;
1581         struct mem_section *ms;
1582         u64 i;
1583
1584         /*
1585          * Scanning across all memblock might be expensive
1586          * on some big memory systems. Hence enable this
1587          * validation only with DEBUG_VM.
1588          */
1589         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM))
1590                 return;
1591
1592         for_each_mem_range(i, &start, &end) {
1593                 for (addr = start; addr < end; addr += (1UL << PA_SECTION_SHIFT)) {
1594                         ms = __pfn_to_section(PHYS_PFN(addr));
1595
1596                         /*
1597                          * All memory ranges in the system at this point
1598                          * should have been marked as early sections.
1599                          */
1600                         WARN_ON(!early_section(ms));
1601
1602                         /*
1603                          * Memory notifier mechanism here to prevent boot
1604                          * memory offlining depends on the fact that each
1605                          * early section memory on the system is initially
1606                          * online. Otherwise a given memory section which
1607                          * is already offline will be overlooked and can
1608                          * be removed completely. Call out such sections.
1609                          */
1610                         if (!online_section(ms))
1611                                 pr_err("Boot memory [%llx %llx] is offline, can be removed\n",
1612                                         addr, addr + (1UL << PA_SECTION_SHIFT));
1613                 }
1614         }
1615 }
1616
1617 static int __init prevent_bootmem_remove_init(void)
1618 {
1619         int ret = 0;
1620
1621         if (!IS_ENABLED(CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE))
1622                 return ret;
1623
1624         validate_bootmem_online();
1625         ret = register_memory_notifier(&prevent_bootmem_remove_nb);
1626         if (ret)
1627                 pr_err("%s: Notifier registration failed %d\n", __func__, ret);
1628
1629         return ret;
1630 }
1631 early_initcall(prevent_bootmem_remove_init);
1632 #endif