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 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 (!pte_valid(__pte(old)) || !pte_valid(__pte(new)))
 146                 return true;
 147
 148         /* A live entry's pfn should not change */
 149         if (pte_pfn(__pte(old)) != pte_pfn(__pte(new)))
 150                 return false;
 151
 152         /* live contiguous mappings may not be manipulated at all */
 153         if ((old | new) & PTE_CONT)
 154                 return false;
 155
 156         /* Transitioning from Non-Global to Global is unsafe */
 157         if (old & ~new & PTE_NG)
 158                 return false;
 159
 160         /*
 161          * Changing the memory type between Normal and Normal-Tagged is safe
 162          * since Tagged is considered a permission attribute from the
 163          * mismatched attribute aliases perspective.
 164          */
 165         if (((old & PTE_ATTRINDX_MASK) == PTE_ATTRINDX(MT_NORMAL) ||
 166              (old & PTE_ATTRINDX_MASK) == PTE_ATTRINDX(MT_NORMAL_TAGGED)) &&
 167             ((new & PTE_ATTRINDX_MASK) == PTE_ATTRINDX(MT_NORMAL) ||
 168              (new & PTE_ATTRINDX_MASK) == PTE_ATTRINDX(MT_NORMAL_TAGGED)))
 169                 mask |= PTE_ATTRINDX_MASK;
 170
 171         return ((old ^ new) & ~mask) == 0;
 172 }
 173
 174 static void init_pte(pmd_t *pmdp, unsigned long addr, unsigned long end,
 175                      phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
 176 {
 177         pte_t *ptep;
 178
 179         ptep = pte_set_fixmap_offset(pmdp, addr);
 180         do {
 181                 pte_t old_pte = READ_ONCE(*ptep);
 182
 183                 set_pte(ptep, pfn_pte(__phys_to_pfn(phys), prot));
 184
 185                 /*
 186                  * After the PTE entry has been populated once, we
 187                  * only allow updates to the permission attributes.
 188                  */
 189                 BUG_ON(!pgattr_change_is_safe(pte_val(old_pte),
 190                                               READ_ONCE(pte_val(*ptep))));
 191
 192                 phys += PAGE_SIZE;
 193         } while (ptep++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
 194
 195         pte_clear_fixmap();
 196 }
 197
 198 static void alloc_init_cont_pte(pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
 199                                 unsigned long end, phys_addr_t phys,
 200                                 pgprot_t prot,
 201                                 phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int),
 202                                 int flags)
 203 {
 204         unsigned long next;
 205         pmd_t pmd = READ_ONCE(*pmdp);
 206
 207         BUG_ON(pmd_sect(pmd));
 208         if (pmd_none(pmd)) {
 209                 pmdval_t pmdval = PMD_TYPE_TABLE | PMD_TABLE_UXN;
 210                 phys_addr_t pte_phys;
 211
 212                 if (flags & NO_EXEC_MAPPINGS)
 213                         pmdval |= PMD_TABLE_PXN;
 214                 BUG_ON(!pgtable_alloc);
 215                 pte_phys = pgtable_alloc(PAGE_SHIFT);
 216                 __pmd_populate(pmdp, pte_phys, pmdval);
 217                 pmd = READ_ONCE(*pmdp);
 218         }
 219         BUG_ON(pmd_bad(pmd));
 220
 221         do {
 222                 pgprot_t __prot = prot;
 223
 224                 next = pte_cont_addr_end(addr, end);
 225
 226                 /* use a contiguous mapping if the range is suitably aligned */
 227                 if ((((addr | next | phys) & ~CONT_PTE_MASK) == 0) &&
 228                     (flags & NO_CONT_MAPPINGS) == 0)
 229                         __prot = __pgprot(pgprot_val(prot) | PTE_CONT);
 230
 231                 init_pte(pmdp, addr, next, phys, __prot);
 232
 233                 phys += next - addr;
 234         } while (addr = next, addr != end);
 235 }
 236
 237 static void init_pmd(pud_t *pudp, unsigned long addr, unsigned long end,
 238                      phys_addr_t phys, pgprot_t prot,
 239                      phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int), int flags)
 240 {
 241         unsigned long next;
 242         pmd_t *pmdp;
 243
 244         pmdp = pmd_set_fixmap_offset(pudp, addr);
 245         do {
 246                 pmd_t old_pmd = READ_ONCE(*pmdp);
 247
 248                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 249
 250                 /* try section mapping first */
 251                 if (((addr | next | phys) & ~PMD_MASK) == 0 &&
 252                     (flags & NO_BLOCK_MAPPINGS) == 0) {
 253                         pmd_set_huge(pmdp, phys, prot);
 254
 255                         /*
 256                          * After the PMD entry has been populated once, we
 257                          * only allow updates to the permission attributes.
 258                          */
 259                         BUG_ON(!pgattr_change_is_safe(pmd_val(old_pmd),
 260                                                       READ_ONCE(pmd_val(*pmdp))));
 261                 } else {
 262                         alloc_init_cont_pte(pmdp, addr, next, phys, prot,
 263                                             pgtable_alloc, flags);
 264
 265                         BUG_ON(pmd_val(old_pmd) != 0 &&
 266                                pmd_val(old_pmd) != READ_ONCE(pmd_val(*pmdp)));
 267                 }
 268                 phys += next - addr;
 269         } while (pmdp++, addr = next, addr != end);
 270
 271         pmd_clear_fixmap();
 272 }
 273
 274 static void alloc_init_cont_pmd(pud_t *pudp, unsigned long addr,
 275                                 unsigned long end, phys_addr_t phys,
 276                                 pgprot_t prot,
 277                                 phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int), int flags)
 278 {
 279         unsigned long next;
 280         pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
 281
 282         /*
 283          * Check for initial section mappings in the pgd/pud.
 284          */
 285         BUG_ON(pud_sect(pud));
 286         if (pud_none(pud)) {
 287                 pudval_t pudval = PUD_TYPE_TABLE | PUD_TABLE_UXN;
 288                 phys_addr_t pmd_phys;
 289
 290                 if (flags & NO_EXEC_MAPPINGS)
 291                         pudval |= PUD_TABLE_PXN;
 292                 BUG_ON(!pgtable_alloc);
 293                 pmd_phys = pgtable_alloc(PMD_SHIFT);
 294                 __pud_populate(pudp, pmd_phys, pudval);
 295                 pud = READ_ONCE(*pudp);
 296         }
 297         BUG_ON(pud_bad(pud));
 298
 299         do {
 300                 pgprot_t __prot = prot;
 301
 302                 next = pmd_cont_addr_end(addr, end);
 303
 304                 /* use a contiguous mapping if the range is suitably aligned */
 305                 if ((((addr | next | phys) & ~CONT_PMD_MASK) == 0) &&
 306                     (flags & NO_CONT_MAPPINGS) == 0)
 307                         __prot = __pgprot(pgprot_val(prot) | PTE_CONT);
 308
 309                 init_pmd(pudp, addr, next, phys, __prot, pgtable_alloc, flags);
 310
 311                 phys += next - addr;
 312         } while (addr = next, addr != end);
 313 }
 314
 315 static void alloc_init_pud(pgd_t *pgdp, unsigned long addr, unsigned long end,
 316                            phys_addr_t phys, pgprot_t prot,
 317                            phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int),
 318                            int flags)
 319 {
 320         unsigned long next;
 321         pud_t *pudp;
 322         p4d_t *p4dp = p4d_offset(pgdp, addr);
 323         p4d_t p4d = READ_ONCE(*p4dp);
 324
 325         if (p4d_none(p4d)) {
 326                 p4dval_t p4dval = P4D_TYPE_TABLE | P4D_TABLE_UXN;
 327                 phys_addr_t pud_phys;
 328
 329                 if (flags & NO_EXEC_MAPPINGS)
 330                         p4dval |= P4D_TABLE_PXN;
 331                 BUG_ON(!pgtable_alloc);
 332                 pud_phys = pgtable_alloc(PUD_SHIFT);
 333                 __p4d_populate(p4dp, pud_phys, p4dval);
 334                 p4d = READ_ONCE(*p4dp);
 335         }
 336         BUG_ON(p4d_bad(p4d));
 337
 338         pudp = pud_set_fixmap_offset(p4dp, addr);
 339         do {
 340                 pud_t old_pud = READ_ONCE(*pudp);
 341
 342                 next = pud_addr_end(addr, end);
 343
 344                 /*
 345                  * For 4K granule only, attempt to put down a 1GB block
 346                  */
 347                 if (pud_sect_supported() &&
 348                    ((addr | next | phys) & ~PUD_MASK) == 0 &&
 349                     (flags & NO_BLOCK_MAPPINGS) == 0) {
 350                         pud_set_huge(pudp, phys, prot);
 351
 352                         /*
 353                          * After the PUD entry has been populated once, we
 354                          * only allow updates to the permission attributes.
 355                          */
 356                         BUG_ON(!pgattr_change_is_safe(pud_val(old_pud),
 357                                                       READ_ONCE(pud_val(*pudp))));
 358                 } else {
 359                         alloc_init_cont_pmd(pudp, addr, next, phys, prot,
 360                                             pgtable_alloc, flags);
 361
 362                         BUG_ON(pud_val(old_pud) != 0 &&
 363                                pud_val(old_pud) != READ_ONCE(pud_val(*pudp)));
 364                 }
 365                 phys += next - addr;
 366         } while (pudp++, addr = next, addr != end);
 367
 368         pud_clear_fixmap();
 369 }
 370
 371 static void __create_pgd_mapping_locked(pgd_t *pgdir, phys_addr_t phys,
 372                                         unsigned long virt, phys_addr_t size,
 373                                         pgprot_t prot,
 374                                         phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int),
 375                                         int flags)
 376 {
 377         unsigned long addr, end, next;
 378         pgd_t *pgdp = pgd_offset_pgd(pgdir, virt);
 379
 380         /*
 381          * If the virtual and physical address don't have the same offset
 382          * within a page, we cannot map the region as the caller expects.
 383          */
 384         if (WARN_ON((phys ^ virt) & ~PAGE_MASK))
 385                 return;
 386
 387         phys &= PAGE_MASK;
 388         addr = virt & PAGE_MASK;
 389         end = PAGE_ALIGN(virt + size);
 390
 391         do {
 392                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 393                 alloc_init_pud(pgdp, addr, next, phys, prot, pgtable_alloc,
 394                                flags);
 395                 phys += next - addr;
 396         } while (pgdp++, addr = next, addr != end);
 397 }
 398
 399 static void __create_pgd_mapping(pgd_t *pgdir, phys_addr_t phys,
 400                                  unsigned long virt, phys_addr_t size,
 401                                  pgprot_t prot,
 402                                  phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int),
 403                                  int flags)
 404 {
 405         mutex_lock(&fixmap_lock);
 406         __create_pgd_mapping_locked(pgdir, phys, virt, size, prot,
 407                                     pgtable_alloc, flags);
 408         mutex_unlock(&fixmap_lock);
 409 }
 410
 411 #ifdef CONFIG_UNMAP_KERNEL_AT_EL0
 412 extern __alias(__create_pgd_mapping_locked)
 413 void create_kpti_ng_temp_pgd(pgd_t *pgdir, phys_addr_t phys, unsigned long virt,
 414                              phys_addr_t size, pgprot_t prot,
 415                              phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int), int flags);
 416 #endif
 417
 418 static phys_addr_t __pgd_pgtable_alloc(int shift)
 419 {
 420         void *ptr = (void *)__get_free_page(GFP_PGTABLE_KERNEL);
 421         BUG_ON(!ptr);
 422
 423         /* Ensure the zeroed page is visible to the page table walker */
 424         dsb(ishst);
 425         return __pa(ptr);
 426 }
 427
 428 static phys_addr_t pgd_pgtable_alloc(int shift)
 429 {
 430         phys_addr_t pa = __pgd_pgtable_alloc(shift);
 431
 432         /*
 433          * Call proper page table ctor in case later we need to
 434          * call core mm functions like apply_to_page_range() on
 435          * this pre-allocated page table.
 436          *
 437          * We don't select ARCH_ENABLE_SPLIT_PMD_PTLOCK if pmd is
 438          * folded, and if so pgtable_pmd_page_ctor() becomes nop.
 439          */
 440         if (shift == PAGE_SHIFT)
 441                 BUG_ON(!pgtable_pte_page_ctor(phys_to_page(pa)));
 442         else if (shift == PMD_SHIFT)
 443                 BUG_ON(!pgtable_pmd_page_ctor(phys_to_page(pa)));
 444
 445         return pa;
 446 }
 447
 448 /*
 449  * This function can only be used to modify existing table entries,
 450  * without allocating new levels of table. Note that this permits the
 451  * creation of new section or page entries.
 452  */
 453 static void __init create_mapping_noalloc(phys_addr_t phys, unsigned long virt,
 454                                   phys_addr_t size, pgprot_t prot)
 455 {
 456         if ((virt >= PAGE_END) && (virt < VMALLOC_START)) {
 457                 pr_warn("BUG: not creating mapping for %pa at 0x%016lx - outside kernel range\n",
 458                         &phys, virt);
 459                 return;
 460         }
 461         __create_pgd_mapping(init_mm.pgd, phys, virt, size, prot, NULL,
 462                              NO_CONT_MAPPINGS);
 463 }
 464
 465 void __init create_pgd_mapping(struct mm_struct *mm, phys_addr_t phys,
 466                                unsigned long virt, phys_addr_t size,
 467                                pgprot_t prot, bool page_mappings_only)
 468 {
 469         int flags = 0;
 470
 471         BUG_ON(mm == &init_mm);
 472
 473         if (page_mappings_only)
 474                 flags = NO_BLOCK_MAPPINGS | NO_CONT_MAPPINGS;
 475
 476         __create_pgd_mapping(mm->pgd, phys, virt, size, prot,
 477                              pgd_pgtable_alloc, flags);
 478 }
 479
 480 static void update_mapping_prot(phys_addr_t phys, unsigned long virt,
 481                                 phys_addr_t size, pgprot_t prot)
 482 {
 483         if ((virt >= PAGE_END) && (virt < VMALLOC_START)) {
 484                 pr_warn("BUG: not updating mapping for %pa at 0x%016lx - outside kernel range\n",
 485                         &phys, virt);
 486                 return;
 487         }
 488
 489         __create_pgd_mapping(init_mm.pgd, phys, virt, size, prot, NULL,
 490                              NO_CONT_MAPPINGS);
 491
 492         /* flush the TLBs after updating live kernel mappings */
 493         flush_tlb_kernel_range(virt, virt + size);
 494 }
 495
 496 static void __init __map_memblock(pgd_t *pgdp, phys_addr_t start,
 497                                   phys_addr_t end, pgprot_t prot, int flags)
 498 {
 499         __create_pgd_mapping(pgdp, start, __phys_to_virt(start), end - start,
 500                              prot, early_pgtable_alloc, flags);
 501 }
 502
 503 void __init mark_linear_text_alias_ro(void)
 504 {
 505         /*
 506          * Remove the write permissions from the linear alias of .text/.rodata
 507          */
 508         update_mapping_prot(__pa_symbol(_stext), (unsigned long)lm_alias(_stext),
 509                             (unsigned long)__init_begin - (unsigned long)_stext,
 510                             PAGE_KERNEL_RO);
 511 }
 512
 513 static bool crash_mem_map __initdata;
 514
 515 static int __init enable_crash_mem_map(char *arg)
 516 {
 517         /*
 518          * Proper parameter parsing is done by reserve_crashkernel(). We only
 519          * need to know if the linear map has to avoid block mappings so that
 520          * the crashkernel reservations can be unmapped later.
 521          */
 522         crash_mem_map = true;
 523
 524         return 0;
 525 }
 526 early_param("crashkernel", enable_crash_mem_map);
 527
 528 static void __init map_mem(pgd_t *pgdp)
 529 {
 530         static const u64 direct_map_end = _PAGE_END(VA_BITS_MIN);
 531         phys_addr_t kernel_start = __pa_symbol(_stext);
 532         phys_addr_t kernel_end = __pa_symbol(__init_begin);
 533         phys_addr_t start, end;
 534         int flags = NO_EXEC_MAPPINGS;
 535         u64 i;
 536
 537         /*
 538          * Setting hierarchical PXNTable attributes on table entries covering
 539          * the linear region is only possible if it is guaranteed that no table
 540          * entries at any level are being shared between the linear region and
 541          * the vmalloc region. Check whether this is true for the PGD level, in
 542          * which case it is guaranteed to be true for all other levels as well.
 543          */
 544         BUILD_BUG_ON(pgd_index(direct_map_end - 1) == pgd_index(direct_map_end));
 545
 546         if (can_set_direct_map())
 547                 flags |= NO_BLOCK_MAPPINGS | NO_CONT_MAPPINGS;
 548
 549         /*
 550          * Take care not to create a writable alias for the
 551          * read-only text and rodata sections of the kernel image.
 552          * So temporarily mark them as NOMAP to skip mappings in
 553          * the following for-loop
 554          */
 555         memblock_mark_nomap(kernel_start, kernel_end - kernel_start);
 556
 557 #ifdef CONFIG_KEXEC_CORE
 558         if (crash_mem_map) {
 559                 if (defer_reserve_crashkernel())
 560                         flags |= NO_BLOCK_MAPPINGS | NO_CONT_MAPPINGS;
 561                 else if (crashk_res.end)
 562                         memblock_mark_nomap(crashk_res.start,
 563                             resource_size(&crashk_res));
 564         }
 565 #endif
 566
 567         /* map all the memory banks */
 568         for_each_mem_range(i, &start, &end) {
 569                 if (start >= end)
 570                         break;
 571                 /*
 572                  * The linear map must allow allocation tags reading/writing
 573                  * if MTE is present. Otherwise, it has the same attributes as
 574                  * PAGE_KERNEL.
 575                  */
 576                 __map_memblock(pgdp, start, end, pgprot_tagged(PAGE_KERNEL),
 577                                flags);
 578         }
 579
 580         /*
 581          * Map the linear alias of the [_stext, __init_begin) interval
 582          * as non-executable now, and remove the write permission in
 583          * mark_linear_text_alias_ro() below (which will be called after
 584          * alternative patching has completed). This makes the contents
 585          * of the region accessible to subsystems such as hibernate,
 586          * but protects it from inadvertent modification or execution.
 587          * Note that contiguous mappings cannot be remapped in this way,
 588          * so we should avoid them here.
 589          */
 590         __map_memblock(pgdp, kernel_start, kernel_end,
 591                        PAGE_KERNEL, NO_CONT_MAPPINGS);
 592         memblock_clear_nomap(kernel_start, kernel_end - kernel_start);
 593
 594         /*
 595          * Use page-level mappings here so that we can shrink the region
 596          * in page granularity and put back unused memory to buddy system
 597          * through /sys/kernel/kexec_crash_size interface.
 598          */
 599 #ifdef CONFIG_KEXEC_CORE
 600         if (crash_mem_map && !defer_reserve_crashkernel()) {
 601                 if (crashk_res.end) {
 602                         __map_memblock(pgdp, crashk_res.start,
 603                                        crashk_res.end + 1,
 604                                        PAGE_KERNEL,
 605                                        NO_BLOCK_MAPPINGS | NO_CONT_MAPPINGS);
 606                         memblock_clear_nomap(crashk_res.start,
 607                                              resource_size(&crashk_res));
 608                 }
 609         }
 610 #endif
 611 }
 612
 613 void mark_rodata_ro(void)
 614 {
 615         unsigned long section_size;
 616
 617         /*
 618          * mark .rodata as read only. Use __init_begin rather than __end_rodata
 619          * to cover NOTES and EXCEPTION_TABLE.
 620          */
 621         section_size = (unsigned long)__init_begin - (unsigned long)__start_rodata;
 622         update_mapping_prot(__pa_symbol(__start_rodata), (unsigned long)__start_rodata,
 623                             section_size, PAGE_KERNEL_RO);
 624
 625         debug_checkwx();
 626 }
 627
 628 static void __init map_kernel_segment(pgd_t *pgdp, void *va_start, void *va_end,
 629                                       pgprot_t prot, struct vm_struct *vma,
 630                                       int flags, unsigned long vm_flags)
 631 {
 632         phys_addr_t pa_start = __pa_symbol(va_start);
 633         unsigned long size = va_end - va_start;
 634
 635         BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(pa_start));
 636         BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(size));
 637
 638         __create_pgd_mapping(pgdp, pa_start, (unsigned long)va_start, size, prot,
 639                              early_pgtable_alloc, flags);
 640
 641         if (!(vm_flags & VM_NO_GUARD))
 642                 size += PAGE_SIZE;
 643
 644         vma->addr       = va_start;
 645         vma->phys_addr  = pa_start;
 646         vma->size       = size;
 647         vma->flags      = VM_MAP | vm_flags;
 648         vma->caller     = __builtin_return_address(0);
 649
 650         vm_area_add_early(vma);
 651 }
 652
 653 #ifdef CONFIG_UNMAP_KERNEL_AT_EL0
 654 static int __init map_entry_trampoline(void)
 655 {
 656         int i;
 657
 658         pgprot_t prot = rodata_enabled ? PAGE_KERNEL_ROX : PAGE_KERNEL_EXEC;
 659         phys_addr_t pa_start = __pa_symbol(__entry_tramp_text_start);
 660
 661         /* The trampoline is always mapped and can therefore be global */
 662         pgprot_val(prot) &= ~PTE_NG;
 663
 664         /* Map only the text into the trampoline page table */
 665         memset(tramp_pg_dir, 0, PGD_SIZE);
 666         __create_pgd_mapping(tramp_pg_dir, pa_start, TRAMP_VALIAS,
 667                              entry_tramp_text_size(), prot,
 668                              __pgd_pgtable_alloc, NO_BLOCK_MAPPINGS);
 669
 670         /* Map both the text and data into the kernel page table */
 671         for (i = 0; i < DIV_ROUND_UP(entry_tramp_text_size(), PAGE_SIZE); i++)
 672                 __set_fixmap(FIX_ENTRY_TRAMP_TEXT1 - i,
 673                              pa_start + i * PAGE_SIZE, prot);
 674
 675         if (IS_ENABLED(CONFIG_RELOCATABLE))
 676                 __set_fixmap(FIX_ENTRY_TRAMP_TEXT1 - i,
 677                              pa_start + i * PAGE_SIZE, PAGE_KERNEL_RO);
 678
 679         return 0;
 680 }
 681 core_initcall(map_entry_trampoline);
 682 #endif
 683
 684 /*
 685  * Open coded check for BTI, only for use to determine configuration
 686  * for early mappings for before the cpufeature code has run.
 687  */
 688 static bool arm64_early_this_cpu_has_bti(void)
 689 {
 690         u64 pfr1;
 691
 692         if (!IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_BTI_KERNEL))
 693                 return false;
 694
 695         pfr1 = __read_sysreg_by_encoding(SYS_ID_AA64PFR1_EL1);
 696         return cpuid_feature_extract_unsigned_field(pfr1,
 697                                                     ID_AA64PFR1_EL1_BT_SHIFT);
 698 }
 699
 700 /*
 701  * Create fine-grained mappings for the kernel.
 702  */
 703 static void __init map_kernel(pgd_t *pgdp)
 704 {
 705         static struct vm_struct vmlinux_text, vmlinux_rodata, vmlinux_inittext,
 706                                 vmlinux_initdata, vmlinux_data;
 707
 708         /*
 709          * External debuggers may need to write directly to the text
 710          * mapping to install SW breakpoints. Allow this (only) when
 711          * explicitly requested with rodata=off.
 712          */
 713         pgprot_t text_prot = rodata_enabled ? PAGE_KERNEL_ROX : PAGE_KERNEL_EXEC;
 714
 715         /*
 716          * If we have a CPU that supports BTI and a kernel built for
 717          * BTI then mark the kernel executable text as guarded pages
 718          * now so we don't have to rewrite the page tables later.
 719          */
 720         if (arm64_early_this_cpu_has_bti())
 721                 text_prot = __pgprot_modify(text_prot, PTE_GP, PTE_GP);
 722
 723         /*
 724          * Only rodata will be remapped with different permissions later on,
 725          * all other segments are allowed to use contiguous mappings.
 726          */
 727         map_kernel_segment(pgdp, _stext, _etext, text_prot, &vmlinux_text, 0,
 728                            VM_NO_GUARD);
 729         map_kernel_segment(pgdp, __start_rodata, __inittext_begin, PAGE_KERNEL,
 730                            &vmlinux_rodata, NO_CONT_MAPPINGS, VM_NO_GUARD);
 731         map_kernel_segment(pgdp, __inittext_begin, __inittext_end, text_prot,
 732                            &vmlinux_inittext, 0, VM_NO_GUARD);
 733         map_kernel_segment(pgdp, __initdata_begin, __initdata_end, PAGE_KERNEL,
 734                            &vmlinux_initdata, 0, VM_NO_GUARD);
 735         map_kernel_segment(pgdp, _data, _end, PAGE_KERNEL, &vmlinux_data, 0, 0);
 736
 737         if (!READ_ONCE(pgd_val(*pgd_offset_pgd(pgdp, FIXADDR_START)))) {
 738                 /*
 739                  * The fixmap falls in a separate pgd to the kernel, and doesn't
 740                  * live in the carveout for the swapper_pg_dir. We can simply
 741                  * re-use the existing dir for the fixmap.
 742                  */
 743                 set_pgd(pgd_offset_pgd(pgdp, FIXADDR_START),
 744                         READ_ONCE(*pgd_offset_k(FIXADDR_START)));
 745         } else if (CONFIG_PGTABLE_LEVELS > 3) {
 746                 pgd_t *bm_pgdp;
 747                 p4d_t *bm_p4dp;
 748                 pud_t *bm_pudp;
 749                 /*
 750                  * The fixmap shares its top level pgd entry with the kernel
 751                  * mapping. This can really only occur when we are running
 752                  * with 16k/4 levels, so we can simply reuse the pud level
 753                  * entry instead.
 754                  */
 755                 BUG_ON(!IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_16K_PAGES));
 756                 bm_pgdp = pgd_offset_pgd(pgdp, FIXADDR_START);
 757                 bm_p4dp = p4d_offset(bm_pgdp, FIXADDR_START);
 758                 bm_pudp = pud_set_fixmap_offset(bm_p4dp, FIXADDR_START);
 759                 pud_populate(&init_mm, bm_pudp, lm_alias(bm_pmd));
 760                 pud_clear_fixmap();
 761         } else {
 762                 BUG();
 763         }
 764
 765         kasan_copy_shadow(pgdp);
 766 }
 767
 768 static void __init create_idmap(void)
 769 {
 770         u64 start = __pa_symbol(__idmap_text_start);
 771         u64 size = __pa_symbol(__idmap_text_end) - start;
 772         pgd_t *pgd = idmap_pg_dir;
 773         u64 pgd_phys;
 774
 775         /* check if we need an additional level of translation */
 776         if (VA_BITS < 48 && idmap_t0sz < (64 - VA_BITS_MIN)) {
 777                 pgd_phys = early_pgtable_alloc(PAGE_SHIFT);
 778                 set_pgd(&idmap_pg_dir[start >> VA_BITS],
 779                         __pgd(pgd_phys | P4D_TYPE_TABLE));
 780                 pgd = __va(pgd_phys);
 781         }
 782         __create_pgd_mapping(pgd, start, start, size, PAGE_KERNEL_ROX,
 783                              early_pgtable_alloc, 0);
 784
 785         if (IS_ENABLED(CONFIG_UNMAP_KERNEL_AT_EL0)) {
 786                 extern u32 __idmap_kpti_flag;
 787                 u64 pa = __pa_symbol(&__idmap_kpti_flag);
 788
 789                 /*
 790                  * The KPTI G-to-nG conversion code needs a read-write mapping
 791                  * of its synchronization flag in the ID map.
 792                  */
 793                 __create_pgd_mapping(pgd, pa, pa, sizeof(u32), PAGE_KERNEL,
 794                                      early_pgtable_alloc, 0);
 795         }
 796 }
 797
 798 void __init paging_init(void)
 799 {
 800         pgd_t *pgdp = pgd_set_fixmap(__pa_symbol(swapper_pg_dir));
 801         extern pgd_t init_idmap_pg_dir[];
 802
 803         idmap_t0sz = 63UL - __fls(__pa_symbol(_end) | GENMASK(VA_BITS_MIN - 1, 0));
 804
 805         map_kernel(pgdp);
 806         map_mem(pgdp);
 807
 808         pgd_clear_fixmap();
 809
 810         cpu_replace_ttbr1(lm_alias(swapper_pg_dir), init_idmap_pg_dir);
 811         init_mm.pgd = swapper_pg_dir;
 812
 813         memblock_phys_free(__pa_symbol(init_pg_dir),
 814                            __pa_symbol(init_pg_end) - __pa_symbol(init_pg_dir));
 815
 816         memblock_allow_resize();
 817
 818         create_idmap();
 819 }
 820
 821 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
 822 static void free_hotplug_page_range(struct page *page, size_t size,
 823                                     struct vmem_altmap *altmap)
 824 {
 825         if (altmap) {
 826                 vmem_altmap_free(altmap, size >> PAGE_SHIFT);
 827         } else {
 828                 WARN_ON(PageReserved(page));
 829                 free_pages((unsigned long)page_address(page), get_order(size));
 830         }
 831 }
 832
 833 static void free_hotplug_pgtable_page(struct page *page)
 834 {
 835         free_hotplug_page_range(page, PAGE_SIZE, NULL);
 836 }
 837
 838 static bool pgtable_range_aligned(unsigned long start, unsigned long end,
 839                                   unsigned long floor, unsigned long ceiling,
 840                                   unsigned long mask)
 841 {
 842         start &= mask;
 843         if (start < floor)
 844                 return false;
 845
 846         if (ceiling) {
 847                 ceiling &= mask;
 848                 if (!ceiling)
 849                         return false;
 850         }
 851
 852         if (end - 1 > ceiling - 1)
 853                 return false;
 854         return true;
 855 }
 856
 857 static void unmap_hotplug_pte_range(pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
 858                                     unsigned long end, bool free_mapped,
 859                                     struct vmem_altmap *altmap)
 860 {
 861         pte_t *ptep, pte;
 862
 863         do {
 864                 ptep = pte_offset_kernel(pmdp, addr);
 865                 pte = READ_ONCE(*ptep);
 866                 if (pte_none(pte))
 867                         continue;
 868
 869                 WARN_ON(!pte_present(pte));
 870                 pte_clear(&init_mm, addr, ptep);
 871                 flush_tlb_kernel_range(addr, addr + PAGE_SIZE);
 872                 if (free_mapped)
 873                         free_hotplug_page_range(pte_page(pte),
 874                                                 PAGE_SIZE, altmap);
 875         } while (addr += PAGE_SIZE, addr < end);
 876 }
 877
 878 static void unmap_hotplug_pmd_range(pud_t *pudp, unsigned long addr,
 879                                     unsigned long end, bool free_mapped,
 880                                     struct vmem_altmap *altmap)
 881 {
 882         unsigned long next;
 883         pmd_t *pmdp, pmd;
 884
 885         do {
 886                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 887                 pmdp = pmd_offset(pudp, addr);
 888                 pmd = READ_ONCE(*pmdp);
 889                 if (pmd_none(pmd))
 890                         continue;
 891
 892                 WARN_ON(!pmd_present(pmd));
 893                 if (pmd_sect(pmd)) {
 894                         pmd_clear(pmdp);
 895
 896                         /*
 897                          * One TLBI should be sufficient here as the PMD_SIZE
 898                          * range is mapped with a single block entry.
 899                          */
 900                         flush_tlb_kernel_range(addr, addr + PAGE_SIZE);
 901                         if (free_mapped)
 902                                 free_hotplug_page_range(pmd_page(pmd),
 903                                                         PMD_SIZE, altmap);
 904                         continue;
 905                 }
 906                 WARN_ON(!pmd_table(pmd));
 907                 unmap_hotplug_pte_range(pmdp, addr, next, free_mapped, altmap);
 908         } while (addr = next, addr < end);
 909 }
 910
 911 static void unmap_hotplug_pud_range(p4d_t *p4dp, unsigned long addr,
 912                                     unsigned long end, bool free_mapped,
 913                                     struct vmem_altmap *altmap)
 914 {
 915         unsigned long next;
 916         pud_t *pudp, pud;
 917
 918         do {
 919                 next = pud_addr_end(addr, end);
 920                 pudp = pud_offset(p4dp, addr);
 921                 pud = READ_ONCE(*pudp);
 922                 if (pud_none(pud))
 923                         continue;
 924
 925                 WARN_ON(!pud_present(pud));
 926                 if (pud_sect(pud)) {
 927                         pud_clear(pudp);
 928
 929                         /*
 930                          * One TLBI should be sufficient here as the PUD_SIZE
 931                          * range is mapped with a single block entry.
 932                          */
 933                         flush_tlb_kernel_range(addr, addr + PAGE_SIZE);
 934                         if (free_mapped)
 935                                 free_hotplug_page_range(pud_page(pud),
 936                                                         PUD_SIZE, altmap);
 937                         continue;
 938                 }
 939                 WARN_ON(!pud_table(pud));
 940                 unmap_hotplug_pmd_range(pudp, addr, next, free_mapped, altmap);
 941         } while (addr = next, addr < end);
 942 }
 943
 944 static void unmap_hotplug_p4d_range(pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
 945                                     unsigned long end, bool free_mapped,
 946                                     struct vmem_altmap *altmap)
 947 {
 948         unsigned long next;
 949         p4d_t *p4dp, p4d;
 950
 951         do {
 952                 next = p4d_addr_end(addr, end);
 953                 p4dp = p4d_offset(pgdp, addr);
 954                 p4d = READ_ONCE(*p4dp);
 955                 if (p4d_none(p4d))
 956                         continue;
 957
 958                 WARN_ON(!p4d_present(p4d));
 959                 unmap_hotplug_pud_range(p4dp, addr, next, free_mapped, altmap);
 960         } while (addr = next, addr < end);
 961 }
 962
 963 static void unmap_hotplug_range(unsigned long addr, unsigned long end,
 964                                 bool free_mapped, struct vmem_altmap *altmap)
 965 {
 966         unsigned long next;
 967         pgd_t *pgdp, pgd;
 968
 969         /*
 970          * altmap can only be used as vmemmap mapping backing memory.
 971          * In case the backing memory itself is not being freed, then
 972          * altmap is irrelevant. Warn about this inconsistency when
 973          * encountered.
 974          */
 975         WARN_ON(!free_mapped && altmap);
 976
 977         do {
 978                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 979                 pgdp = pgd_offset_k(addr);
 980                 pgd = READ_ONCE(*pgdp);
 981                 if (pgd_none(pgd))
 982                         continue;
 983
 984                 WARN_ON(!pgd_present(pgd));
 985                 unmap_hotplug_p4d_range(pgdp, addr, next, free_mapped, altmap);
 986         } while (addr = next, addr < end);
 987 }
 988
 989 static void free_empty_pte_table(pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
 990                                  unsigned long end, unsigned long floor,
 991                                  unsigned long ceiling)
 992 {
 993         pte_t *ptep, pte;
 994         unsigned long i, start = addr;
 995
 996         do {
 997                 ptep = pte_offset_kernel(pmdp, addr);
 998                 pte = READ_ONCE(*ptep);
 999
1000                 /*
1001                  * This is just a sanity check here which verifies that
1002                  * pte clearing has been done by earlier unmap loops.
1003                  */
1004                 WARN_ON(!pte_none(pte));
1005         } while (addr += PAGE_SIZE, addr < end);
1006
1007         if (!pgtable_range_aligned(start, end, floor, ceiling, PMD_MASK))
1008                 return;
1009
1010         /*
1011          * Check whether we can free the pte page if the rest of the
1012          * entries are empty. Overlap with other regions have been
1013          * handled by the floor/ceiling check.
1014          */
1015         ptep = pte_offset_kernel(pmdp, 0UL);
1016         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++) {
1017                 if (!pte_none(READ_ONCE(ptep[i])))
1018                         return;
1019         }
1020
1021         pmd_clear(pmdp);
1022         __flush_tlb_kernel_pgtable(start);
1023         free_hotplug_pgtable_page(virt_to_page(ptep));
1024 }
1025
1026 static void free_empty_pmd_table(pud_t *pudp, unsigned long addr,
1027                                  unsigned long end, unsigned long floor,
1028                                  unsigned long ceiling)
1029 {
1030         pmd_t *pmdp, pmd;
1031         unsigned long i, next, start = addr;
1032
1033         do {
1034                 next = pmd_addr_end(addr, end);
1035                 pmdp = pmd_offset(pudp, addr);
1036                 pmd = READ_ONCE(*pmdp);
1037                 if (pmd_none(pmd))
1038                         continue;
1039
1040                 WARN_ON(!pmd_present(pmd) || !pmd_table(pmd) || pmd_sect(pmd));
1041                 free_empty_pte_table(pmdp, addr, next, floor, ceiling);
1042         } while (addr = next, addr < end);
1043
1044         if (CONFIG_PGTABLE_LEVELS <= 2)
1045                 return;
1046
1047         if (!pgtable_range_aligned(start, end, floor, ceiling, PUD_MASK))
1048                 return;
1049
1050         /*
1051          * Check whether we can free the pmd page if the rest of the
1052          * entries are empty. Overlap with other regions have been
1053          * handled by the floor/ceiling check.
1054          */
1055         pmdp = pmd_offset(pudp, 0UL);
1056         for (i = 0; i < PTRS_PER_PMD; i++) {
1057                 if (!pmd_none(READ_ONCE(pmdp[i])))
1058                         return;
1059         }
1060
1061         pud_clear(pudp);
1062         __flush_tlb_kernel_pgtable(start);
1063         free_hotplug_pgtable_page(virt_to_page(pmdp));
1064 }
1065
1066 static void free_empty_pud_table(p4d_t *p4dp, unsigned long addr,
1067                                  unsigned long end, unsigned long floor,
1068                                  unsigned long ceiling)
1069 {
1070         pud_t *pudp, pud;
1071         unsigned long i, next, start = addr;
1072
1073         do {
1074                 next = pud_addr_end(addr, end);
1075                 pudp = pud_offset(p4dp, addr);
1076                 pud = READ_ONCE(*pudp);
1077                 if (pud_none(pud))
1078                         continue;
1079
1080                 WARN_ON(!pud_present(pud) || !pud_table(pud) || pud_sect(pud));
1081                 free_empty_pmd_table(pudp, addr, next, floor, ceiling);
1082         } while (addr = next, addr < end);
1083
1084         if (CONFIG_PGTABLE_LEVELS <= 3)
1085                 return;
1086
1087         if (!pgtable_range_aligned(start, end, floor, ceiling, PGDIR_MASK))
1088                 return;
1089
1090         /*
1091          * Check whether we can free the pud page if the rest of the
1092          * entries are empty. Overlap with other regions have been
1093          * handled by the floor/ceiling check.
1094          */
1095         pudp = pud_offset(p4dp, 0UL);
1096         for (i = 0; i < PTRS_PER_PUD; i++) {
1097                 if (!pud_none(READ_ONCE(pudp[i])))
1098                         return;
1099         }
1100
1101         p4d_clear(p4dp);
1102         __flush_tlb_kernel_pgtable(start);
1103         free_hotplug_pgtable_page(virt_to_page(pudp));
1104 }
1105
1106 static void free_empty_p4d_table(pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
1107                                  unsigned long end, unsigned long floor,
1108                                  unsigned long ceiling)
1109 {
1110         unsigned long next;
1111         p4d_t *p4dp, p4d;
1112
1113         do {
1114                 next = p4d_addr_end(addr, end);
1115                 p4dp = p4d_offset(pgdp, addr);
1116                 p4d = READ_ONCE(*p4dp);
1117                 if (p4d_none(p4d))
1118                         continue;
1119
1120                 WARN_ON(!p4d_present(p4d));
1121                 free_empty_pud_table(p4dp, addr, next, floor, ceiling);
1122         } while (addr = next, addr < end);
1123 }
1124
1125 static void free_empty_tables(unsigned long addr, unsigned long end,
1126                               unsigned long floor, unsigned long ceiling)
1127 {
1128         unsigned long next;
1129         pgd_t *pgdp, pgd;
1130
1131         do {
1132                 next = pgd_addr_end(addr, end);
1133                 pgdp = pgd_offset_k(addr);
1134                 pgd = READ_ONCE(*pgdp);
1135                 if (pgd_none(pgd))
1136                         continue;
1137
1138                 WARN_ON(!pgd_present(pgd));
1139                 free_empty_p4d_table(pgdp, addr, next, floor, ceiling);
1140         } while (addr = next, addr < end);
1141 }
1142 #endif
1143
1144 void __meminit vmemmap_set_pmd(pmd_t *pmdp, void *p, int node,
1145                                unsigned long addr, unsigned long next)
1146 {
1147         pmd_set_huge(pmdp, __pa(p), __pgprot(PROT_SECT_NORMAL));
1148 }
1149
1150 int __meminit vmemmap_check_pmd(pmd_t *pmdp, int node,
1151                                 unsigned long addr, unsigned long next)
1152 {
1153         vmemmap_verify((pte_t *)pmdp, node, addr, next);
1154         return 1;
1155 }
1156
1157 int __meminit vmemmap_populate(unsigned long start, unsigned long end, int node,
1158                 struct vmem_altmap *altmap)
1159 {
1160         WARN_ON((start < VMEMMAP_START) || (end > VMEMMAP_END));
1161
1162         if (!IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_4K_PAGES))
1163                 return vmemmap_populate_basepages(start, end, node, altmap);
1164         else
1165                 return vmemmap_populate_hugepages(start, end, node, altmap);
1166 }
1167
1168 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1169 void vmemmap_free(unsigned long start, unsigned long end,
1170                 struct vmem_altmap *altmap)
1171 {
1172         WARN_ON((start < VMEMMAP_START) || (end > VMEMMAP_END));
1173
1174         unmap_hotplug_range(start, end, true, altmap);
1175         free_empty_tables(start, end, VMEMMAP_START, VMEMMAP_END);
1176 }
1177 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
1178
1179 static inline pud_t *fixmap_pud(unsigned long addr)
1180 {
1181         pgd_t *pgdp = pgd_offset_k(addr);
1182         p4d_t *p4dp = p4d_offset(pgdp, addr);
1183         p4d_t p4d = READ_ONCE(*p4dp);
1184
1185         BUG_ON(p4d_none(p4d) || p4d_bad(p4d));
1186
1187         return pud_offset_kimg(p4dp, addr);
1188 }
1189
1190 static inline pmd_t *fixmap_pmd(unsigned long addr)
1191 {
1192         pud_t *pudp = fixmap_pud(addr);
1193         pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
1194
1195         BUG_ON(pud_none(pud) || pud_bad(pud));
1196
1197         return pmd_offset_kimg(pudp, addr);
1198 }
1199
1200 static inline pte_t *fixmap_pte(unsigned long addr)
1201 {
1202         return &bm_pte[pte_index(addr)];
1203 }
1204
1205 /*
1206  * The p*d_populate functions call virt_to_phys implicitly so they can't be used
1207  * directly on kernel symbols (bm_p*d). This function is called too early to use
1208  * lm_alias so __p*d_populate functions must be used to populate with the
1209  * physical address from __pa_symbol.
1210  */
1211 void __init early_fixmap_init(void)
1212 {
1213         pgd_t *pgdp;
1214         p4d_t *p4dp, p4d;
1215         pud_t *pudp;
1216         pmd_t *pmdp;
1217         unsigned long addr = FIXADDR_START;
1218
1219         pgdp = pgd_offset_k(addr);
1220         p4dp = p4d_offset(pgdp, addr);
1221         p4d = READ_ONCE(*p4dp);
1222         if (CONFIG_PGTABLE_LEVELS > 3 &&
1223             !(p4d_none(p4d) || p4d_page_paddr(p4d) == __pa_symbol(bm_pud))) {
1224                 /*
1225                  * We only end up here if the kernel mapping and the fixmap
1226                  * share the top level pgd entry, which should only happen on
1227                  * 16k/4 levels configurations.
1228                  */
1229                 BUG_ON(!IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_16K_PAGES));
1230                 pudp = pud_offset_kimg(p4dp, addr);
1231         } else {
1232                 if (p4d_none(p4d))
1233                         __p4d_populate(p4dp, __pa_symbol(bm_pud), P4D_TYPE_TABLE);
1234                 pudp = fixmap_pud(addr);
1235         }
1236         if (pud_none(READ_ONCE(*pudp)))
1237                 __pud_populate(pudp, __pa_symbol(bm_pmd), PUD_TYPE_TABLE);
1238         pmdp = fixmap_pmd(addr);
1239         __pmd_populate(pmdp, __pa_symbol(bm_pte), PMD_TYPE_TABLE);
1240
1241         /*
1242          * The boot-ioremap range spans multiple pmds, for which
1243          * we are not prepared:
1244          */
1245         BUILD_BUG_ON((__fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN) >> PMD_SHIFT)
1246                      != (__fix_to_virt(FIX_BTMAP_END) >> PMD_SHIFT));
1247
1248         if ((pmdp != fixmap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN)))
1249              || pmdp != fixmap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_END))) {
1250                 WARN_ON(1);
1251                 pr_warn("pmdp %p != %p, %p\n",
1252                         pmdp, fixmap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN)),
1253                         fixmap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_END)));
1254                 pr_warn("fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN): %08lx\n",
1255                         fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN));
1256                 pr_warn("fix_to_virt(FIX_BTMAP_END):   %08lx\n",
1257                         fix_to_virt(FIX_BTMAP_END));
1258
1259                 pr_warn("FIX_BTMAP_END:       %d\n", FIX_BTMAP_END);
1260                 pr_warn("FIX_BTMAP_BEGIN:     %d\n", FIX_BTMAP_BEGIN);
1261         }
1262 }
1263
1264 /*
1265  * Unusually, this is also called in IRQ context (ghes_iounmap_irq) so if we
1266  * ever need to use IPIs for TLB broadcasting, then we're in trouble here.
1267  */
1268 void __set_fixmap(enum fixed_addresses idx,
1269                                phys_addr_t phys, pgprot_t flags)
1270 {
1271         unsigned long addr = __fix_to_virt(idx);
1272         pte_t *ptep;
1273
1274         BUG_ON(idx <= FIX_HOLE || idx >= __end_of_fixed_addresses);
1275
1276         ptep = fixmap_pte(addr);
1277
1278         if (pgprot_val(flags)) {
1279                 set_pte(ptep, pfn_pte(phys >> PAGE_SHIFT, flags));
1280         } else {
1281                 pte_clear(&init_mm, addr, ptep);
1282                 flush_tlb_kernel_range(addr, addr+PAGE_SIZE);
1283         }
1284 }
1285
1286 void *__init fixmap_remap_fdt(phys_addr_t dt_phys, int *size, pgprot_t prot)
1287 {
1288         const u64 dt_virt_base = __fix_to_virt(FIX_FDT);
1289         int offset;
1290         void *dt_virt;
1291
1292         /*
1293          * Check whether the physical FDT address is set and meets the minimum
1294          * alignment requirement. Since we are relying on MIN_FDT_ALIGN to be
1295          * at least 8 bytes so that we can always access the magic and size
1296          * fields of the FDT header after mapping the first chunk, double check
1297          * here if that is indeed the case.
1298          */
1299         BUILD_BUG_ON(MIN_FDT_ALIGN < 8);
1300         if (!dt_phys || dt_phys % MIN_FDT_ALIGN)
1301                 return NULL;
1302
1303         /*
1304          * Make sure that the FDT region can be mapped without the need to
1305          * allocate additional translation table pages, so that it is safe
1306          * to call create_mapping_noalloc() this early.
1307          *
1308          * On 64k pages, the FDT will be mapped using PTEs, so we need to
1309          * be in the same PMD as the rest of the fixmap.
1310          * On 4k pages, we'll use section mappings for the FDT so we only
1311          * have to be in the same PUD.
1312          */
1313         BUILD_BUG_ON(dt_virt_base % SZ_2M);
1314
1315         BUILD_BUG_ON(__fix_to_virt(FIX_FDT_END) >> SWAPPER_TABLE_SHIFT !=
1316                      __fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN) >> SWAPPER_TABLE_SHIFT);
1317
1318         offset = dt_phys % SWAPPER_BLOCK_SIZE;
1319         dt_virt = (void *)dt_virt_base + offset;
1320
1321         /* map the first chunk so we can read the size from the header */
1322         create_mapping_noalloc(round_down(dt_phys, SWAPPER_BLOCK_SIZE),
1323                         dt_virt_base, SWAPPER_BLOCK_SIZE, prot);
1324
1325         if (fdt_magic(dt_virt) != FDT_MAGIC)
1326                 return NULL;
1327
1328         *size = fdt_totalsize(dt_virt);
1329         if (*size > MAX_FDT_SIZE)
1330                 return NULL;
1331
1332         if (offset + *size > SWAPPER_BLOCK_SIZE)
1333                 create_mapping_noalloc(round_down(dt_phys, SWAPPER_BLOCK_SIZE), dt_virt_base,
1334                                round_up(offset + *size, SWAPPER_BLOCK_SIZE), prot);
1335
1336         return dt_virt;
1337 }
1338
1339 int pud_set_huge(pud_t *pudp, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
1340 {
1341         pud_t new_pud = pfn_pud(__phys_to_pfn(phys), mk_pud_sect_prot(prot));
1342
1343         /* Only allow permission changes for now */
1344         if (!pgattr_change_is_safe(READ_ONCE(pud_val(*pudp)),
1345                                    pud_val(new_pud)))
1346                 return 0;
1347
1348         VM_BUG_ON(phys & ~PUD_MASK);
1349         set_pud(pudp, new_pud);
1350         return 1;
1351 }
1352
1353 int pmd_set_huge(pmd_t *pmdp, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
1354 {
1355         pmd_t new_pmd = pfn_pmd(__phys_to_pfn(phys), mk_pmd_sect_prot(prot));
1356
1357         /* Only allow permission changes for now */
1358         if (!pgattr_change_is_safe(READ_ONCE(pmd_val(*pmdp)),
1359                                    pmd_val(new_pmd)))
1360                 return 0;
1361
1362         VM_BUG_ON(phys & ~PMD_MASK);
1363         set_pmd(pmdp, new_pmd);
1364         return 1;
1365 }
1366
1367 int pud_clear_huge(pud_t *pudp)
1368 {
1369         if (!pud_sect(READ_ONCE(*pudp)))
1370                 return 0;
1371         pud_clear(pudp);
1372         return 1;
1373 }
1374
1375 int pmd_clear_huge(pmd_t *pmdp)
1376 {
1377         if (!pmd_sect(READ_ONCE(*pmdp)))
1378                 return 0;
1379         pmd_clear(pmdp);
1380         return 1;
1381 }
1382
1383 int pmd_free_pte_page(pmd_t *pmdp, unsigned long addr)
1384 {
1385         pte_t *table;
1386         pmd_t pmd;
1387
1388         pmd = READ_ONCE(*pmdp);
1389
1390         if (!pmd_table(pmd)) {
1391                 VM_WARN_ON(1);
1392                 return 1;
1393         }
1394
1395         table = pte_offset_kernel(pmdp, addr);
1396         pmd_clear(pmdp);
1397         __flush_tlb_kernel_pgtable(addr);
1398         pte_free_kernel(NULL, table);
1399         return 1;
1400 }
1401
1402 int pud_free_pmd_page(pud_t *pudp, unsigned long addr)
1403 {
1404         pmd_t *table;
1405         pmd_t *pmdp;
1406         pud_t pud;
1407         unsigned long next, end;
1408
1409         pud = READ_ONCE(*pudp);
1410
1411         if (!pud_table(pud)) {
1412                 VM_WARN_ON(1);
1413                 return 1;
1414         }
1415
1416         table = pmd_offset(pudp, addr);
1417         pmdp = table;
1418         next = addr;
1419         end = addr + PUD_SIZE;
1420         do {
1421                 pmd_free_pte_page(pmdp, next);
1422         } while (pmdp++, next += PMD_SIZE, next != end);
1423
1424         pud_clear(pudp);
1425         __flush_tlb_kernel_pgtable(addr);
1426         pmd_free(NULL, table);
1427         return 1;
1428 }
1429
1430 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1431 static void __remove_pgd_mapping(pgd_t *pgdir, unsigned long start, u64 size)
1432 {
1433         unsigned long end = start + size;
1434
1435         WARN_ON(pgdir != init_mm.pgd);
1436         WARN_ON((start < PAGE_OFFSET) || (end > PAGE_END));
1437
1438         unmap_hotplug_range(start, end, false, NULL);
1439         free_empty_tables(start, end, PAGE_OFFSET, PAGE_END);
1440 }
1441
1442 struct range arch_get_mappable_range(void)
1443 {
1444         struct range mhp_range;
1445         u64 start_linear_pa = __pa(_PAGE_OFFSET(vabits_actual));
1446         u64 end_linear_pa = __pa(PAGE_END - 1);
1447
1448         if (IS_ENABLED(CONFIG_RANDOMIZE_BASE)) {
1449                 /*
1450                  * Check for a wrap, it is possible because of randomized linear
1451                  * mapping the start physical address is actually bigger than
1452                  * the end physical address. In this case set start to zero
1453                  * because [0, end_linear_pa] range must still be able to cover
1454                  * all addressable physical addresses.
1455                  */
1456                 if (start_linear_pa > end_linear_pa)
1457                         start_linear_pa = 0;
1458         }
1459
1460         WARN_ON(start_linear_pa > end_linear_pa);
1461
1462         /*
1463          * Linear mapping region is the range [PAGE_OFFSET..(PAGE_END - 1)]
1464          * accommodating both its ends but excluding PAGE_END. Max physical
1465          * range which can be mapped inside this linear mapping range, must
1466          * also be derived from its end points.
1467          */
1468         mhp_range.start = start_linear_pa;
1469         mhp_range.end =  end_linear_pa;
1470
1471         return mhp_range;
1472 }
1473
1474 int arch_add_memory(int nid, u64 start, u64 size,
1475                     struct mhp_params *params)
1476 {
1477         int ret, flags = NO_EXEC_MAPPINGS;
1478
1479         VM_BUG_ON(!mhp_range_allowed(start, size, true));
1480
1481         if (can_set_direct_map())
1482                 flags |= NO_BLOCK_MAPPINGS | NO_CONT_MAPPINGS;
1483
1484         __create_pgd_mapping(swapper_pg_dir, start, __phys_to_virt(start),
1485                              size, params->pgprot, __pgd_pgtable_alloc,
1486                              flags);
1487
1488         memblock_clear_nomap(start, size);
1489
1490         ret = __add_pages(nid, start >> PAGE_SHIFT, size >> PAGE_SHIFT,
1491                            params);
1492         if (ret)
1493                 __remove_pgd_mapping(swapper_pg_dir,
1494                                      __phys_to_virt(start), size);
1495         else {
1496                 max_pfn = PFN_UP(start + size);
1497                 max_low_pfn = max_pfn;
1498         }
1499
1500         return ret;
1501 }
1502
1503 void arch_remove_memory(u64 start, u64 size, struct vmem_altmap *altmap)
1504 {
1505         unsigned long start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
1506         unsigned long nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
1507
1508         __remove_pages(start_pfn, nr_pages, altmap);
1509         __remove_pgd_mapping(swapper_pg_dir, __phys_to_virt(start), size);
1510 }
1511
1512 /*
1513  * This memory hotplug notifier helps prevent boot memory from being
1514  * inadvertently removed as it blocks pfn range offlining process in
1515  * __offline_pages(). Hence this prevents both offlining as well as
1516  * removal process for boot memory which is initially always online.
1517  * In future if and when boot memory could be removed, this notifier
1518  * should be dropped and free_hotplug_page_range() should handle any
1519  * reserved pages allocated during boot.
1520  */
1521 static int prevent_bootmem_remove_notifier(struct notifier_block *nb,
1522                                            unsigned long action, void *data)
1523 {
1524         struct mem_section *ms;
1525         struct memory_notify *arg = data;
1526         unsigned long end_pfn = arg->start_pfn + arg->nr_pages;
1527         unsigned long pfn = arg->start_pfn;
1528
1529         if ((action != MEM_GOING_OFFLINE) && (action != MEM_OFFLINE))
1530                 return NOTIFY_OK;
1531
1532         for (; pfn < end_pfn; pfn += PAGES_PER_SECTION) {
1533                 unsigned long start = PFN_PHYS(pfn);
1534                 unsigned long end = start + (1UL << PA_SECTION_SHIFT);
1535
1536                 ms = __pfn_to_section(pfn);
1537                 if (!early_section(ms))
1538                         continue;
1539
1540                 if (action == MEM_GOING_OFFLINE) {
1541                         /*
1542                          * Boot memory removal is not supported. Prevent
1543                          * it via blocking any attempted offline request
1544                          * for the boot memory and just report it.
1545                          */
1546                         pr_warn("Boot memory [%lx %lx] offlining attempted\n", start, end);
1547                         return NOTIFY_BAD;
1548                 } else if (action == MEM_OFFLINE) {
1549                         /*
1550                          * This should have never happened. Boot memory
1551                          * offlining should have been prevented by this
1552                          * very notifier. Probably some memory removal
1553                          * procedure might have changed which would then
1554                          * require further debug.
1555                          */
1556                         pr_err("Boot memory [%lx %lx] offlined\n", start, end);
1557
1558                         /*
1559                          * Core memory hotplug does not process a return
1560                          * code from the notifier for MEM_OFFLINE events.
1561                          * The error condition has been reported. Return
1562                          * from here as if ignored.
1563                          */
1564                         return NOTIFY_DONE;
1565                 }
1566         }
1567         return NOTIFY_OK;
1568 }
1569
1570 static struct notifier_block prevent_bootmem_remove_nb = {
1571         .notifier_call = prevent_bootmem_remove_notifier,
1572 };
1573
1574 /*
1575  * This ensures that boot memory sections on the platform are online
1576  * from early boot. Memory sections could not be prevented from being
1577  * offlined, unless for some reason they are not online to begin with.
1578  * This helps validate the basic assumption on which the above memory
1579  * event notifier works to prevent boot memory section offlining and
1580  * its possible removal.
1581  */
1582 static void validate_bootmem_online(void)
1583 {
1584         phys_addr_t start, end, addr;
1585         struct mem_section *ms;
1586         u64 i;
1587
1588         /*
1589          * Scanning across all memblock might be expensive
1590          * on some big memory systems. Hence enable this
1591          * validation only with DEBUG_VM.
1592          */
1593         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM))
1594                 return;
1595
1596         for_each_mem_range(i, &start, &end) {
1597                 for (addr = start; addr < end; addr += (1UL << PA_SECTION_SHIFT)) {
1598                         ms = __pfn_to_section(PHYS_PFN(addr));
1599
1600                         /*
1601                          * All memory ranges in the system at this point
1602                          * should have been marked as early sections.
1603                          */
1604                         WARN_ON(!early_section(ms));
1605
1606                         /*
1607                          * Memory notifier mechanism here to prevent boot
1608                          * memory offlining depends on the fact that each
1609                          * early section memory on the system is initially
1610                          * online. Otherwise a given memory section which
1611                          * is already offline will be overlooked and can
1612                          * be removed completely. Call out such sections.
1613                          */
1614                         if (!online_section(ms))
1615                                 pr_err("Boot memory [%llx %llx] is offline, can be removed\n",
1616                                         addr, addr + (1UL << PA_SECTION_SHIFT));
1617                 }
1618         }
1619 }
1620
1621 static int __init prevent_bootmem_remove_init(void)
1622 {
1623         int ret = 0;
1624
1625         if (!IS_ENABLED(CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE))
1626                 return ret;
1627
1628         validate_bootmem_online();
1629         ret = register_memory_notifier(&prevent_bootmem_remove_nb);
1630         if (ret)
1631                 pr_err("%s: Notifier registration failed %d\n", __func__, ret);
1632
1633         return ret;
1634 }
1635 early_initcall(prevent_bootmem_remove_init);
1636 #endif
1637
1638 pte_t ptep_modify_prot_start(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr, pte_t *ptep)
1639 {
1640         if (IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_ERRATUM_2645198) &&
1641             cpus_have_const_cap(ARM64_WORKAROUND_2645198)) {
1642                 /*
1643                  * Break-before-make (BBM) is required for all user space mappings
1644                  * when the permission changes from executable to non-executable
1645                  * in cases where cpu is affected with errata #2645198.
1646                  */
1647                 if (pte_user_exec(READ_ONCE(*ptep)))
1648                         return ptep_clear_flush(vma, addr, ptep);
1649         }
1650         return ptep_get_and_clear(vma->vm_mm, addr, ptep);
1651 }
1652
1653 void ptep_modify_prot_commit(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr, pte_t *ptep,
1654                              pte_t old_pte, pte_t pte)
1655 {
1656         set_pte_at(vma->vm_mm, addr, ptep, pte);
1657 }