arch/riscv/mm/init.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * Copyright (C) 2012 Regents of the University of California
   4  * Copyright (C) 2019 Western Digital Corporation or its affiliates.
   5  * Copyright (C) 2020 FORTH-ICS/CARV
   6  *  Nick Kossifidis <mick@ics.forth.gr>
   7  */
   8
   9 #include <linux/init.h>
  10 #include <linux/mm.h>
  11 #include <linux/memblock.h>
  12 #include <linux/initrd.h>
  13 #include <linux/swap.h>
  14 #include <linux/swiotlb.h>
  15 #include <linux/sizes.h>
  16 #include <linux/of_fdt.h>
  17 #include <linux/of_reserved_mem.h>
  18 #include <linux/libfdt.h>
  19 #include <linux/set_memory.h>
  20 #include <linux/dma-map-ops.h>
  21 #include <linux/crash_dump.h>
  22 #include <linux/hugetlb.h>
  23 #ifdef CONFIG_RELOCATABLE
  24 #include <linux/elf.h>
  25 #endif
  26 #include <linux/kfence.h>
  27
  28 #include <asm/fixmap.h>
  29 #include <asm/io.h>
  30 #include <asm/numa.h>
  31 #include <asm/pgtable.h>
  32 #include <asm/ptdump.h>
  33 #include <asm/sections.h>
  34 #include <asm/soc.h>
  35 #include <asm/tlbflush.h>
  36
  37 #include "../kernel/head.h"
  38
  39 struct kernel_mapping kernel_map __ro_after_init;
  40 EXPORT_SYMBOL(kernel_map);
  41 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
  42 #define kernel_map      (*(struct kernel_mapping *)XIP_FIXUP(&kernel_map))
  43 #endif
  44
  45 #ifdef CONFIG_64BIT
  46 u64 satp_mode __ro_after_init = !IS_ENABLED(CONFIG_XIP_KERNEL) ? SATP_MODE_57 : SATP_MODE_39;
  47 #else
  48 u64 satp_mode __ro_after_init = SATP_MODE_32;
  49 #endif
  50 EXPORT_SYMBOL(satp_mode);
  51
  52 bool pgtable_l4_enabled = IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) && !IS_ENABLED(CONFIG_XIP_KERNEL);
  53 bool pgtable_l5_enabled = IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) && !IS_ENABLED(CONFIG_XIP_KERNEL);
  54 EXPORT_SYMBOL(pgtable_l4_enabled);
  55 EXPORT_SYMBOL(pgtable_l5_enabled);
  56
  57 phys_addr_t phys_ram_base __ro_after_init;
  58 EXPORT_SYMBOL(phys_ram_base);
  59
  60 unsigned long empty_zero_page[PAGE_SIZE / sizeof(unsigned long)]
  61                                                         __page_aligned_bss;
  62 EXPORT_SYMBOL(empty_zero_page);
  63
  64 extern char _start[];
  65 void *_dtb_early_va __initdata;
  66 uintptr_t _dtb_early_pa __initdata;
  67
  68 static phys_addr_t dma32_phys_limit __initdata;
  69
  70 static void __init zone_sizes_init(void)
  71 {
  72         unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
  73
  74 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
  75         max_zone_pfns[ZONE_DMA32] = PFN_DOWN(dma32_phys_limit);
  76 #endif
  77         max_zone_pfns[ZONE_NORMAL] = max_low_pfn;
  78
  79         free_area_init(max_zone_pfns);
  80 }
  81
  82 #if defined(CONFIG_MMU) && defined(CONFIG_DEBUG_VM)
  83
  84 #define LOG2_SZ_1K  ilog2(SZ_1K)
  85 #define LOG2_SZ_1M  ilog2(SZ_1M)
  86 #define LOG2_SZ_1G  ilog2(SZ_1G)
  87 #define LOG2_SZ_1T  ilog2(SZ_1T)
  88
  89 static inline void print_mlk(char *name, unsigned long b, unsigned long t)
  90 {
  91         pr_notice("%12s : 0x%08lx - 0x%08lx   (%4ld kB)\n", name, b, t,
  92                   (((t) - (b)) >> LOG2_SZ_1K));
  93 }
  94
  95 static inline void print_mlm(char *name, unsigned long b, unsigned long t)
  96 {
  97         pr_notice("%12s : 0x%08lx - 0x%08lx   (%4ld MB)\n", name, b, t,
  98                   (((t) - (b)) >> LOG2_SZ_1M));
  99 }
 100
 101 static inline void print_mlg(char *name, unsigned long b, unsigned long t)
 102 {
 103         pr_notice("%12s : 0x%08lx - 0x%08lx   (%4ld GB)\n", name, b, t,
 104                    (((t) - (b)) >> LOG2_SZ_1G));
 105 }
 106
 107 #ifdef CONFIG_64BIT
 108 static inline void print_mlt(char *name, unsigned long b, unsigned long t)
 109 {
 110         pr_notice("%12s : 0x%08lx - 0x%08lx   (%4ld TB)\n", name, b, t,
 111                    (((t) - (b)) >> LOG2_SZ_1T));
 112 }
 113 #else
 114 #define print_mlt(n, b, t) do {} while (0)
 115 #endif
 116
 117 static inline void print_ml(char *name, unsigned long b, unsigned long t)
 118 {
 119         unsigned long diff = t - b;
 120
 121         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) && (diff >> LOG2_SZ_1T) >= 10)
 122                 print_mlt(name, b, t);
 123         else if ((diff >> LOG2_SZ_1G) >= 10)
 124                 print_mlg(name, b, t);
 125         else if ((diff >> LOG2_SZ_1M) >= 10)
 126                 print_mlm(name, b, t);
 127         else
 128                 print_mlk(name, b, t);
 129 }
 130
 131 static void __init print_vm_layout(void)
 132 {
 133         pr_notice("Virtual kernel memory layout:\n");
 134         print_ml("fixmap", (unsigned long)FIXADDR_START,
 135                 (unsigned long)FIXADDR_TOP);
 136         print_ml("pci io", (unsigned long)PCI_IO_START,
 137                 (unsigned long)PCI_IO_END);
 138         print_ml("vmemmap", (unsigned long)VMEMMAP_START,
 139                 (unsigned long)VMEMMAP_END);
 140         print_ml("vmalloc", (unsigned long)VMALLOC_START,
 141                 (unsigned long)VMALLOC_END);
 142 #ifdef CONFIG_64BIT
 143         print_ml("modules", (unsigned long)MODULES_VADDR,
 144                 (unsigned long)MODULES_END);
 145 #endif
 146         print_ml("lowmem", (unsigned long)PAGE_OFFSET,
 147                 (unsigned long)high_memory);
 148         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT)) {
 149 #ifdef CONFIG_KASAN
 150                 print_ml("kasan", KASAN_SHADOW_START, KASAN_SHADOW_END);
 151 #endif
 152
 153                 print_ml("kernel", (unsigned long)kernel_map.virt_addr,
 154                          (unsigned long)ADDRESS_SPACE_END);
 155         }
 156 }
 157 #else
 158 static void print_vm_layout(void) { }
 159 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
 160
 161 void __init mem_init(void)
 162 {
 163 #ifdef CONFIG_FLATMEM
 164         BUG_ON(!mem_map);
 165 #endif /* CONFIG_FLATMEM */
 166
 167         swiotlb_init(max_pfn > PFN_DOWN(dma32_phys_limit), SWIOTLB_VERBOSE);
 168         memblock_free_all();
 169
 170         print_vm_layout();
 171 }
 172
 173 /* Limit the memory size via mem. */
 174 static phys_addr_t memory_limit;
 175
 176 static int __init early_mem(char *p)
 177 {
 178         u64 size;
 179
 180         if (!p)
 181                 return 1;
 182
 183         size = memparse(p, &p) & PAGE_MASK;
 184         memory_limit = min_t(u64, size, memory_limit);
 185
 186         pr_notice("Memory limited to %lldMB\n", (u64)memory_limit >> 20);
 187
 188         return 0;
 189 }
 190 early_param("mem", early_mem);
 191
 192 static void __init setup_bootmem(void)
 193 {
 194         phys_addr_t vmlinux_end = __pa_symbol(&_end);
 195         phys_addr_t max_mapped_addr;
 196         phys_addr_t phys_ram_end, vmlinux_start;
 197
 198         if (IS_ENABLED(CONFIG_XIP_KERNEL))
 199                 vmlinux_start = __pa_symbol(&_sdata);
 200         else
 201                 vmlinux_start = __pa_symbol(&_start);
 202
 203         memblock_enforce_memory_limit(memory_limit);
 204
 205         /*
 206          * Make sure we align the reservation on PMD_SIZE since we will
 207          * map the kernel in the linear mapping as read-only: we do not want
 208          * any allocation to happen between _end and the next pmd aligned page.
 209          */
 210         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) && IS_ENABLED(CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX))
 211                 vmlinux_end = (vmlinux_end + PMD_SIZE - 1) & PMD_MASK;
 212         /*
 213          * Reserve from the start of the kernel to the end of the kernel
 214          */
 215         memblock_reserve(vmlinux_start, vmlinux_end - vmlinux_start);
 216
 217         phys_ram_end = memblock_end_of_DRAM();
 218
 219         /*
 220          * Make sure we align the start of the memory on a PMD boundary so that
 221          * at worst, we map the linear mapping with PMD mappings.
 222          */
 223         if (!IS_ENABLED(CONFIG_XIP_KERNEL))
 224                 phys_ram_base = memblock_start_of_DRAM() & PMD_MASK;
 225
 226         /*
 227          * In 64-bit, any use of __va/__pa before this point is wrong as we
 228          * did not know the start of DRAM before.
 229          */
 230         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT))
 231                 kernel_map.va_pa_offset = PAGE_OFFSET - phys_ram_base;
 232
 233         /*
 234          * memblock allocator is not aware of the fact that last 4K bytes of
 235          * the addressable memory can not be mapped because of IS_ERR_VALUE
 236          * macro. Make sure that last 4k bytes are not usable by memblock
 237          * if end of dram is equal to maximum addressable memory.  For 64-bit
 238          * kernel, this problem can't happen here as the end of the virtual
 239          * address space is occupied by the kernel mapping then this check must
 240          * be done as soon as the kernel mapping base address is determined.
 241          */
 242         if (!IS_ENABLED(CONFIG_64BIT)) {
 243                 max_mapped_addr = __pa(~(ulong)0);
 244                 if (max_mapped_addr == (phys_ram_end - 1))
 245                         memblock_set_current_limit(max_mapped_addr - 4096);
 246         }
 247
 248         min_low_pfn = PFN_UP(phys_ram_base);
 249         max_low_pfn = max_pfn = PFN_DOWN(phys_ram_end);
 250         high_memory = (void *)(__va(PFN_PHYS(max_low_pfn)));
 251
 252         dma32_phys_limit = min(4UL * SZ_1G, (unsigned long)PFN_PHYS(max_low_pfn));
 253         set_max_mapnr(max_low_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
 254
 255         reserve_initrd_mem();
 256
 257         /*
 258          * No allocation should be done before reserving the memory as defined
 259          * in the device tree, otherwise the allocation could end up in a
 260          * reserved region.
 261          */
 262         early_init_fdt_scan_reserved_mem();
 263
 264         /*
 265          * If DTB is built in, no need to reserve its memblock.
 266          * Otherwise, do reserve it but avoid using
 267          * early_init_fdt_reserve_self() since __pa() does
 268          * not work for DTB pointers that are fixmap addresses
 269          */
 270         if (!IS_ENABLED(CONFIG_BUILTIN_DTB))
 271                 memblock_reserve(dtb_early_pa, fdt_totalsize(dtb_early_va));
 272
 273         dma_contiguous_reserve(dma32_phys_limit);
 274         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT))
 275                 hugetlb_cma_reserve(PUD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 276 }
 277
 278 #ifdef CONFIG_MMU
 279 struct pt_alloc_ops pt_ops __initdata;
 280
 281 pgd_t swapper_pg_dir[PTRS_PER_PGD] __page_aligned_bss;
 282 pgd_t trampoline_pg_dir[PTRS_PER_PGD] __page_aligned_bss;
 283 static pte_t fixmap_pte[PTRS_PER_PTE] __page_aligned_bss;
 284
 285 pgd_t early_pg_dir[PTRS_PER_PGD] __initdata __aligned(PAGE_SIZE);
 286
 287 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 288 #define pt_ops                  (*(struct pt_alloc_ops *)XIP_FIXUP(&pt_ops))
 289 #define trampoline_pg_dir      ((pgd_t *)XIP_FIXUP(trampoline_pg_dir))
 290 #define fixmap_pte             ((pte_t *)XIP_FIXUP(fixmap_pte))
 291 #define early_pg_dir           ((pgd_t *)XIP_FIXUP(early_pg_dir))
 292 #endif /* CONFIG_XIP_KERNEL */
 293
 294 static const pgprot_t protection_map[16] = {
 295         [VM_NONE]                                       = PAGE_NONE,
 296         [VM_READ]                                       = PAGE_READ,
 297         [VM_WRITE]                                      = PAGE_COPY,
 298         [VM_WRITE | VM_READ]                            = PAGE_COPY,
 299         [VM_EXEC]                                       = PAGE_EXEC,
 300         [VM_EXEC | VM_READ]                             = PAGE_READ_EXEC,
 301         [VM_EXEC | VM_WRITE]                            = PAGE_COPY_EXEC,
 302         [VM_EXEC | VM_WRITE | VM_READ]                  = PAGE_COPY_EXEC,
 303         [VM_SHARED]                                     = PAGE_NONE,
 304         [VM_SHARED | VM_READ]                           = PAGE_READ,
 305         [VM_SHARED | VM_WRITE]                          = PAGE_SHARED,
 306         [VM_SHARED | VM_WRITE | VM_READ]                = PAGE_SHARED,
 307         [VM_SHARED | VM_EXEC]                           = PAGE_EXEC,
 308         [VM_SHARED | VM_EXEC | VM_READ]                 = PAGE_READ_EXEC,
 309         [VM_SHARED | VM_EXEC | VM_WRITE]                = PAGE_SHARED_EXEC,
 310         [VM_SHARED | VM_EXEC | VM_WRITE | VM_READ]      = PAGE_SHARED_EXEC
 311 };
 312 DECLARE_VM_GET_PAGE_PROT
 313
 314 void __set_fixmap(enum fixed_addresses idx, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
 315 {
 316         unsigned long addr = __fix_to_virt(idx);
 317         pte_t *ptep;
 318
 319         BUG_ON(idx <= FIX_HOLE || idx >= __end_of_fixed_addresses);
 320
 321         ptep = &fixmap_pte[pte_index(addr)];
 322
 323         if (pgprot_val(prot))
 324                 set_pte(ptep, pfn_pte(phys >> PAGE_SHIFT, prot));
 325         else
 326                 pte_clear(&init_mm, addr, ptep);
 327         local_flush_tlb_page(addr);
 328 }
 329
 330 static inline pte_t *__init get_pte_virt_early(phys_addr_t pa)
 331 {
 332         return (pte_t *)((uintptr_t)pa);
 333 }
 334
 335 static inline pte_t *__init get_pte_virt_fixmap(phys_addr_t pa)
 336 {
 337         clear_fixmap(FIX_PTE);
 338         return (pte_t *)set_fixmap_offset(FIX_PTE, pa);
 339 }
 340
 341 static inline pte_t *__init get_pte_virt_late(phys_addr_t pa)
 342 {
 343         return (pte_t *) __va(pa);
 344 }
 345
 346 static inline phys_addr_t __init alloc_pte_early(uintptr_t va)
 347 {
 348         /*
 349          * We only create PMD or PGD early mappings so we
 350          * should never reach here with MMU disabled.
 351          */
 352         BUG();
 353 }
 354
 355 static inline phys_addr_t __init alloc_pte_fixmap(uintptr_t va)
 356 {
 357         return memblock_phys_alloc(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
 358 }
 359
 360 static phys_addr_t __init alloc_pte_late(uintptr_t va)
 361 {
 362         struct ptdesc *ptdesc = pagetable_alloc(GFP_KERNEL & ~__GFP_HIGHMEM, 0);
 363
 364         BUG_ON(!ptdesc || !pagetable_pte_ctor(ptdesc));
 365         return __pa((pte_t *)ptdesc_address(ptdesc));
 366 }
 367
 368 static void __init create_pte_mapping(pte_t *ptep,
 369                                       uintptr_t va, phys_addr_t pa,
 370                                       phys_addr_t sz, pgprot_t prot)
 371 {
 372         uintptr_t pte_idx = pte_index(va);
 373
 374         BUG_ON(sz != PAGE_SIZE);
 375
 376         if (pte_none(ptep[pte_idx]))
 377                 ptep[pte_idx] = pfn_pte(PFN_DOWN(pa), prot);
 378 }
 379
 380 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
 381
 382 static pmd_t trampoline_pmd[PTRS_PER_PMD] __page_aligned_bss;
 383 static pmd_t fixmap_pmd[PTRS_PER_PMD] __page_aligned_bss;
 384 static pmd_t early_pmd[PTRS_PER_PMD] __initdata __aligned(PAGE_SIZE);
 385
 386 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 387 #define trampoline_pmd ((pmd_t *)XIP_FIXUP(trampoline_pmd))
 388 #define fixmap_pmd     ((pmd_t *)XIP_FIXUP(fixmap_pmd))
 389 #define early_pmd      ((pmd_t *)XIP_FIXUP(early_pmd))
 390 #endif /* CONFIG_XIP_KERNEL */
 391
 392 static p4d_t trampoline_p4d[PTRS_PER_P4D] __page_aligned_bss;
 393 static p4d_t fixmap_p4d[PTRS_PER_P4D] __page_aligned_bss;
 394 static p4d_t early_p4d[PTRS_PER_P4D] __initdata __aligned(PAGE_SIZE);
 395
 396 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 397 #define trampoline_p4d ((p4d_t *)XIP_FIXUP(trampoline_p4d))
 398 #define fixmap_p4d     ((p4d_t *)XIP_FIXUP(fixmap_p4d))
 399 #define early_p4d      ((p4d_t *)XIP_FIXUP(early_p4d))
 400 #endif /* CONFIG_XIP_KERNEL */
 401
 402 static pud_t trampoline_pud[PTRS_PER_PUD] __page_aligned_bss;
 403 static pud_t fixmap_pud[PTRS_PER_PUD] __page_aligned_bss;
 404 static pud_t early_pud[PTRS_PER_PUD] __initdata __aligned(PAGE_SIZE);
 405
 406 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 407 #define trampoline_pud ((pud_t *)XIP_FIXUP(trampoline_pud))
 408 #define fixmap_pud     ((pud_t *)XIP_FIXUP(fixmap_pud))
 409 #define early_pud      ((pud_t *)XIP_FIXUP(early_pud))
 410 #endif /* CONFIG_XIP_KERNEL */
 411
 412 static pmd_t *__init get_pmd_virt_early(phys_addr_t pa)
 413 {
 414         /* Before MMU is enabled */
 415         return (pmd_t *)((uintptr_t)pa);
 416 }
 417
 418 static pmd_t *__init get_pmd_virt_fixmap(phys_addr_t pa)
 419 {
 420         clear_fixmap(FIX_PMD);
 421         return (pmd_t *)set_fixmap_offset(FIX_PMD, pa);
 422 }
 423
 424 static pmd_t *__init get_pmd_virt_late(phys_addr_t pa)
 425 {
 426         return (pmd_t *) __va(pa);
 427 }
 428
 429 static phys_addr_t __init alloc_pmd_early(uintptr_t va)
 430 {
 431         BUG_ON((va - kernel_map.virt_addr) >> PUD_SHIFT);
 432
 433         return (uintptr_t)early_pmd;
 434 }
 435
 436 static phys_addr_t __init alloc_pmd_fixmap(uintptr_t va)
 437 {
 438         return memblock_phys_alloc(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
 439 }
 440
 441 static phys_addr_t __init alloc_pmd_late(uintptr_t va)
 442 {
 443         struct ptdesc *ptdesc = pagetable_alloc(GFP_KERNEL & ~__GFP_HIGHMEM, 0);
 444
 445         BUG_ON(!ptdesc || !pagetable_pmd_ctor(ptdesc));
 446         return __pa((pmd_t *)ptdesc_address(ptdesc));
 447 }
 448
 449 static void __init create_pmd_mapping(pmd_t *pmdp,
 450                                       uintptr_t va, phys_addr_t pa,
 451                                       phys_addr_t sz, pgprot_t prot)
 452 {
 453         pte_t *ptep;
 454         phys_addr_t pte_phys;
 455         uintptr_t pmd_idx = pmd_index(va);
 456
 457         if (sz == PMD_SIZE) {
 458                 if (pmd_none(pmdp[pmd_idx]))
 459                         pmdp[pmd_idx] = pfn_pmd(PFN_DOWN(pa), prot);
 460                 return;
 461         }
 462
 463         if (pmd_none(pmdp[pmd_idx])) {
 464                 pte_phys = pt_ops.alloc_pte(va);
 465                 pmdp[pmd_idx] = pfn_pmd(PFN_DOWN(pte_phys), PAGE_TABLE);
 466                 ptep = pt_ops.get_pte_virt(pte_phys);
 467                 memset(ptep, 0, PAGE_SIZE);
 468         } else {
 469                 pte_phys = PFN_PHYS(_pmd_pfn(pmdp[pmd_idx]));
 470                 ptep = pt_ops.get_pte_virt(pte_phys);
 471         }
 472
 473         create_pte_mapping(ptep, va, pa, sz, prot);
 474 }
 475
 476 static pud_t *__init get_pud_virt_early(phys_addr_t pa)
 477 {
 478         return (pud_t *)((uintptr_t)pa);
 479 }
 480
 481 static pud_t *__init get_pud_virt_fixmap(phys_addr_t pa)
 482 {
 483         clear_fixmap(FIX_PUD);
 484         return (pud_t *)set_fixmap_offset(FIX_PUD, pa);
 485 }
 486
 487 static pud_t *__init get_pud_virt_late(phys_addr_t pa)
 488 {
 489         return (pud_t *)__va(pa);
 490 }
 491
 492 static phys_addr_t __init alloc_pud_early(uintptr_t va)
 493 {
 494         /* Only one PUD is available for early mapping */
 495         BUG_ON((va - kernel_map.virt_addr) >> PGDIR_SHIFT);
 496
 497         return (uintptr_t)early_pud;
 498 }
 499
 500 static phys_addr_t __init alloc_pud_fixmap(uintptr_t va)
 501 {
 502         return memblock_phys_alloc(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
 503 }
 504
 505 static phys_addr_t alloc_pud_late(uintptr_t va)
 506 {
 507         unsigned long vaddr;
 508
 509         vaddr = __get_free_page(GFP_KERNEL);
 510         BUG_ON(!vaddr);
 511         return __pa(vaddr);
 512 }
 513
 514 static p4d_t *__init get_p4d_virt_early(phys_addr_t pa)
 515 {
 516         return (p4d_t *)((uintptr_t)pa);
 517 }
 518
 519 static p4d_t *__init get_p4d_virt_fixmap(phys_addr_t pa)
 520 {
 521         clear_fixmap(FIX_P4D);
 522         return (p4d_t *)set_fixmap_offset(FIX_P4D, pa);
 523 }
 524
 525 static p4d_t *__init get_p4d_virt_late(phys_addr_t pa)
 526 {
 527         return (p4d_t *)__va(pa);
 528 }
 529
 530 static phys_addr_t __init alloc_p4d_early(uintptr_t va)
 531 {
 532         /* Only one P4D is available for early mapping */
 533         BUG_ON((va - kernel_map.virt_addr) >> PGDIR_SHIFT);
 534
 535         return (uintptr_t)early_p4d;
 536 }
 537
 538 static phys_addr_t __init alloc_p4d_fixmap(uintptr_t va)
 539 {
 540         return memblock_phys_alloc(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
 541 }
 542
 543 static phys_addr_t alloc_p4d_late(uintptr_t va)
 544 {
 545         unsigned long vaddr;
 546
 547         vaddr = __get_free_page(GFP_KERNEL);
 548         BUG_ON(!vaddr);
 549         return __pa(vaddr);
 550 }
 551
 552 static void __init create_pud_mapping(pud_t *pudp,
 553                                       uintptr_t va, phys_addr_t pa,
 554                                       phys_addr_t sz, pgprot_t prot)
 555 {
 556         pmd_t *nextp;
 557         phys_addr_t next_phys;
 558         uintptr_t pud_index = pud_index(va);
 559
 560         if (sz == PUD_SIZE) {
 561                 if (pud_val(pudp[pud_index]) == 0)
 562                         pudp[pud_index] = pfn_pud(PFN_DOWN(pa), prot);
 563                 return;
 564         }
 565
 566         if (pud_val(pudp[pud_index]) == 0) {
 567                 next_phys = pt_ops.alloc_pmd(va);
 568                 pudp[pud_index] = pfn_pud(PFN_DOWN(next_phys), PAGE_TABLE);
 569                 nextp = pt_ops.get_pmd_virt(next_phys);
 570                 memset(nextp, 0, PAGE_SIZE);
 571         } else {
 572                 next_phys = PFN_PHYS(_pud_pfn(pudp[pud_index]));
 573                 nextp = pt_ops.get_pmd_virt(next_phys);
 574         }
 575
 576         create_pmd_mapping(nextp, va, pa, sz, prot);
 577 }
 578
 579 static void __init create_p4d_mapping(p4d_t *p4dp,
 580                                       uintptr_t va, phys_addr_t pa,
 581                                       phys_addr_t sz, pgprot_t prot)
 582 {
 583         pud_t *nextp;
 584         phys_addr_t next_phys;
 585         uintptr_t p4d_index = p4d_index(va);
 586
 587         if (sz == P4D_SIZE) {
 588                 if (p4d_val(p4dp[p4d_index]) == 0)
 589                         p4dp[p4d_index] = pfn_p4d(PFN_DOWN(pa), prot);
 590                 return;
 591         }
 592
 593         if (p4d_val(p4dp[p4d_index]) == 0) {
 594                 next_phys = pt_ops.alloc_pud(va);
 595                 p4dp[p4d_index] = pfn_p4d(PFN_DOWN(next_phys), PAGE_TABLE);
 596                 nextp = pt_ops.get_pud_virt(next_phys);
 597                 memset(nextp, 0, PAGE_SIZE);
 598         } else {
 599                 next_phys = PFN_PHYS(_p4d_pfn(p4dp[p4d_index]));
 600                 nextp = pt_ops.get_pud_virt(next_phys);
 601         }
 602
 603         create_pud_mapping(nextp, va, pa, sz, prot);
 604 }
 605
 606 #define pgd_next_t              p4d_t
 607 #define alloc_pgd_next(__va)    (pgtable_l5_enabled ?                   \
 608                 pt_ops.alloc_p4d(__va) : (pgtable_l4_enabled ?          \
 609                 pt_ops.alloc_pud(__va) : pt_ops.alloc_pmd(__va)))
 610 #define get_pgd_next_virt(__pa) (pgtable_l5_enabled ?                   \
 611                 pt_ops.get_p4d_virt(__pa) : (pgd_next_t *)(pgtable_l4_enabled ? \
 612                 pt_ops.get_pud_virt(__pa) : (pud_t *)pt_ops.get_pmd_virt(__pa)))
 613 #define create_pgd_next_mapping(__nextp, __va, __pa, __sz, __prot)      \
 614                                 (pgtable_l5_enabled ?                   \
 615                 create_p4d_mapping(__nextp, __va, __pa, __sz, __prot) : \
 616                                 (pgtable_l4_enabled ?                   \
 617                 create_pud_mapping((pud_t *)__nextp, __va, __pa, __sz, __prot) :        \
 618                 create_pmd_mapping((pmd_t *)__nextp, __va, __pa, __sz, __prot)))
 619 #define fixmap_pgd_next         (pgtable_l5_enabled ?                   \
 620                 (uintptr_t)fixmap_p4d : (pgtable_l4_enabled ?           \
 621                 (uintptr_t)fixmap_pud : (uintptr_t)fixmap_pmd))
 622 #define trampoline_pgd_next     (pgtable_l5_enabled ?                   \
 623                 (uintptr_t)trampoline_p4d : (pgtable_l4_enabled ?       \
 624                 (uintptr_t)trampoline_pud : (uintptr_t)trampoline_pmd))
 625 #else
 626 #define pgd_next_t              pte_t
 627 #define alloc_pgd_next(__va)    pt_ops.alloc_pte(__va)
 628 #define get_pgd_next_virt(__pa) pt_ops.get_pte_virt(__pa)
 629 #define create_pgd_next_mapping(__nextp, __va, __pa, __sz, __prot)      \
 630         create_pte_mapping(__nextp, __va, __pa, __sz, __prot)
 631 #define fixmap_pgd_next         ((uintptr_t)fixmap_pte)
 632 #define create_p4d_mapping(__pmdp, __va, __pa, __sz, __prot) do {} while(0)
 633 #define create_pud_mapping(__pmdp, __va, __pa, __sz, __prot) do {} while(0)
 634 #define create_pmd_mapping(__pmdp, __va, __pa, __sz, __prot) do {} while(0)
 635 #endif /* __PAGETABLE_PMD_FOLDED */
 636
 637 void __init create_pgd_mapping(pgd_t *pgdp,
 638                                       uintptr_t va, phys_addr_t pa,
 639                                       phys_addr_t sz, pgprot_t prot)
 640 {
 641         pgd_next_t *nextp;
 642         phys_addr_t next_phys;
 643         uintptr_t pgd_idx = pgd_index(va);
 644
 645         if (sz == PGDIR_SIZE) {
 646                 if (pgd_val(pgdp[pgd_idx]) == 0)
 647                         pgdp[pgd_idx] = pfn_pgd(PFN_DOWN(pa), prot);
 648                 return;
 649         }
 650
 651         if (pgd_val(pgdp[pgd_idx]) == 0) {
 652                 next_phys = alloc_pgd_next(va);
 653                 pgdp[pgd_idx] = pfn_pgd(PFN_DOWN(next_phys), PAGE_TABLE);
 654                 nextp = get_pgd_next_virt(next_phys);
 655                 memset(nextp, 0, PAGE_SIZE);
 656         } else {
 657                 next_phys = PFN_PHYS(_pgd_pfn(pgdp[pgd_idx]));
 658                 nextp = get_pgd_next_virt(next_phys);
 659         }
 660
 661         create_pgd_next_mapping(nextp, va, pa, sz, prot);
 662 }
 663
 664 static uintptr_t __init best_map_size(phys_addr_t pa, uintptr_t va,
 665                                       phys_addr_t size)
 666 {
 667         if (!(pa & (PGDIR_SIZE - 1)) && !(va & (PGDIR_SIZE - 1)) && size >= PGDIR_SIZE)
 668                 return PGDIR_SIZE;
 669
 670         if (!(pa & (P4D_SIZE - 1)) && !(va & (P4D_SIZE - 1)) && size >= P4D_SIZE)
 671                 return P4D_SIZE;
 672
 673         if (!(pa & (PUD_SIZE - 1)) && !(va & (PUD_SIZE - 1)) && size >= PUD_SIZE)
 674                 return PUD_SIZE;
 675
 676         if (!(pa & (PMD_SIZE - 1)) && !(va & (PMD_SIZE - 1)) && size >= PMD_SIZE)
 677                 return PMD_SIZE;
 678
 679         return PAGE_SIZE;
 680 }
 681
 682 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 683 #define phys_ram_base  (*(phys_addr_t *)XIP_FIXUP(&phys_ram_base))
 684 extern char _xiprom[], _exiprom[], __data_loc;
 685
 686 /* called from head.S with MMU off */
 687 asmlinkage void __init __copy_data(void)
 688 {
 689         void *from = (void *)(&__data_loc);
 690         void *to = (void *)CONFIG_PHYS_RAM_BASE;
 691         size_t sz = (size_t)((uintptr_t)(&_end) - (uintptr_t)(&_sdata));
 692
 693         memcpy(to, from, sz);
 694 }
 695 #endif
 696
 697 #ifdef CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX
 698 static __init pgprot_t pgprot_from_va(uintptr_t va)
 699 {
 700         if (is_va_kernel_text(va))
 701                 return PAGE_KERNEL_READ_EXEC;
 702
 703         /*
 704          * In 64-bit kernel, the kernel mapping is outside the linear mapping so
 705          * we must protect its linear mapping alias from being executed and
 706          * written.
 707          * And rodata section is marked readonly in mark_rodata_ro.
 708          */
 709         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) && is_va_kernel_lm_alias_text(va))
 710                 return PAGE_KERNEL_READ;
 711
 712         return PAGE_KERNEL;
 713 }
 714
 715 void mark_rodata_ro(void)
 716 {
 717         set_kernel_memory(__start_rodata, _data, set_memory_ro);
 718         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT))
 719                 set_kernel_memory(lm_alias(__start_rodata), lm_alias(_data),
 720                                   set_memory_ro);
 721
 722         debug_checkwx();
 723 }
 724 #else
 725 static __init pgprot_t pgprot_from_va(uintptr_t va)
 726 {
 727         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) && !is_kernel_mapping(va))
 728                 return PAGE_KERNEL;
 729
 730         return PAGE_KERNEL_EXEC;
 731 }
 732 #endif /* CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX */
 733
 734 #if defined(CONFIG_64BIT) && !defined(CONFIG_XIP_KERNEL)
 735 u64 __pi_set_satp_mode_from_cmdline(uintptr_t dtb_pa);
 736
 737 static void __init disable_pgtable_l5(void)
 738 {
 739         pgtable_l5_enabled = false;
 740         kernel_map.page_offset = PAGE_OFFSET_L4;
 741         satp_mode = SATP_MODE_48;
 742 }
 743
 744 static void __init disable_pgtable_l4(void)
 745 {
 746         pgtable_l4_enabled = false;
 747         kernel_map.page_offset = PAGE_OFFSET_L3;
 748         satp_mode = SATP_MODE_39;
 749 }
 750
 751 static int __init print_no4lvl(char *p)
 752 {
 753         pr_info("Disabled 4-level and 5-level paging");
 754         return 0;
 755 }
 756 early_param("no4lvl", print_no4lvl);
 757
 758 static int __init print_no5lvl(char *p)
 759 {
 760         pr_info("Disabled 5-level paging");
 761         return 0;
 762 }
 763 early_param("no5lvl", print_no5lvl);
 764
 765 /*
 766  * There is a simple way to determine if 4-level is supported by the
 767  * underlying hardware: establish 1:1 mapping in 4-level page table mode
 768  * then read SATP to see if the configuration was taken into account
 769  * meaning sv48 is supported.
 770  */
 771 static __init void set_satp_mode(uintptr_t dtb_pa)
 772 {
 773         u64 identity_satp, hw_satp;
 774         uintptr_t set_satp_mode_pmd = ((unsigned long)set_satp_mode) & PMD_MASK;
 775         u64 satp_mode_cmdline = __pi_set_satp_mode_from_cmdline(dtb_pa);
 776
 777         if (satp_mode_cmdline == SATP_MODE_57) {
 778                 disable_pgtable_l5();
 779         } else if (satp_mode_cmdline == SATP_MODE_48) {
 780                 disable_pgtable_l5();
 781                 disable_pgtable_l4();
 782                 return;
 783         }
 784
 785         create_p4d_mapping(early_p4d,
 786                         set_satp_mode_pmd, (uintptr_t)early_pud,
 787                         P4D_SIZE, PAGE_TABLE);
 788         create_pud_mapping(early_pud,
 789                            set_satp_mode_pmd, (uintptr_t)early_pmd,
 790                            PUD_SIZE, PAGE_TABLE);
 791         /* Handle the case where set_satp_mode straddles 2 PMDs */
 792         create_pmd_mapping(early_pmd,
 793                            set_satp_mode_pmd, set_satp_mode_pmd,
 794                            PMD_SIZE, PAGE_KERNEL_EXEC);
 795         create_pmd_mapping(early_pmd,
 796                            set_satp_mode_pmd + PMD_SIZE,
 797                            set_satp_mode_pmd + PMD_SIZE,
 798                            PMD_SIZE, PAGE_KERNEL_EXEC);
 799 retry:
 800         create_pgd_mapping(early_pg_dir,
 801                            set_satp_mode_pmd,
 802                            pgtable_l5_enabled ?
 803                                 (uintptr_t)early_p4d : (uintptr_t)early_pud,
 804                            PGDIR_SIZE, PAGE_TABLE);
 805
 806         identity_satp = PFN_DOWN((uintptr_t)&early_pg_dir) | satp_mode;
 807
 808         local_flush_tlb_all();
 809         csr_write(CSR_SATP, identity_satp);
 810         hw_satp = csr_swap(CSR_SATP, 0ULL);
 811         local_flush_tlb_all();
 812
 813         if (hw_satp != identity_satp) {
 814                 if (pgtable_l5_enabled) {
 815                         disable_pgtable_l5();
 816                         memset(early_pg_dir, 0, PAGE_SIZE);
 817                         goto retry;
 818                 }
 819                 disable_pgtable_l4();
 820         }
 821
 822         memset(early_pg_dir, 0, PAGE_SIZE);
 823         memset(early_p4d, 0, PAGE_SIZE);
 824         memset(early_pud, 0, PAGE_SIZE);
 825         memset(early_pmd, 0, PAGE_SIZE);
 826 }
 827 #endif
 828
 829 /*
 830  * setup_vm() is called from head.S with MMU-off.
 831  *
 832  * Following requirements should be honoured for setup_vm() to work
 833  * correctly:
 834  * 1) It should use PC-relative addressing for accessing kernel symbols.
 835  *    To achieve this we always use GCC cmodel=medany.
 836  * 2) The compiler instrumentation for FTRACE will not work for setup_vm()
 837  *    so disable compiler instrumentation when FTRACE is enabled.
 838  *
 839  * Currently, the above requirements are honoured by using custom CFLAGS
 840  * for init.o in mm/Makefile.
 841  */
 842
 843 #ifndef __riscv_cmodel_medany
 844 #error "setup_vm() is called from head.S before relocate so it should not use absolute addressing."
 845 #endif
 846
 847 #ifdef CONFIG_RELOCATABLE
 848 extern unsigned long __rela_dyn_start, __rela_dyn_end;
 849
 850 static void __init relocate_kernel(void)
 851 {
 852         Elf64_Rela *rela = (Elf64_Rela *)&__rela_dyn_start;
 853         /*
 854          * This holds the offset between the linked virtual address and the
 855          * relocated virtual address.
 856          */
 857         uintptr_t reloc_offset = kernel_map.virt_addr - KERNEL_LINK_ADDR;
 858         /*
 859          * This holds the offset between kernel linked virtual address and
 860          * physical address.
 861          */
 862         uintptr_t va_kernel_link_pa_offset = KERNEL_LINK_ADDR - kernel_map.phys_addr;
 863
 864         for ( ; rela < (Elf64_Rela *)&__rela_dyn_end; rela++) {
 865                 Elf64_Addr addr = (rela->r_offset - va_kernel_link_pa_offset);
 866                 Elf64_Addr relocated_addr = rela->r_addend;
 867
 868                 if (rela->r_info != R_RISCV_RELATIVE)
 869                         continue;
 870
 871                 /*
 872                  * Make sure to not relocate vdso symbols like rt_sigreturn
 873                  * which are linked from the address 0 in vmlinux since
 874                  * vdso symbol addresses are actually used as an offset from
 875                  * mm->context.vdso in VDSO_OFFSET macro.
 876                  */
 877                 if (relocated_addr >= KERNEL_LINK_ADDR)
 878                         relocated_addr += reloc_offset;
 879
 880                 *(Elf64_Addr *)addr = relocated_addr;
 881         }
 882 }
 883 #endif /* CONFIG_RELOCATABLE */
 884
 885 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 886 static void __init create_kernel_page_table(pgd_t *pgdir,
 887                                             __always_unused bool early)
 888 {
 889         uintptr_t va, end_va;
 890
 891         /* Map the flash resident part */
 892         end_va = kernel_map.virt_addr + kernel_map.xiprom_sz;
 893         for (va = kernel_map.virt_addr; va < end_va; va += PMD_SIZE)
 894                 create_pgd_mapping(pgdir, va,
 895                                    kernel_map.xiprom + (va - kernel_map.virt_addr),
 896                                    PMD_SIZE, PAGE_KERNEL_EXEC);
 897
 898         /* Map the data in RAM */
 899         end_va = kernel_map.virt_addr + XIP_OFFSET + kernel_map.size;
 900         for (va = kernel_map.virt_addr + XIP_OFFSET; va < end_va; va += PMD_SIZE)
 901                 create_pgd_mapping(pgdir, va,
 902                                    kernel_map.phys_addr + (va - (kernel_map.virt_addr + XIP_OFFSET)),
 903                                    PMD_SIZE, PAGE_KERNEL);
 904 }
 905 #else
 906 static void __init create_kernel_page_table(pgd_t *pgdir, bool early)
 907 {
 908         uintptr_t va, end_va;
 909
 910         end_va = kernel_map.virt_addr + kernel_map.size;
 911         for (va = kernel_map.virt_addr; va < end_va; va += PMD_SIZE)
 912                 create_pgd_mapping(pgdir, va,
 913                                    kernel_map.phys_addr + (va - kernel_map.virt_addr),
 914                                    PMD_SIZE,
 915                                    early ?
 916                                         PAGE_KERNEL_EXEC : pgprot_from_va(va));
 917 }
 918 #endif
 919
 920 /*
 921  * Setup a 4MB mapping that encompasses the device tree: for 64-bit kernel,
 922  * this means 2 PMD entries whereas for 32-bit kernel, this is only 1 PGDIR
 923  * entry.
 924  */
 925 static void __init create_fdt_early_page_table(uintptr_t fix_fdt_va,
 926                                                uintptr_t dtb_pa)
 927 {
 928 #ifndef CONFIG_BUILTIN_DTB
 929         uintptr_t pa = dtb_pa & ~(PMD_SIZE - 1);
 930
 931         /* Make sure the fdt fixmap address is always aligned on PMD size */
 932         BUILD_BUG_ON(FIX_FDT % (PMD_SIZE / PAGE_SIZE));
 933
 934         /* In 32-bit only, the fdt lies in its own PGD */
 935         if (!IS_ENABLED(CONFIG_64BIT)) {
 936                 create_pgd_mapping(early_pg_dir, fix_fdt_va,
 937                                    pa, MAX_FDT_SIZE, PAGE_KERNEL);
 938         } else {
 939                 create_pmd_mapping(fixmap_pmd, fix_fdt_va,
 940                                    pa, PMD_SIZE, PAGE_KERNEL);
 941                 create_pmd_mapping(fixmap_pmd, fix_fdt_va + PMD_SIZE,
 942                                    pa + PMD_SIZE, PMD_SIZE, PAGE_KERNEL);
 943         }
 944
 945         dtb_early_va = (void *)fix_fdt_va + (dtb_pa & (PMD_SIZE - 1));
 946 #else
 947         /*
 948          * For 64-bit kernel, __va can't be used since it would return a linear
 949          * mapping address whereas dtb_early_va will be used before
 950          * setup_vm_final installs the linear mapping. For 32-bit kernel, as the
 951          * kernel is mapped in the linear mapping, that makes no difference.
 952          */
 953         dtb_early_va = kernel_mapping_pa_to_va(XIP_FIXUP(dtb_pa));
 954 #endif
 955
 956         dtb_early_pa = dtb_pa;
 957 }
 958
 959 /*
 960  * MMU is not enabled, the page tables are allocated directly using
 961  * early_pmd/pud/p4d and the address returned is the physical one.
 962  */
 963 static void __init pt_ops_set_early(void)
 964 {
 965         pt_ops.alloc_pte = alloc_pte_early;
 966         pt_ops.get_pte_virt = get_pte_virt_early;
 967 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
 968         pt_ops.alloc_pmd = alloc_pmd_early;
 969         pt_ops.get_pmd_virt = get_pmd_virt_early;
 970         pt_ops.alloc_pud = alloc_pud_early;
 971         pt_ops.get_pud_virt = get_pud_virt_early;
 972         pt_ops.alloc_p4d = alloc_p4d_early;
 973         pt_ops.get_p4d_virt = get_p4d_virt_early;
 974 #endif
 975 }
 976
 977 /*
 978  * MMU is enabled but page table setup is not complete yet.
 979  * fixmap page table alloc functions must be used as a means to temporarily
 980  * map the allocated physical pages since the linear mapping does not exist yet.
 981  *
 982  * Note that this is called with MMU disabled, hence kernel_mapping_pa_to_va,
 983  * but it will be used as described above.
 984  */
 985 static void __init pt_ops_set_fixmap(void)
 986 {
 987         pt_ops.alloc_pte = kernel_mapping_pa_to_va(alloc_pte_fixmap);
 988         pt_ops.get_pte_virt = kernel_mapping_pa_to_va(get_pte_virt_fixmap);
 989 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
 990         pt_ops.alloc_pmd = kernel_mapping_pa_to_va(alloc_pmd_fixmap);
 991         pt_ops.get_pmd_virt = kernel_mapping_pa_to_va(get_pmd_virt_fixmap);
 992         pt_ops.alloc_pud = kernel_mapping_pa_to_va(alloc_pud_fixmap);
 993         pt_ops.get_pud_virt = kernel_mapping_pa_to_va(get_pud_virt_fixmap);
 994         pt_ops.alloc_p4d = kernel_mapping_pa_to_va(alloc_p4d_fixmap);
 995         pt_ops.get_p4d_virt = kernel_mapping_pa_to_va(get_p4d_virt_fixmap);
 996 #endif
 997 }
 998
 999 /*
1000  * MMU is enabled and page table setup is complete, so from now, we can use
1001  * generic page allocation functions to setup page table.
1002  */
1003 static void __init pt_ops_set_late(void)
1004 {
1005         pt_ops.alloc_pte = alloc_pte_late;
1006         pt_ops.get_pte_virt = get_pte_virt_late;
1007 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
1008         pt_ops.alloc_pmd = alloc_pmd_late;
1009         pt_ops.get_pmd_virt = get_pmd_virt_late;
1010         pt_ops.alloc_pud = alloc_pud_late;
1011         pt_ops.get_pud_virt = get_pud_virt_late;
1012         pt_ops.alloc_p4d = alloc_p4d_late;
1013         pt_ops.get_p4d_virt = get_p4d_virt_late;
1014 #endif
1015 }
1016
1017 #ifdef CONFIG_RANDOMIZE_BASE
1018 extern bool __init __pi_set_nokaslr_from_cmdline(uintptr_t dtb_pa);
1019 extern u64 __init __pi_get_kaslr_seed(uintptr_t dtb_pa);
1020
1021 static int __init print_nokaslr(char *p)
1022 {
1023         pr_info("Disabled KASLR");
1024         return 0;
1025 }
1026 early_param("nokaslr", print_nokaslr);
1027
1028 unsigned long kaslr_offset(void)
1029 {
1030         return kernel_map.virt_offset;
1031 }
1032 #endif
1033
1034 asmlinkage void __init setup_vm(uintptr_t dtb_pa)
1035 {
1036         pmd_t __maybe_unused fix_bmap_spmd, fix_bmap_epmd;
1037
1038 #ifdef CONFIG_RANDOMIZE_BASE
1039         if (!__pi_set_nokaslr_from_cmdline(dtb_pa)) {
1040                 u64 kaslr_seed = __pi_get_kaslr_seed(dtb_pa);
1041                 u32 kernel_size = (uintptr_t)(&_end) - (uintptr_t)(&_start);
1042                 u32 nr_pos;
1043
1044                 /*
1045                  * Compute the number of positions available: we are limited
1046                  * by the early page table that only has one PUD and we must
1047                  * be aligned on PMD_SIZE.
1048                  */
1049                 nr_pos = (PUD_SIZE - kernel_size) / PMD_SIZE;
1050
1051                 kernel_map.virt_offset = (kaslr_seed % nr_pos) * PMD_SIZE;
1052         }
1053 #endif
1054
1055         kernel_map.virt_addr = KERNEL_LINK_ADDR + kernel_map.virt_offset;
1056         kernel_map.page_offset = _AC(CONFIG_PAGE_OFFSET, UL);
1057
1058 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
1059         kernel_map.xiprom = (uintptr_t)CONFIG_XIP_PHYS_ADDR;
1060         kernel_map.xiprom_sz = (uintptr_t)(&_exiprom) - (uintptr_t)(&_xiprom);
1061
1062         phys_ram_base = CONFIG_PHYS_RAM_BASE;
1063         kernel_map.phys_addr = (uintptr_t)CONFIG_PHYS_RAM_BASE;
1064         kernel_map.size = (uintptr_t)(&_end) - (uintptr_t)(&_sdata);
1065
1066         kernel_map.va_kernel_xip_pa_offset = kernel_map.virt_addr - kernel_map.xiprom;
1067 #else
1068         kernel_map.phys_addr = (uintptr_t)(&_start);
1069         kernel_map.size = (uintptr_t)(&_end) - kernel_map.phys_addr;
1070 #endif
1071
1072 #if defined(CONFIG_64BIT) && !defined(CONFIG_XIP_KERNEL)
1073         set_satp_mode(dtb_pa);
1074 #endif
1075
1076         /*
1077          * In 64-bit, we defer the setup of va_pa_offset to setup_bootmem,
1078          * where we have the system memory layout: this allows us to align
1079          * the physical and virtual mappings and then make use of PUD/P4D/PGD
1080          * for the linear mapping. This is only possible because the kernel
1081          * mapping lies outside the linear mapping.
1082          * In 32-bit however, as the kernel resides in the linear mapping,
1083          * setup_vm_final can not change the mapping established here,
1084          * otherwise the same kernel addresses would get mapped to different
1085          * physical addresses (if the start of dram is different from the
1086          * kernel physical address start).
1087          */
1088         kernel_map.va_pa_offset = IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) ?
1089                                 0UL : PAGE_OFFSET - kernel_map.phys_addr;
1090         kernel_map.va_kernel_pa_offset = kernel_map.virt_addr - kernel_map.phys_addr;
1091
1092         /*
1093          * The default maximal physical memory size is KERN_VIRT_SIZE for 32-bit
1094          * kernel, whereas for 64-bit kernel, the end of the virtual address
1095          * space is occupied by the modules/BPF/kernel mappings which reduces
1096          * the available size of the linear mapping.
1097          */
1098         memory_limit = KERN_VIRT_SIZE - (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) ? SZ_4G : 0);
1099
1100         /* Sanity check alignment and size */
1101         BUG_ON((PAGE_OFFSET % PGDIR_SIZE) != 0);
1102         BUG_ON((kernel_map.phys_addr % PMD_SIZE) != 0);
1103
1104 #ifdef CONFIG_64BIT
1105         /*
1106          * The last 4K bytes of the addressable memory can not be mapped because
1107          * of IS_ERR_VALUE macro.
1108          */
1109         BUG_ON((kernel_map.virt_addr + kernel_map.size) > ADDRESS_SPACE_END - SZ_4K);
1110 #endif
1111
1112 #ifdef CONFIG_RELOCATABLE
1113         /*
1114          * Early page table uses only one PUD, which makes it possible
1115          * to map PUD_SIZE aligned on PUD_SIZE: if the relocation offset
1116          * makes the kernel cross over a PUD_SIZE boundary, raise a bug
1117          * since a part of the kernel would not get mapped.
1118          */
1119         BUG_ON(PUD_SIZE - (kernel_map.virt_addr & (PUD_SIZE - 1)) < kernel_map.size);
1120         relocate_kernel();
1121 #endif
1122
1123         apply_early_boot_alternatives();
1124         pt_ops_set_early();
1125
1126         /* Setup early PGD for fixmap */
1127         create_pgd_mapping(early_pg_dir, FIXADDR_START,
1128                            fixmap_pgd_next, PGDIR_SIZE, PAGE_TABLE);
1129
1130 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
1131         /* Setup fixmap P4D and PUD */
1132         if (pgtable_l5_enabled)
1133                 create_p4d_mapping(fixmap_p4d, FIXADDR_START,
1134                                    (uintptr_t)fixmap_pud, P4D_SIZE, PAGE_TABLE);
1135         /* Setup fixmap PUD and PMD */
1136         if (pgtable_l4_enabled)
1137                 create_pud_mapping(fixmap_pud, FIXADDR_START,
1138                                    (uintptr_t)fixmap_pmd, PUD_SIZE, PAGE_TABLE);
1139         create_pmd_mapping(fixmap_pmd, FIXADDR_START,
1140                            (uintptr_t)fixmap_pte, PMD_SIZE, PAGE_TABLE);
1141         /* Setup trampoline PGD and PMD */
1142         create_pgd_mapping(trampoline_pg_dir, kernel_map.virt_addr,
1143                            trampoline_pgd_next, PGDIR_SIZE, PAGE_TABLE);
1144         if (pgtable_l5_enabled)
1145                 create_p4d_mapping(trampoline_p4d, kernel_map.virt_addr,
1146                                    (uintptr_t)trampoline_pud, P4D_SIZE, PAGE_TABLE);
1147         if (pgtable_l4_enabled)
1148                 create_pud_mapping(trampoline_pud, kernel_map.virt_addr,
1149                                    (uintptr_t)trampoline_pmd, PUD_SIZE, PAGE_TABLE);
1150 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
1151         create_pmd_mapping(trampoline_pmd, kernel_map.virt_addr,
1152                            kernel_map.xiprom, PMD_SIZE, PAGE_KERNEL_EXEC);
1153 #else
1154         create_pmd_mapping(trampoline_pmd, kernel_map.virt_addr,
1155                            kernel_map.phys_addr, PMD_SIZE, PAGE_KERNEL_EXEC);
1156 #endif
1157 #else
1158         /* Setup trampoline PGD */
1159         create_pgd_mapping(trampoline_pg_dir, kernel_map.virt_addr,
1160                            kernel_map.phys_addr, PGDIR_SIZE, PAGE_KERNEL_EXEC);
1161 #endif
1162
1163         /*
1164          * Setup early PGD covering entire kernel which will allow
1165          * us to reach paging_init(). We map all memory banks later
1166          * in setup_vm_final() below.
1167          */
1168         create_kernel_page_table(early_pg_dir, true);
1169
1170         /* Setup early mapping for FDT early scan */
1171         create_fdt_early_page_table(__fix_to_virt(FIX_FDT), dtb_pa);
1172
1173         /*
1174          * Bootime fixmap only can handle PMD_SIZE mapping. Thus, boot-ioremap
1175          * range can not span multiple pmds.
1176          */
1177         BUG_ON((__fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN) >> PMD_SHIFT)
1178                      != (__fix_to_virt(FIX_BTMAP_END) >> PMD_SHIFT));
1179
1180 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
1181         /*
1182          * Early ioremap fixmap is already created as it lies within first 2MB
1183          * of fixmap region. We always map PMD_SIZE. Thus, both FIX_BTMAP_END
1184          * FIX_BTMAP_BEGIN should lie in the same pmd. Verify that and warn
1185          * the user if not.
1186          */
1187         fix_bmap_spmd = fixmap_pmd[pmd_index(__fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN))];
1188         fix_bmap_epmd = fixmap_pmd[pmd_index(__fix_to_virt(FIX_BTMAP_END))];
1189         if (pmd_val(fix_bmap_spmd) != pmd_val(fix_bmap_epmd)) {
1190                 WARN_ON(1);
1191                 pr_warn("fixmap btmap start [%08lx] != end [%08lx]\n",
1192                         pmd_val(fix_bmap_spmd), pmd_val(fix_bmap_epmd));
1193                 pr_warn("fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN): %08lx\n",
1194                         fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN));
1195                 pr_warn("fix_to_virt(FIX_BTMAP_END):   %08lx\n",
1196                         fix_to_virt(FIX_BTMAP_END));
1197
1198                 pr_warn("FIX_BTMAP_END:       %d\n", FIX_BTMAP_END);
1199                 pr_warn("FIX_BTMAP_BEGIN:     %d\n", FIX_BTMAP_BEGIN);
1200         }
1201 #endif
1202
1203         pt_ops_set_fixmap();
1204 }
1205
1206 static void __init create_linear_mapping_range(phys_addr_t start,
1207                                                phys_addr_t end,
1208                                                uintptr_t fixed_map_size)
1209 {
1210         phys_addr_t pa;
1211         uintptr_t va, map_size;
1212
1213         for (pa = start; pa < end; pa += map_size) {
1214                 va = (uintptr_t)__va(pa);
1215                 map_size = fixed_map_size ? fixed_map_size :
1216                                             best_map_size(pa, va, end - pa);
1217
1218                 create_pgd_mapping(swapper_pg_dir, va, pa, map_size,
1219                                    pgprot_from_va(va));
1220         }
1221 }
1222
1223 static void __init create_linear_mapping_page_table(void)
1224 {
1225         phys_addr_t start, end;
1226         phys_addr_t kfence_pool __maybe_unused;
1227         u64 i;
1228
1229 #ifdef CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX
1230         phys_addr_t ktext_start = __pa_symbol(_start);
1231         phys_addr_t ktext_size = __init_data_begin - _start;
1232         phys_addr_t krodata_start = __pa_symbol(__start_rodata);
1233         phys_addr_t krodata_size = _data - __start_rodata;
1234
1235         /* Isolate kernel text and rodata so they don't get mapped with a PUD */
1236         memblock_mark_nomap(ktext_start,  ktext_size);
1237         memblock_mark_nomap(krodata_start, krodata_size);
1238 #endif
1239
1240 #ifdef CONFIG_KFENCE
1241         /*
1242          *  kfence pool must be backed by PAGE_SIZE mappings, so allocate it
1243          *  before we setup the linear mapping so that we avoid using hugepages
1244          *  for this region.
1245          */
1246         kfence_pool = memblock_phys_alloc(KFENCE_POOL_SIZE, PAGE_SIZE);
1247         BUG_ON(!kfence_pool);
1248
1249         memblock_mark_nomap(kfence_pool, KFENCE_POOL_SIZE);
1250         __kfence_pool = __va(kfence_pool);
1251 #endif
1252
1253         /* Map all memory banks in the linear mapping */
1254         for_each_mem_range(i, &start, &end) {
1255                 if (start >= end)
1256                         break;
1257                 if (start <= __pa(PAGE_OFFSET) &&
1258                     __pa(PAGE_OFFSET) < end)
1259                         start = __pa(PAGE_OFFSET);
1260                 if (end >= __pa(PAGE_OFFSET) + memory_limit)
1261                         end = __pa(PAGE_OFFSET) + memory_limit;
1262
1263                 create_linear_mapping_range(start, end, 0);
1264         }
1265
1266 #ifdef CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX
1267         create_linear_mapping_range(ktext_start, ktext_start + ktext_size, 0);
1268         create_linear_mapping_range(krodata_start,
1269                                     krodata_start + krodata_size, 0);
1270
1271         memblock_clear_nomap(ktext_start,  ktext_size);
1272         memblock_clear_nomap(krodata_start, krodata_size);
1273 #endif
1274
1275 #ifdef CONFIG_KFENCE
1276         create_linear_mapping_range(kfence_pool,
1277                                     kfence_pool + KFENCE_POOL_SIZE,
1278                                     PAGE_SIZE);
1279
1280         memblock_clear_nomap(kfence_pool, KFENCE_POOL_SIZE);
1281 #endif
1282 }
1283
1284 static void __init setup_vm_final(void)
1285 {
1286         /* Setup swapper PGD for fixmap */
1287 #if !defined(CONFIG_64BIT)
1288         /*
1289          * In 32-bit, the device tree lies in a pgd entry, so it must be copied
1290          * directly in swapper_pg_dir in addition to the pgd entry that points
1291          * to fixmap_pte.
1292          */
1293         unsigned long idx = pgd_index(__fix_to_virt(FIX_FDT));
1294
1295         set_pgd(&swapper_pg_dir[idx], early_pg_dir[idx]);
1296 #endif
1297         create_pgd_mapping(swapper_pg_dir, FIXADDR_START,
1298                            __pa_symbol(fixmap_pgd_next),
1299                            PGDIR_SIZE, PAGE_TABLE);
1300
1301         /* Map the linear mapping */
1302         create_linear_mapping_page_table();
1303
1304         /* Map the kernel */
1305         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT))
1306                 create_kernel_page_table(swapper_pg_dir, false);
1307
1308 #ifdef CONFIG_KASAN
1309         kasan_swapper_init();
1310 #endif
1311
1312         /* Clear fixmap PTE and PMD mappings */
1313         clear_fixmap(FIX_PTE);
1314         clear_fixmap(FIX_PMD);
1315         clear_fixmap(FIX_PUD);
1316         clear_fixmap(FIX_P4D);
1317
1318         /* Move to swapper page table */
1319         csr_write(CSR_SATP, PFN_DOWN(__pa_symbol(swapper_pg_dir)) | satp_mode);
1320         local_flush_tlb_all();
1321
1322         pt_ops_set_late();
1323 }
1324 #else
1325 asmlinkage void __init setup_vm(uintptr_t dtb_pa)
1326 {
1327         dtb_early_va = (void *)dtb_pa;
1328         dtb_early_pa = dtb_pa;
1329 }
1330
1331 static inline void setup_vm_final(void)
1332 {
1333 }
1334 #endif /* CONFIG_MMU */
1335
1336 /* Reserve 128M low memory by default for swiotlb buffer */
1337 #define DEFAULT_CRASH_KERNEL_LOW_SIZE   (128UL << 20)
1338
1339 static int __init reserve_crashkernel_low(unsigned long long low_size)
1340 {
1341         unsigned long long low_base;
1342
1343         low_base = memblock_phys_alloc_range(low_size, PMD_SIZE, 0, dma32_phys_limit);
1344         if (!low_base) {
1345                 pr_err("cannot allocate crashkernel low memory (size:0x%llx).\n", low_size);
1346                 return -ENOMEM;
1347         }
1348
1349         pr_info("crashkernel low memory reserved: 0x%016llx - 0x%016llx (%lld MB)\n",
1350                 low_base, low_base + low_size, low_size >> 20);
1351
1352         crashk_low_res.start = low_base;
1353         crashk_low_res.end = low_base + low_size - 1;
1354
1355         return 0;
1356 }
1357
1358 /*
1359  * reserve_crashkernel() - reserves memory for crash kernel
1360  *
1361  * This function reserves memory area given in "crashkernel=" kernel command
1362  * line parameter. The memory reserved is used by dump capture kernel when
1363  * primary kernel is crashing.
1364  */
1365 static void __init reserve_crashkernel(void)
1366 {
1367         unsigned long long crash_base = 0;
1368         unsigned long long crash_size = 0;
1369         unsigned long long crash_low_size = 0;
1370         unsigned long search_start = memblock_start_of_DRAM();
1371         unsigned long search_end = (unsigned long)dma32_phys_limit;
1372         char *cmdline = boot_command_line;
1373         bool fixed_base = false;
1374         bool high = false;
1375
1376         int ret = 0;
1377
1378         if (!IS_ENABLED(CONFIG_KEXEC_CORE))
1379                 return;
1380         /*
1381          * Don't reserve a region for a crash kernel on a crash kernel
1382          * since it doesn't make much sense and we have limited memory
1383          * resources.
1384          */
1385         if (is_kdump_kernel()) {
1386                 pr_info("crashkernel: ignoring reservation request\n");
1387                 return;
1388         }
1389
1390         ret = parse_crashkernel(cmdline, memblock_phys_mem_size(),
1391                                 &crash_size, &crash_base);
1392         if (ret == -ENOENT) {
1393                 /* Fallback to crashkernel=X,[high,low] */
1394                 ret = parse_crashkernel_high(cmdline, 0, &crash_size, &crash_base);
1395                 if (ret || !crash_size)
1396                         return;
1397
1398                 /*
1399                  * crashkernel=Y,low is valid only when crashkernel=X,high
1400                  * is passed.
1401                  */
1402                 ret = parse_crashkernel_low(cmdline, 0, &crash_low_size, &crash_base);
1403                 if (ret == -ENOENT)
1404                         crash_low_size = DEFAULT_CRASH_KERNEL_LOW_SIZE;
1405                 else if (ret)
1406                         return;
1407
1408                 search_start = (unsigned long)dma32_phys_limit;
1409                 search_end = memblock_end_of_DRAM();
1410                 high = true;
1411         } else if (ret || !crash_size) {
1412                 /* Invalid argument value specified */
1413                 return;
1414         }
1415
1416         crash_size = PAGE_ALIGN(crash_size);
1417
1418         if (crash_base) {
1419                 fixed_base = true;
1420                 search_start = crash_base;
1421                 search_end = crash_base + crash_size;
1422         }
1423
1424         /*
1425          * Current riscv boot protocol requires 2MB alignment for
1426          * RV64 and 4MB alignment for RV32 (hugepage size)
1427          *
1428          * Try to alloc from 32bit addressible physical memory so that
1429          * swiotlb can work on the crash kernel.
1430          */
1431         crash_base = memblock_phys_alloc_range(crash_size, PMD_SIZE,
1432                                                search_start, search_end);
1433         if (crash_base == 0) {
1434                 /*
1435                  * For crashkernel=size[KMG]@offset[KMG], print out failure
1436                  * message if can't reserve the specified region.
1437                  */
1438                 if (fixed_base) {
1439                         pr_warn("crashkernel: allocating failed with given size@offset\n");
1440                         return;
1441                 }
1442
1443                 if (high) {
1444                         /*
1445                          * For crashkernel=size[KMG],high, if the first attempt was
1446                          * for high memory, fall back to low memory.
1447                          */
1448                         search_start = memblock_start_of_DRAM();
1449                         search_end = (unsigned long)dma32_phys_limit;
1450                 } else {
1451                         /*
1452                          * For crashkernel=size[KMG], if the first attempt was for
1453                          * low memory, fall back to high memory, the minimum required
1454                          * low memory will be reserved later.
1455                          */
1456                         search_start = (unsigned long)dma32_phys_limit;
1457                         search_end = memblock_end_of_DRAM();
1458                         crash_low_size = DEFAULT_CRASH_KERNEL_LOW_SIZE;
1459                 }
1460
1461                 crash_base = memblock_phys_alloc_range(crash_size, PMD_SIZE,
1462                                                        search_start, search_end);
1463                 if (crash_base == 0) {
1464                         pr_warn("crashkernel: couldn't allocate %lldKB\n",
1465                                 crash_size >> 10);
1466                         return;
1467                 }
1468         }
1469
1470         if ((crash_base >= dma32_phys_limit) && crash_low_size &&
1471              reserve_crashkernel_low(crash_low_size)) {
1472                 memblock_phys_free(crash_base, crash_size);
1473                 return;
1474         }
1475
1476         pr_info("crashkernel: reserved 0x%016llx - 0x%016llx (%lld MB)\n",
1477                 crash_base, crash_base + crash_size, crash_size >> 20);
1478
1479         crashk_res.start = crash_base;
1480         crashk_res.end = crash_base + crash_size - 1;
1481 }
1482
1483 void __init paging_init(void)
1484 {
1485         setup_bootmem();
1486         setup_vm_final();
1487
1488         /* Depend on that Linear Mapping is ready */
1489         memblock_allow_resize();
1490 }
1491
1492 void __init misc_mem_init(void)
1493 {
1494         early_memtest(min_low_pfn << PAGE_SHIFT, max_low_pfn << PAGE_SHIFT);
1495         arch_numa_init();
1496         sparse_init();
1497         zone_sizes_init();
1498         reserve_crashkernel();
1499         memblock_dump_all();
1500 }
1501
1502 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
1503 int __meminit vmemmap_populate(unsigned long start, unsigned long end, int node,
1504                                struct vmem_altmap *altmap)
1505 {
1506         return vmemmap_populate_basepages(start, end, node, NULL);
1507 }
1508 #endif
1509
1510 #if defined(CONFIG_MMU) && defined(CONFIG_64BIT)
1511 /*
1512  * Pre-allocates page-table pages for a specific area in the kernel
1513  * page-table. Only the level which needs to be synchronized between
1514  * all page-tables is allocated because the synchronization can be
1515  * expensive.
1516  */
1517 static void __init preallocate_pgd_pages_range(unsigned long start, unsigned long end,
1518                                                const char *area)
1519 {
1520         unsigned long addr;
1521         const char *lvl;
1522
1523         for (addr = start; addr < end && addr >= start; addr = ALIGN(addr + 1, PGDIR_SIZE)) {
1524                 pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
1525                 p4d_t *p4d;
1526                 pud_t *pud;
1527                 pmd_t *pmd;
1528
1529                 lvl = "p4d";
1530                 p4d = p4d_alloc(&init_mm, pgd, addr);
1531                 if (!p4d)
1532                         goto failed;
1533
1534                 if (pgtable_l5_enabled)
1535                         continue;
1536
1537                 lvl = "pud";
1538                 pud = pud_alloc(&init_mm, p4d, addr);
1539                 if (!pud)
1540                         goto failed;
1541
1542                 if (pgtable_l4_enabled)
1543                         continue;
1544
1545                 lvl = "pmd";
1546                 pmd = pmd_alloc(&init_mm, pud, addr);
1547                 if (!pmd)
1548                         goto failed;
1549         }
1550         return;
1551
1552 failed:
1553         /*
1554          * The pages have to be there now or they will be missing in
1555          * process page-tables later.
1556          */
1557         panic("Failed to pre-allocate %s pages for %s area\n", lvl, area);
1558 }
1559
1560 void __init pgtable_cache_init(void)
1561 {
1562         preallocate_pgd_pages_range(VMALLOC_START, VMALLOC_END, "vmalloc");
1563         if (IS_ENABLED(CONFIG_MODULES))
1564                 preallocate_pgd_pages_range(MODULES_VADDR, MODULES_END, "bpf/modules");
1565 }
1566 #endif