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