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