arch/riscv/mm/init.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * Copyright (C) 2012 Regents of the University of California
   4  * Copyright (C) 2019 Western Digital Corporation or its affiliates.
   5  * Copyright (C) 2020 FORTH-ICS/CARV
   6  *  Nick Kossifidis <mick@ics.forth.gr>
   7  */
   8
   9 #include <linux/init.h>
  10 #include <linux/mm.h>
  11 #include <linux/memblock.h>
  12 #include <linux/initrd.h>
  13 #include <linux/swap.h>
  14 #include <linux/swiotlb.h>
  15 #include <linux/sizes.h>
  16 #include <linux/of_fdt.h>
  17 #include <linux/of_reserved_mem.h>
  18 #include <linux/libfdt.h>
  19 #include <linux/set_memory.h>
  20 #include <linux/dma-map-ops.h>
  21 #include <linux/crash_dump.h>
  22 #include <linux/hugetlb.h>
  23 #ifdef CONFIG_RELOCATABLE
  24 #include <linux/elf.h>
  25 #endif
  26 #include <linux/kfence.h>
  27
  28 #include <asm/fixmap.h>
  29 #include <asm/io.h>
  30 #include <asm/numa.h>
  31 #include <asm/pgtable.h>
  32 #include <asm/ptdump.h>
  33 #include <asm/sections.h>
  34 #include <asm/soc.h>
  35 #include <asm/tlbflush.h>
  36
  37 #include "../kernel/head.h"
  38
  39 struct kernel_mapping kernel_map __ro_after_init;
  40 EXPORT_SYMBOL(kernel_map);
  41 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
  42 #define kernel_map      (*(struct kernel_mapping *)XIP_FIXUP(&kernel_map))
  43 #endif
  44
  45 #ifdef CONFIG_64BIT
  46 u64 satp_mode __ro_after_init = !IS_ENABLED(CONFIG_XIP_KERNEL) ? SATP_MODE_57 : SATP_MODE_39;
  47 #else
  48 u64 satp_mode __ro_after_init = SATP_MODE_32;
  49 #endif
  50 EXPORT_SYMBOL(satp_mode);
  51
  52 bool pgtable_l4_enabled = IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) && !IS_ENABLED(CONFIG_XIP_KERNEL);
  53 bool pgtable_l5_enabled = IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) && !IS_ENABLED(CONFIG_XIP_KERNEL);
  54 EXPORT_SYMBOL(pgtable_l4_enabled);
  55 EXPORT_SYMBOL(pgtable_l5_enabled);
  56
  57 phys_addr_t phys_ram_base __ro_after_init;
  58 EXPORT_SYMBOL(phys_ram_base);
  59
  60 unsigned long empty_zero_page[PAGE_SIZE / sizeof(unsigned long)]
  61                                                         __page_aligned_bss;
  62 EXPORT_SYMBOL(empty_zero_page);
  63
  64 extern char _start[];
  65 void *_dtb_early_va __initdata;
  66 uintptr_t _dtb_early_pa __initdata;
  67
  68 static phys_addr_t dma32_phys_limit __initdata;
  69
  70 static void __init zone_sizes_init(void)
  71 {
  72         unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
  73
  74 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
  75         max_zone_pfns[ZONE_DMA32] = PFN_DOWN(dma32_phys_limit);
  76 #endif
  77         max_zone_pfns[ZONE_NORMAL] = max_low_pfn;
  78
  79         free_area_init(max_zone_pfns);
  80 }
  81
  82 #if defined(CONFIG_MMU) && defined(CONFIG_DEBUG_VM)
  83
  84 #define LOG2_SZ_1K  ilog2(SZ_1K)
  85 #define LOG2_SZ_1M  ilog2(SZ_1M)
  86 #define LOG2_SZ_1G  ilog2(SZ_1G)
  87 #define LOG2_SZ_1T  ilog2(SZ_1T)
  88
  89 static inline void print_mlk(char *name, unsigned long b, unsigned long t)
  90 {
  91         pr_notice("%12s : 0x%08lx - 0x%08lx   (%4ld kB)\n", name, b, t,
  92                   (((t) - (b)) >> LOG2_SZ_1K));
  93 }
  94
  95 static inline void print_mlm(char *name, unsigned long b, unsigned long t)
  96 {
  97         pr_notice("%12s : 0x%08lx - 0x%08lx   (%4ld MB)\n", name, b, t,
  98                   (((t) - (b)) >> LOG2_SZ_1M));
  99 }
 100
 101 static inline void print_mlg(char *name, unsigned long b, unsigned long t)
 102 {
 103         pr_notice("%12s : 0x%08lx - 0x%08lx   (%4ld GB)\n", name, b, t,
 104                    (((t) - (b)) >> LOG2_SZ_1G));
 105 }
 106
 107 #ifdef CONFIG_64BIT
 108 static inline void print_mlt(char *name, unsigned long b, unsigned long t)
 109 {
 110         pr_notice("%12s : 0x%08lx - 0x%08lx   (%4ld TB)\n", name, b, t,
 111                    (((t) - (b)) >> LOG2_SZ_1T));
 112 }
 113 #else
 114 #define print_mlt(n, b, t) do {} while (0)
 115 #endif
 116
 117 static inline void print_ml(char *name, unsigned long b, unsigned long t)
 118 {
 119         unsigned long diff = t - b;
 120
 121         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) && (diff >> LOG2_SZ_1T) >= 10)
 122                 print_mlt(name, b, t);
 123         else if ((diff >> LOG2_SZ_1G) >= 10)
 124                 print_mlg(name, b, t);
 125         else if ((diff >> LOG2_SZ_1M) >= 10)
 126                 print_mlm(name, b, t);
 127         else
 128                 print_mlk(name, b, t);
 129 }
 130
 131 static void __init print_vm_layout(void)
 132 {
 133         pr_notice("Virtual kernel memory layout:\n");
 134         print_ml("fixmap", (unsigned long)FIXADDR_START,
 135                 (unsigned long)FIXADDR_TOP);
 136         print_ml("pci io", (unsigned long)PCI_IO_START,
 137                 (unsigned long)PCI_IO_END);
 138         print_ml("vmemmap", (unsigned long)VMEMMAP_START,
 139                 (unsigned long)VMEMMAP_END);
 140         print_ml("vmalloc", (unsigned long)VMALLOC_START,
 141                 (unsigned long)VMALLOC_END);
 142 #ifdef CONFIG_64BIT
 143         print_ml("modules", (unsigned long)MODULES_VADDR,
 144                 (unsigned long)MODULES_END);
 145 #endif
 146         print_ml("lowmem", (unsigned long)PAGE_OFFSET,
 147                 (unsigned long)high_memory);
 148         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT)) {
 149 #ifdef CONFIG_KASAN
 150                 print_ml("kasan", KASAN_SHADOW_START, KASAN_SHADOW_END);
 151 #endif
 152
 153                 print_ml("kernel", (unsigned long)kernel_map.virt_addr,
 154                          (unsigned long)ADDRESS_SPACE_END);
 155         }
 156 }
 157 #else
 158 static void print_vm_layout(void) { }
 159 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
 160
 161 void __init mem_init(void)
 162 {
 163 #ifdef CONFIG_FLATMEM
 164         BUG_ON(!mem_map);
 165 #endif /* CONFIG_FLATMEM */
 166
 167         swiotlb_init(max_pfn > PFN_DOWN(dma32_phys_limit), SWIOTLB_VERBOSE);
 168         memblock_free_all();
 169
 170         print_vm_layout();
 171 }
 172
 173 /* Limit the memory size via mem. */
 174 static phys_addr_t memory_limit;
 175 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 176 #define memory_limit    (*(phys_addr_t *)XIP_FIXUP(&memory_limit))
 177 #endif /* CONFIG_XIP_KERNEL */
 178
 179 static int __init early_mem(char *p)
 180 {
 181         u64 size;
 182
 183         if (!p)
 184                 return 1;
 185
 186         size = memparse(p, &p) & PAGE_MASK;
 187         memory_limit = min_t(u64, size, memory_limit);
 188
 189         pr_notice("Memory limited to %lldMB\n", (u64)memory_limit >> 20);
 190
 191         return 0;
 192 }
 193 early_param("mem", early_mem);
 194
 195 static void __init setup_bootmem(void)
 196 {
 197         phys_addr_t vmlinux_end = __pa_symbol(&_end);
 198         phys_addr_t max_mapped_addr;
 199         phys_addr_t phys_ram_end, vmlinux_start;
 200
 201         if (IS_ENABLED(CONFIG_XIP_KERNEL))
 202                 vmlinux_start = __pa_symbol(&_sdata);
 203         else
 204                 vmlinux_start = __pa_symbol(&_start);
 205
 206         memblock_enforce_memory_limit(memory_limit);
 207
 208         /*
 209          * Make sure we align the reservation on PMD_SIZE since we will
 210          * map the kernel in the linear mapping as read-only: we do not want
 211          * any allocation to happen between _end and the next pmd aligned page.
 212          */
 213         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) && IS_ENABLED(CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX))
 214                 vmlinux_end = (vmlinux_end + PMD_SIZE - 1) & PMD_MASK;
 215         /*
 216          * Reserve from the start of the kernel to the end of the kernel
 217          */
 218         memblock_reserve(vmlinux_start, vmlinux_end - vmlinux_start);
 219
 220         phys_ram_end = memblock_end_of_DRAM();
 221
 222         /*
 223          * Make sure we align the start of the memory on a PMD boundary so that
 224          * at worst, we map the linear mapping with PMD mappings.
 225          */
 226         if (!IS_ENABLED(CONFIG_XIP_KERNEL))
 227                 phys_ram_base = memblock_start_of_DRAM() & PMD_MASK;
 228
 229         /*
 230          * In 64-bit, any use of __va/__pa before this point is wrong as we
 231          * did not know the start of DRAM before.
 232          */
 233         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT))
 234                 kernel_map.va_pa_offset = PAGE_OFFSET - phys_ram_base;
 235
 236         /*
 237          * memblock allocator is not aware of the fact that last 4K bytes of
 238          * the addressable memory can not be mapped because of IS_ERR_VALUE
 239          * macro. Make sure that last 4k bytes are not usable by memblock
 240          * if end of dram is equal to maximum addressable memory.  For 64-bit
 241          * kernel, this problem can't happen here as the end of the virtual
 242          * address space is occupied by the kernel mapping then this check must
 243          * be done as soon as the kernel mapping base address is determined.
 244          */
 245         if (!IS_ENABLED(CONFIG_64BIT)) {
 246                 max_mapped_addr = __pa(~(ulong)0);
 247                 if (max_mapped_addr == (phys_ram_end - 1))
 248                         memblock_set_current_limit(max_mapped_addr - 4096);
 249         }
 250
 251         min_low_pfn = PFN_UP(phys_ram_base);
 252         max_low_pfn = max_pfn = PFN_DOWN(phys_ram_end);
 253         high_memory = (void *)(__va(PFN_PHYS(max_low_pfn)));
 254
 255         dma32_phys_limit = min(4UL * SZ_1G, (unsigned long)PFN_PHYS(max_low_pfn));
 256         set_max_mapnr(max_low_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
 257
 258         reserve_initrd_mem();
 259
 260         /*
 261          * No allocation should be done before reserving the memory as defined
 262          * in the device tree, otherwise the allocation could end up in a
 263          * reserved region.
 264          */
 265         early_init_fdt_scan_reserved_mem();
 266
 267         /*
 268          * If DTB is built in, no need to reserve its memblock.
 269          * Otherwise, do reserve it but avoid using
 270          * early_init_fdt_reserve_self() since __pa() does
 271          * not work for DTB pointers that are fixmap addresses
 272          */
 273         if (!IS_ENABLED(CONFIG_BUILTIN_DTB))
 274                 memblock_reserve(dtb_early_pa, fdt_totalsize(dtb_early_va));
 275
 276         dma_contiguous_reserve(dma32_phys_limit);
 277         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT))
 278                 hugetlb_cma_reserve(PUD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 279 }
 280
 281 #ifdef CONFIG_MMU
 282 struct pt_alloc_ops pt_ops __initdata;
 283
 284 pgd_t swapper_pg_dir[PTRS_PER_PGD] __page_aligned_bss;
 285 pgd_t trampoline_pg_dir[PTRS_PER_PGD] __page_aligned_bss;
 286 static pte_t fixmap_pte[PTRS_PER_PTE] __page_aligned_bss;
 287
 288 pgd_t early_pg_dir[PTRS_PER_PGD] __initdata __aligned(PAGE_SIZE);
 289
 290 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 291 #define pt_ops                  (*(struct pt_alloc_ops *)XIP_FIXUP(&pt_ops))
 292 #define trampoline_pg_dir      ((pgd_t *)XIP_FIXUP(trampoline_pg_dir))
 293 #define fixmap_pte             ((pte_t *)XIP_FIXUP(fixmap_pte))
 294 #define early_pg_dir           ((pgd_t *)XIP_FIXUP(early_pg_dir))
 295 #endif /* CONFIG_XIP_KERNEL */
 296
 297 static const pgprot_t protection_map[16] = {
 298         [VM_NONE]                                       = PAGE_NONE,
 299         [VM_READ]                                       = PAGE_READ,
 300         [VM_WRITE]                                      = PAGE_COPY,
 301         [VM_WRITE | VM_READ]                            = PAGE_COPY,
 302         [VM_EXEC]                                       = PAGE_EXEC,
 303         [VM_EXEC | VM_READ]                             = PAGE_READ_EXEC,
 304         [VM_EXEC | VM_WRITE]                            = PAGE_COPY_EXEC,
 305         [VM_EXEC | VM_WRITE | VM_READ]                  = PAGE_COPY_EXEC,
 306         [VM_SHARED]                                     = PAGE_NONE,
 307         [VM_SHARED | VM_READ]                           = PAGE_READ,
 308         [VM_SHARED | VM_WRITE]                          = PAGE_SHARED,
 309         [VM_SHARED | VM_WRITE | VM_READ]                = PAGE_SHARED,
 310         [VM_SHARED | VM_EXEC]                           = PAGE_EXEC,
 311         [VM_SHARED | VM_EXEC | VM_READ]                 = PAGE_READ_EXEC,
 312         [VM_SHARED | VM_EXEC | VM_WRITE]                = PAGE_SHARED_EXEC,
 313         [VM_SHARED | VM_EXEC | VM_WRITE | VM_READ]      = PAGE_SHARED_EXEC
 314 };
 315 DECLARE_VM_GET_PAGE_PROT
 316
 317 void __set_fixmap(enum fixed_addresses idx, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
 318 {
 319         unsigned long addr = __fix_to_virt(idx);
 320         pte_t *ptep;
 321
 322         BUG_ON(idx <= FIX_HOLE || idx >= __end_of_fixed_addresses);
 323
 324         ptep = &fixmap_pte[pte_index(addr)];
 325
 326         if (pgprot_val(prot))
 327                 set_pte(ptep, pfn_pte(phys >> PAGE_SHIFT, prot));
 328         else
 329                 pte_clear(&init_mm, addr, ptep);
 330         local_flush_tlb_page(addr);
 331 }
 332
 333 static inline pte_t *__init get_pte_virt_early(phys_addr_t pa)
 334 {
 335         return (pte_t *)((uintptr_t)pa);
 336 }
 337
 338 static inline pte_t *__init get_pte_virt_fixmap(phys_addr_t pa)
 339 {
 340         clear_fixmap(FIX_PTE);
 341         return (pte_t *)set_fixmap_offset(FIX_PTE, pa);
 342 }
 343
 344 static inline pte_t *__init get_pte_virt_late(phys_addr_t pa)
 345 {
 346         return (pte_t *) __va(pa);
 347 }
 348
 349 static inline phys_addr_t __init alloc_pte_early(uintptr_t va)
 350 {
 351         /*
 352          * We only create PMD or PGD early mappings so we
 353          * should never reach here with MMU disabled.
 354          */
 355         BUG();
 356 }
 357
 358 static inline phys_addr_t __init alloc_pte_fixmap(uintptr_t va)
 359 {
 360         return memblock_phys_alloc(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
 361 }
 362
 363 static phys_addr_t __init alloc_pte_late(uintptr_t va)
 364 {
 365         struct ptdesc *ptdesc = pagetable_alloc(GFP_KERNEL & ~__GFP_HIGHMEM, 0);
 366
 367         BUG_ON(!ptdesc || !pagetable_pte_ctor(ptdesc));
 368         return __pa((pte_t *)ptdesc_address(ptdesc));
 369 }
 370
 371 static void __init create_pte_mapping(pte_t *ptep,
 372                                       uintptr_t va, phys_addr_t pa,
 373                                       phys_addr_t sz, pgprot_t prot)
 374 {
 375         uintptr_t pte_idx = pte_index(va);
 376
 377         BUG_ON(sz != PAGE_SIZE);
 378
 379         if (pte_none(ptep[pte_idx]))
 380                 ptep[pte_idx] = pfn_pte(PFN_DOWN(pa), prot);
 381 }
 382
 383 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
 384
 385 static pmd_t trampoline_pmd[PTRS_PER_PMD] __page_aligned_bss;
 386 static pmd_t fixmap_pmd[PTRS_PER_PMD] __page_aligned_bss;
 387 static pmd_t early_pmd[PTRS_PER_PMD] __initdata __aligned(PAGE_SIZE);
 388
 389 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 390 #define trampoline_pmd ((pmd_t *)XIP_FIXUP(trampoline_pmd))
 391 #define fixmap_pmd     ((pmd_t *)XIP_FIXUP(fixmap_pmd))
 392 #define early_pmd      ((pmd_t *)XIP_FIXUP(early_pmd))
 393 #endif /* CONFIG_XIP_KERNEL */
 394
 395 static p4d_t trampoline_p4d[PTRS_PER_P4D] __page_aligned_bss;
 396 static p4d_t fixmap_p4d[PTRS_PER_P4D] __page_aligned_bss;
 397 static p4d_t early_p4d[PTRS_PER_P4D] __initdata __aligned(PAGE_SIZE);
 398
 399 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 400 #define trampoline_p4d ((p4d_t *)XIP_FIXUP(trampoline_p4d))
 401 #define fixmap_p4d     ((p4d_t *)XIP_FIXUP(fixmap_p4d))
 402 #define early_p4d      ((p4d_t *)XIP_FIXUP(early_p4d))
 403 #endif /* CONFIG_XIP_KERNEL */
 404
 405 static pud_t trampoline_pud[PTRS_PER_PUD] __page_aligned_bss;
 406 static pud_t fixmap_pud[PTRS_PER_PUD] __page_aligned_bss;
 407 static pud_t early_pud[PTRS_PER_PUD] __initdata __aligned(PAGE_SIZE);
 408
 409 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 410 #define trampoline_pud ((pud_t *)XIP_FIXUP(trampoline_pud))
 411 #define fixmap_pud     ((pud_t *)XIP_FIXUP(fixmap_pud))
 412 #define early_pud      ((pud_t *)XIP_FIXUP(early_pud))
 413 #endif /* CONFIG_XIP_KERNEL */
 414
 415 static pmd_t *__init get_pmd_virt_early(phys_addr_t pa)
 416 {
 417         /* Before MMU is enabled */
 418         return (pmd_t *)((uintptr_t)pa);
 419 }
 420
 421 static pmd_t *__init get_pmd_virt_fixmap(phys_addr_t pa)
 422 {
 423         clear_fixmap(FIX_PMD);
 424         return (pmd_t *)set_fixmap_offset(FIX_PMD, pa);
 425 }
 426
 427 static pmd_t *__init get_pmd_virt_late(phys_addr_t pa)
 428 {
 429         return (pmd_t *) __va(pa);
 430 }
 431
 432 static phys_addr_t __init alloc_pmd_early(uintptr_t va)
 433 {
 434         BUG_ON((va - kernel_map.virt_addr) >> PUD_SHIFT);
 435
 436         return (uintptr_t)early_pmd;
 437 }
 438
 439 static phys_addr_t __init alloc_pmd_fixmap(uintptr_t va)
 440 {
 441         return memblock_phys_alloc(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
 442 }
 443
 444 static phys_addr_t __init alloc_pmd_late(uintptr_t va)
 445 {
 446         struct ptdesc *ptdesc = pagetable_alloc(GFP_KERNEL & ~__GFP_HIGHMEM, 0);
 447
 448         BUG_ON(!ptdesc || !pagetable_pmd_ctor(ptdesc));
 449         return __pa((pmd_t *)ptdesc_address(ptdesc));
 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(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 #ifdef CONFIG_RANDOMIZE_BASE
1021 extern bool __init __pi_set_nokaslr_from_cmdline(uintptr_t dtb_pa);
1022 extern u64 __init __pi_get_kaslr_seed(uintptr_t dtb_pa);
1023
1024 static int __init print_nokaslr(char *p)
1025 {
1026         pr_info("Disabled KASLR");
1027         return 0;
1028 }
1029 early_param("nokaslr", print_nokaslr);
1030
1031 unsigned long kaslr_offset(void)
1032 {
1033         return kernel_map.virt_offset;
1034 }
1035 #endif
1036
1037 asmlinkage void __init setup_vm(uintptr_t dtb_pa)
1038 {
1039         pmd_t __maybe_unused fix_bmap_spmd, fix_bmap_epmd;
1040
1041 #ifdef CONFIG_RANDOMIZE_BASE
1042         if (!__pi_set_nokaslr_from_cmdline(dtb_pa)) {
1043                 u64 kaslr_seed = __pi_get_kaslr_seed(dtb_pa);
1044                 u32 kernel_size = (uintptr_t)(&_end) - (uintptr_t)(&_start);
1045                 u32 nr_pos;
1046
1047                 /*
1048                  * Compute the number of positions available: we are limited
1049                  * by the early page table that only has one PUD and we must
1050                  * be aligned on PMD_SIZE.
1051                  */
1052                 nr_pos = (PUD_SIZE - kernel_size) / PMD_SIZE;
1053
1054                 kernel_map.virt_offset = (kaslr_seed % nr_pos) * PMD_SIZE;
1055         }
1056 #endif
1057
1058         kernel_map.virt_addr = KERNEL_LINK_ADDR + kernel_map.virt_offset;
1059
1060 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
1061 #ifdef CONFIG_64BIT
1062         kernel_map.page_offset = PAGE_OFFSET_L3;
1063 #else
1064         kernel_map.page_offset = _AC(CONFIG_PAGE_OFFSET, UL);
1065 #endif
1066         kernel_map.xiprom = (uintptr_t)CONFIG_XIP_PHYS_ADDR;
1067         kernel_map.xiprom_sz = (uintptr_t)(&_exiprom) - (uintptr_t)(&_xiprom);
1068
1069         phys_ram_base = CONFIG_PHYS_RAM_BASE;
1070         kernel_map.phys_addr = (uintptr_t)CONFIG_PHYS_RAM_BASE;
1071         kernel_map.size = (uintptr_t)(&_end) - (uintptr_t)(&_sdata);
1072
1073         kernel_map.va_kernel_xip_pa_offset = kernel_map.virt_addr - kernel_map.xiprom;
1074 #else
1075         kernel_map.page_offset = _AC(CONFIG_PAGE_OFFSET, UL);
1076         kernel_map.phys_addr = (uintptr_t)(&_start);
1077         kernel_map.size = (uintptr_t)(&_end) - kernel_map.phys_addr;
1078 #endif
1079
1080 #if defined(CONFIG_64BIT) && !defined(CONFIG_XIP_KERNEL)
1081         set_satp_mode(dtb_pa);
1082 #endif
1083
1084         /*
1085          * In 64-bit, we defer the setup of va_pa_offset to setup_bootmem,
1086          * where we have the system memory layout: this allows us to align
1087          * the physical and virtual mappings and then make use of PUD/P4D/PGD
1088          * for the linear mapping. This is only possible because the kernel
1089          * mapping lies outside the linear mapping.
1090          * In 32-bit however, as the kernel resides in the linear mapping,
1091          * setup_vm_final can not change the mapping established here,
1092          * otherwise the same kernel addresses would get mapped to different
1093          * physical addresses (if the start of dram is different from the
1094          * kernel physical address start).
1095          */
1096         kernel_map.va_pa_offset = IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) ?
1097                                 0UL : PAGE_OFFSET - kernel_map.phys_addr;
1098         kernel_map.va_kernel_pa_offset = kernel_map.virt_addr - kernel_map.phys_addr;
1099
1100         /*
1101          * The default maximal physical memory size is KERN_VIRT_SIZE for 32-bit
1102          * kernel, whereas for 64-bit kernel, the end of the virtual address
1103          * space is occupied by the modules/BPF/kernel mappings which reduces
1104          * the available size of the linear mapping.
1105          */
1106         memory_limit = KERN_VIRT_SIZE - (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) ? SZ_4G : 0);
1107
1108         /* Sanity check alignment and size */
1109         BUG_ON((PAGE_OFFSET % PGDIR_SIZE) != 0);
1110         BUG_ON((kernel_map.phys_addr % PMD_SIZE) != 0);
1111
1112 #ifdef CONFIG_64BIT
1113         /*
1114          * The last 4K bytes of the addressable memory can not be mapped because
1115          * of IS_ERR_VALUE macro.
1116          */
1117         BUG_ON((kernel_map.virt_addr + kernel_map.size) > ADDRESS_SPACE_END - SZ_4K);
1118 #endif
1119
1120 #ifdef CONFIG_RELOCATABLE
1121         /*
1122          * Early page table uses only one PUD, which makes it possible
1123          * to map PUD_SIZE aligned on PUD_SIZE: if the relocation offset
1124          * makes the kernel cross over a PUD_SIZE boundary, raise a bug
1125          * since a part of the kernel would not get mapped.
1126          */
1127         BUG_ON(PUD_SIZE - (kernel_map.virt_addr & (PUD_SIZE - 1)) < kernel_map.size);
1128         relocate_kernel();
1129 #endif
1130
1131         apply_early_boot_alternatives();
1132         pt_ops_set_early();
1133
1134         /* Setup early PGD for fixmap */
1135         create_pgd_mapping(early_pg_dir, FIXADDR_START,
1136                            fixmap_pgd_next, PGDIR_SIZE, PAGE_TABLE);
1137
1138 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
1139         /* Setup fixmap P4D and PUD */
1140         if (pgtable_l5_enabled)
1141                 create_p4d_mapping(fixmap_p4d, FIXADDR_START,
1142                                    (uintptr_t)fixmap_pud, P4D_SIZE, PAGE_TABLE);
1143         /* Setup fixmap PUD and PMD */
1144         if (pgtable_l4_enabled)
1145                 create_pud_mapping(fixmap_pud, FIXADDR_START,
1146                                    (uintptr_t)fixmap_pmd, PUD_SIZE, PAGE_TABLE);
1147         create_pmd_mapping(fixmap_pmd, FIXADDR_START,
1148                            (uintptr_t)fixmap_pte, PMD_SIZE, PAGE_TABLE);
1149         /* Setup trampoline PGD and PMD */
1150         create_pgd_mapping(trampoline_pg_dir, kernel_map.virt_addr,
1151                            trampoline_pgd_next, PGDIR_SIZE, PAGE_TABLE);
1152         if (pgtable_l5_enabled)
1153                 create_p4d_mapping(trampoline_p4d, kernel_map.virt_addr,
1154                                    (uintptr_t)trampoline_pud, P4D_SIZE, PAGE_TABLE);
1155         if (pgtable_l4_enabled)
1156                 create_pud_mapping(trampoline_pud, kernel_map.virt_addr,
1157                                    (uintptr_t)trampoline_pmd, PUD_SIZE, PAGE_TABLE);
1158 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
1159         create_pmd_mapping(trampoline_pmd, kernel_map.virt_addr,
1160                            kernel_map.xiprom, PMD_SIZE, PAGE_KERNEL_EXEC);
1161 #else
1162         create_pmd_mapping(trampoline_pmd, kernel_map.virt_addr,
1163                            kernel_map.phys_addr, PMD_SIZE, PAGE_KERNEL_EXEC);
1164 #endif
1165 #else
1166         /* Setup trampoline PGD */
1167         create_pgd_mapping(trampoline_pg_dir, kernel_map.virt_addr,
1168                            kernel_map.phys_addr, PGDIR_SIZE, PAGE_KERNEL_EXEC);
1169 #endif
1170
1171         /*
1172          * Setup early PGD covering entire kernel which will allow
1173          * us to reach paging_init(). We map all memory banks later
1174          * in setup_vm_final() below.
1175          */
1176         create_kernel_page_table(early_pg_dir, true);
1177
1178         /* Setup early mapping for FDT early scan */
1179         create_fdt_early_page_table(__fix_to_virt(FIX_FDT), dtb_pa);
1180
1181         /*
1182          * Bootime fixmap only can handle PMD_SIZE mapping. Thus, boot-ioremap
1183          * range can not span multiple pmds.
1184          */
1185         BUG_ON((__fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN) >> PMD_SHIFT)
1186                      != (__fix_to_virt(FIX_BTMAP_END) >> PMD_SHIFT));
1187
1188 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
1189         /*
1190          * Early ioremap fixmap is already created as it lies within first 2MB
1191          * of fixmap region. We always map PMD_SIZE. Thus, both FIX_BTMAP_END
1192          * FIX_BTMAP_BEGIN should lie in the same pmd. Verify that and warn
1193          * the user if not.
1194          */
1195         fix_bmap_spmd = fixmap_pmd[pmd_index(__fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN))];
1196         fix_bmap_epmd = fixmap_pmd[pmd_index(__fix_to_virt(FIX_BTMAP_END))];
1197         if (pmd_val(fix_bmap_spmd) != pmd_val(fix_bmap_epmd)) {
1198                 WARN_ON(1);
1199                 pr_warn("fixmap btmap start [%08lx] != end [%08lx]\n",
1200                         pmd_val(fix_bmap_spmd), pmd_val(fix_bmap_epmd));
1201                 pr_warn("fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN): %08lx\n",
1202                         fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN));
1203                 pr_warn("fix_to_virt(FIX_BTMAP_END):   %08lx\n",
1204                         fix_to_virt(FIX_BTMAP_END));
1205
1206                 pr_warn("FIX_BTMAP_END:       %d\n", FIX_BTMAP_END);
1207                 pr_warn("FIX_BTMAP_BEGIN:     %d\n", FIX_BTMAP_BEGIN);
1208         }
1209 #endif
1210
1211         pt_ops_set_fixmap();
1212 }
1213
1214 static void __init create_linear_mapping_range(phys_addr_t start,
1215                                                phys_addr_t end,
1216                                                uintptr_t fixed_map_size)
1217 {
1218         phys_addr_t pa;
1219         uintptr_t va, map_size;
1220
1221         for (pa = start; pa < end; pa += map_size) {
1222                 va = (uintptr_t)__va(pa);
1223                 map_size = fixed_map_size ? fixed_map_size :
1224                                             best_map_size(pa, va, end - pa);
1225
1226                 create_pgd_mapping(swapper_pg_dir, va, pa, map_size,
1227                                    pgprot_from_va(va));
1228         }
1229 }
1230
1231 static void __init create_linear_mapping_page_table(void)
1232 {
1233         phys_addr_t start, end;
1234         phys_addr_t kfence_pool __maybe_unused;
1235         u64 i;
1236
1237 #ifdef CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX
1238         phys_addr_t ktext_start = __pa_symbol(_start);
1239         phys_addr_t ktext_size = __init_data_begin - _start;
1240         phys_addr_t krodata_start = __pa_symbol(__start_rodata);
1241         phys_addr_t krodata_size = _data - __start_rodata;
1242
1243         /* Isolate kernel text and rodata so they don't get mapped with a PUD */
1244         memblock_mark_nomap(ktext_start,  ktext_size);
1245         memblock_mark_nomap(krodata_start, krodata_size);
1246 #endif
1247
1248 #ifdef CONFIG_KFENCE
1249         /*
1250          *  kfence pool must be backed by PAGE_SIZE mappings, so allocate it
1251          *  before we setup the linear mapping so that we avoid using hugepages
1252          *  for this region.
1253          */
1254         kfence_pool = memblock_phys_alloc(KFENCE_POOL_SIZE, PAGE_SIZE);
1255         BUG_ON(!kfence_pool);
1256
1257         memblock_mark_nomap(kfence_pool, KFENCE_POOL_SIZE);
1258         __kfence_pool = __va(kfence_pool);
1259 #endif
1260
1261         /* Map all memory banks in the linear mapping */
1262         for_each_mem_range(i, &start, &end) {
1263                 if (start >= end)
1264                         break;
1265                 if (start <= __pa(PAGE_OFFSET) &&
1266                     __pa(PAGE_OFFSET) < end)
1267                         start = __pa(PAGE_OFFSET);
1268                 if (end >= __pa(PAGE_OFFSET) + memory_limit)
1269                         end = __pa(PAGE_OFFSET) + memory_limit;
1270
1271                 create_linear_mapping_range(start, end, 0);
1272         }
1273
1274 #ifdef CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX
1275         create_linear_mapping_range(ktext_start, ktext_start + ktext_size, 0);
1276         create_linear_mapping_range(krodata_start,
1277                                     krodata_start + krodata_size, 0);
1278
1279         memblock_clear_nomap(ktext_start,  ktext_size);
1280         memblock_clear_nomap(krodata_start, krodata_size);
1281 #endif
1282
1283 #ifdef CONFIG_KFENCE
1284         create_linear_mapping_range(kfence_pool,
1285                                     kfence_pool + KFENCE_POOL_SIZE,
1286                                     PAGE_SIZE);
1287
1288         memblock_clear_nomap(kfence_pool, KFENCE_POOL_SIZE);
1289 #endif
1290 }
1291
1292 static void __init setup_vm_final(void)
1293 {
1294         /* Setup swapper PGD for fixmap */
1295 #if !defined(CONFIG_64BIT)
1296         /*
1297          * In 32-bit, the device tree lies in a pgd entry, so it must be copied
1298          * directly in swapper_pg_dir in addition to the pgd entry that points
1299          * to fixmap_pte.
1300          */
1301         unsigned long idx = pgd_index(__fix_to_virt(FIX_FDT));
1302
1303         set_pgd(&swapper_pg_dir[idx], early_pg_dir[idx]);
1304 #endif
1305         create_pgd_mapping(swapper_pg_dir, FIXADDR_START,
1306                            __pa_symbol(fixmap_pgd_next),
1307                            PGDIR_SIZE, PAGE_TABLE);
1308
1309         /* Map the linear mapping */
1310         create_linear_mapping_page_table();
1311
1312         /* Map the kernel */
1313         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT))
1314                 create_kernel_page_table(swapper_pg_dir, false);
1315
1316 #ifdef CONFIG_KASAN
1317         kasan_swapper_init();
1318 #endif
1319
1320         /* Clear fixmap PTE and PMD mappings */
1321         clear_fixmap(FIX_PTE);
1322         clear_fixmap(FIX_PMD);
1323         clear_fixmap(FIX_PUD);
1324         clear_fixmap(FIX_P4D);
1325
1326         /* Move to swapper page table */
1327         csr_write(CSR_SATP, PFN_DOWN(__pa_symbol(swapper_pg_dir)) | satp_mode);
1328         local_flush_tlb_all();
1329
1330         pt_ops_set_late();
1331 }
1332 #else
1333 asmlinkage void __init setup_vm(uintptr_t dtb_pa)
1334 {
1335         dtb_early_va = (void *)dtb_pa;
1336         dtb_early_pa = dtb_pa;
1337 }
1338
1339 static inline void setup_vm_final(void)
1340 {
1341 }
1342 #endif /* CONFIG_MMU */
1343
1344 /* Reserve 128M low memory by default for swiotlb buffer */
1345 #define DEFAULT_CRASH_KERNEL_LOW_SIZE   (128UL << 20)
1346
1347 static int __init reserve_crashkernel_low(unsigned long long low_size)
1348 {
1349         unsigned long long low_base;
1350
1351         low_base = memblock_phys_alloc_range(low_size, PMD_SIZE, 0, dma32_phys_limit);
1352         if (!low_base) {
1353                 pr_err("cannot allocate crashkernel low memory (size:0x%llx).\n", low_size);
1354                 return -ENOMEM;
1355         }
1356
1357         pr_info("crashkernel low memory reserved: 0x%016llx - 0x%016llx (%lld MB)\n",
1358                 low_base, low_base + low_size, low_size >> 20);
1359
1360         crashk_low_res.start = low_base;
1361         crashk_low_res.end = low_base + low_size - 1;
1362
1363         return 0;
1364 }
1365
1366 /*
1367  * reserve_crashkernel() - reserves memory for crash kernel
1368  *
1369  * This function reserves memory area given in "crashkernel=" kernel command
1370  * line parameter. The memory reserved is used by dump capture kernel when
1371  * primary kernel is crashing.
1372  */
1373 static void __init reserve_crashkernel(void)
1374 {
1375         unsigned long long crash_base = 0;
1376         unsigned long long crash_size = 0;
1377         unsigned long long crash_low_size = 0;
1378         unsigned long search_start = memblock_start_of_DRAM();
1379         unsigned long search_end = (unsigned long)dma32_phys_limit;
1380         char *cmdline = boot_command_line;
1381         bool fixed_base = false;
1382         bool high = false;
1383
1384         int ret = 0;
1385
1386         if (!IS_ENABLED(CONFIG_KEXEC_CORE))
1387                 return;
1388         /*
1389          * Don't reserve a region for a crash kernel on a crash kernel
1390          * since it doesn't make much sense and we have limited memory
1391          * resources.
1392          */
1393         if (is_kdump_kernel()) {
1394                 pr_info("crashkernel: ignoring reservation request\n");
1395                 return;
1396         }
1397
1398         ret = parse_crashkernel(cmdline, memblock_phys_mem_size(),
1399                                 &crash_size, &crash_base);
1400         if (ret == -ENOENT) {
1401                 /* Fallback to crashkernel=X,[high,low] */
1402                 ret = parse_crashkernel_high(cmdline, 0, &crash_size, &crash_base);
1403                 if (ret || !crash_size)
1404                         return;
1405
1406                 /*
1407                  * crashkernel=Y,low is valid only when crashkernel=X,high
1408                  * is passed.
1409                  */
1410                 ret = parse_crashkernel_low(cmdline, 0, &crash_low_size, &crash_base);
1411                 if (ret == -ENOENT)
1412                         crash_low_size = DEFAULT_CRASH_KERNEL_LOW_SIZE;
1413                 else if (ret)
1414                         return;
1415
1416                 search_start = (unsigned long)dma32_phys_limit;
1417                 search_end = memblock_end_of_DRAM();
1418                 high = true;
1419         } else if (ret || !crash_size) {
1420                 /* Invalid argument value specified */
1421                 return;
1422         }
1423
1424         crash_size = PAGE_ALIGN(crash_size);
1425
1426         if (crash_base) {
1427                 fixed_base = true;
1428                 search_start = crash_base;
1429                 search_end = crash_base + crash_size;
1430         }
1431
1432         /*
1433          * Current riscv boot protocol requires 2MB alignment for
1434          * RV64 and 4MB alignment for RV32 (hugepage size)
1435          *
1436          * Try to alloc from 32bit addressible physical memory so that
1437          * swiotlb can work on the crash kernel.
1438          */
1439         crash_base = memblock_phys_alloc_range(crash_size, PMD_SIZE,
1440                                                search_start, search_end);
1441         if (crash_base == 0) {
1442                 /*
1443                  * For crashkernel=size[KMG]@offset[KMG], print out failure
1444                  * message if can't reserve the specified region.
1445                  */
1446                 if (fixed_base) {
1447                         pr_warn("crashkernel: allocating failed with given size@offset\n");
1448                         return;
1449                 }
1450
1451                 if (high) {
1452                         /*
1453                          * For crashkernel=size[KMG],high, if the first attempt was
1454                          * for high memory, fall back to low memory.
1455                          */
1456                         search_start = memblock_start_of_DRAM();
1457                         search_end = (unsigned long)dma32_phys_limit;
1458                 } else {
1459                         /*
1460                          * For crashkernel=size[KMG], if the first attempt was for
1461                          * low memory, fall back to high memory, the minimum required
1462                          * low memory will be reserved later.
1463                          */
1464                         search_start = (unsigned long)dma32_phys_limit;
1465                         search_end = memblock_end_of_DRAM();
1466                         crash_low_size = DEFAULT_CRASH_KERNEL_LOW_SIZE;
1467                 }
1468
1469                 crash_base = memblock_phys_alloc_range(crash_size, PMD_SIZE,
1470                                                        search_start, search_end);
1471                 if (crash_base == 0) {
1472                         pr_warn("crashkernel: couldn't allocate %lldKB\n",
1473                                 crash_size >> 10);
1474                         return;
1475                 }
1476         }
1477
1478         if ((crash_base >= dma32_phys_limit) && crash_low_size &&
1479              reserve_crashkernel_low(crash_low_size)) {
1480                 memblock_phys_free(crash_base, crash_size);
1481                 return;
1482         }
1483
1484         pr_info("crashkernel: reserved 0x%016llx - 0x%016llx (%lld MB)\n",
1485                 crash_base, crash_base + crash_size, crash_size >> 20);
1486
1487         crashk_res.start = crash_base;
1488         crashk_res.end = crash_base + crash_size - 1;
1489 }
1490
1491 void __init paging_init(void)
1492 {
1493         setup_bootmem();
1494         setup_vm_final();
1495
1496         /* Depend on that Linear Mapping is ready */
1497         memblock_allow_resize();
1498 }
1499
1500 void __init misc_mem_init(void)
1501 {
1502         early_memtest(min_low_pfn << PAGE_SHIFT, max_low_pfn << PAGE_SHIFT);
1503         arch_numa_init();
1504         sparse_init();
1505         zone_sizes_init();
1506         reserve_crashkernel();
1507         memblock_dump_all();
1508 }
1509
1510 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
1511 int __meminit vmemmap_populate(unsigned long start, unsigned long end, int node,
1512                                struct vmem_altmap *altmap)
1513 {
1514         return vmemmap_populate_basepages(start, end, node, NULL);
1515 }
1516 #endif
1517
1518 #if defined(CONFIG_MMU) && defined(CONFIG_64BIT)
1519 /*
1520  * Pre-allocates page-table pages for a specific area in the kernel
1521  * page-table. Only the level which needs to be synchronized between
1522  * all page-tables is allocated because the synchronization can be
1523  * expensive.
1524  */
1525 static void __init preallocate_pgd_pages_range(unsigned long start, unsigned long end,
1526                                                const char *area)
1527 {
1528         unsigned long addr;
1529         const char *lvl;
1530
1531         for (addr = start; addr < end && addr >= start; addr = ALIGN(addr + 1, PGDIR_SIZE)) {
1532                 pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
1533                 p4d_t *p4d;
1534                 pud_t *pud;
1535                 pmd_t *pmd;
1536
1537                 lvl = "p4d";
1538                 p4d = p4d_alloc(&init_mm, pgd, addr);
1539                 if (!p4d)
1540                         goto failed;
1541
1542                 if (pgtable_l5_enabled)
1543                         continue;
1544
1545                 lvl = "pud";
1546                 pud = pud_alloc(&init_mm, p4d, addr);
1547                 if (!pud)
1548                         goto failed;
1549
1550                 if (pgtable_l4_enabled)
1551                         continue;
1552
1553                 lvl = "pmd";
1554                 pmd = pmd_alloc(&init_mm, pud, addr);
1555                 if (!pmd)
1556                         goto failed;
1557         }
1558         return;
1559
1560 failed:
1561         /*
1562          * The pages have to be there now or they will be missing in
1563          * process page-tables later.
1564          */
1565         panic("Failed to pre-allocate %s pages for %s area\n", lvl, area);
1566 }
1567
1568 void __init pgtable_cache_init(void)
1569 {
1570         preallocate_pgd_pages_range(VMALLOC_START, VMALLOC_END, "vmalloc");
1571         if (IS_ENABLED(CONFIG_MODULES))
1572                 preallocate_pgd_pages_range(MODULES_VADDR, MODULES_END, "bpf/modules");
1573 }
1574 #endif