arch/riscv/mm/init.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * Copyright (C) 2012 Regents of the University of California
   4  * Copyright (C) 2019 Western Digital Corporation or its affiliates.
   5  * Copyright (C) 2020 FORTH-ICS/CARV
   6  *  Nick Kossifidis <mick@ics.forth.gr>
   7  */
   8
   9 #include <linux/init.h>
  10 #include <linux/mm.h>
  11 #include <linux/memblock.h>
  12 #include <linux/initrd.h>
  13 #include <linux/swap.h>
  14 #include <linux/swiotlb.h>
  15 #include <linux/sizes.h>
  16 #include <linux/of_fdt.h>
  17 #include <linux/of_reserved_mem.h>
  18 #include <linux/libfdt.h>
  19 #include <linux/set_memory.h>
  20 #include <linux/dma-map-ops.h>
  21 #include <linux/crash_dump.h>
  22 #include <linux/hugetlb.h>
  23 #ifdef CONFIG_RELOCATABLE
  24 #include <linux/elf.h>
  25 #endif
  26 #include <linux/kfence.h>
  27
  28 #include <asm/fixmap.h>
  29 #include <asm/tlbflush.h>
  30 #include <asm/sections.h>
  31 #include <asm/soc.h>
  32 #include <asm/io.h>
  33 #include <asm/ptdump.h>
  34 #include <asm/numa.h>
  35
  36 #include "../kernel/head.h"
  37
  38 struct kernel_mapping kernel_map __ro_after_init;
  39 EXPORT_SYMBOL(kernel_map);
  40 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
  41 #define kernel_map      (*(struct kernel_mapping *)XIP_FIXUP(&kernel_map))
  42 #endif
  43
  44 #ifdef CONFIG_64BIT
  45 u64 satp_mode __ro_after_init = !IS_ENABLED(CONFIG_XIP_KERNEL) ? SATP_MODE_57 : SATP_MODE_39;
  46 #else
  47 u64 satp_mode __ro_after_init = SATP_MODE_32;
  48 #endif
  49 EXPORT_SYMBOL(satp_mode);
  50
  51 bool pgtable_l4_enabled = IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) && !IS_ENABLED(CONFIG_XIP_KERNEL);
  52 bool pgtable_l5_enabled = IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) && !IS_ENABLED(CONFIG_XIP_KERNEL);
  53 EXPORT_SYMBOL(pgtable_l4_enabled);
  54 EXPORT_SYMBOL(pgtable_l5_enabled);
  55
  56 phys_addr_t phys_ram_base __ro_after_init;
  57 EXPORT_SYMBOL(phys_ram_base);
  58
  59 unsigned long empty_zero_page[PAGE_SIZE / sizeof(unsigned long)]
  60                                                         __page_aligned_bss;
  61 EXPORT_SYMBOL(empty_zero_page);
  62
  63 extern char _start[];
  64 void *_dtb_early_va __initdata;
  65 uintptr_t _dtb_early_pa __initdata;
  66
  67 static phys_addr_t dma32_phys_limit __initdata;
  68
  69 static void __init zone_sizes_init(void)
  70 {
  71         unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
  72
  73 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
  74         max_zone_pfns[ZONE_DMA32] = PFN_DOWN(dma32_phys_limit);
  75 #endif
  76         max_zone_pfns[ZONE_NORMAL] = max_low_pfn;
  77
  78         free_area_init(max_zone_pfns);
  79 }
  80
  81 #if defined(CONFIG_MMU) && defined(CONFIG_DEBUG_VM)
  82
  83 #define LOG2_SZ_1K  ilog2(SZ_1K)
  84 #define LOG2_SZ_1M  ilog2(SZ_1M)
  85 #define LOG2_SZ_1G  ilog2(SZ_1G)
  86 #define LOG2_SZ_1T  ilog2(SZ_1T)
  87
  88 static inline void print_mlk(char *name, unsigned long b, unsigned long t)
  89 {
  90         pr_notice("%12s : 0x%08lx - 0x%08lx   (%4ld kB)\n", name, b, t,
  91                   (((t) - (b)) >> LOG2_SZ_1K));
  92 }
  93
  94 static inline void print_mlm(char *name, unsigned long b, unsigned long t)
  95 {
  96         pr_notice("%12s : 0x%08lx - 0x%08lx   (%4ld MB)\n", name, b, t,
  97                   (((t) - (b)) >> LOG2_SZ_1M));
  98 }
  99
 100 static inline void print_mlg(char *name, unsigned long b, unsigned long t)
 101 {
 102         pr_notice("%12s : 0x%08lx - 0x%08lx   (%4ld GB)\n", name, b, t,
 103                    (((t) - (b)) >> LOG2_SZ_1G));
 104 }
 105
 106 #ifdef CONFIG_64BIT
 107 static inline void print_mlt(char *name, unsigned long b, unsigned long t)
 108 {
 109         pr_notice("%12s : 0x%08lx - 0x%08lx   (%4ld TB)\n", name, b, t,
 110                    (((t) - (b)) >> LOG2_SZ_1T));
 111 }
 112 #else
 113 #define print_mlt(n, b, t) do {} while (0)
 114 #endif
 115
 116 static inline void print_ml(char *name, unsigned long b, unsigned long t)
 117 {
 118         unsigned long diff = t - b;
 119
 120         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) && (diff >> LOG2_SZ_1T) >= 10)
 121                 print_mlt(name, b, t);
 122         else if ((diff >> LOG2_SZ_1G) >= 10)
 123                 print_mlg(name, b, t);
 124         else if ((diff >> LOG2_SZ_1M) >= 10)
 125                 print_mlm(name, b, t);
 126         else
 127                 print_mlk(name, b, t);
 128 }
 129
 130 static void __init print_vm_layout(void)
 131 {
 132         pr_notice("Virtual kernel memory layout:\n");
 133         print_ml("fixmap", (unsigned long)FIXADDR_START,
 134                 (unsigned long)FIXADDR_TOP);
 135         print_ml("pci io", (unsigned long)PCI_IO_START,
 136                 (unsigned long)PCI_IO_END);
 137         print_ml("vmemmap", (unsigned long)VMEMMAP_START,
 138                 (unsigned long)VMEMMAP_END);
 139         print_ml("vmalloc", (unsigned long)VMALLOC_START,
 140                 (unsigned long)VMALLOC_END);
 141 #ifdef CONFIG_64BIT
 142         print_ml("modules", (unsigned long)MODULES_VADDR,
 143                 (unsigned long)MODULES_END);
 144 #endif
 145         print_ml("lowmem", (unsigned long)PAGE_OFFSET,
 146                 (unsigned long)high_memory);
 147         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT)) {
 148 #ifdef CONFIG_KASAN
 149                 print_ml("kasan", KASAN_SHADOW_START, KASAN_SHADOW_END);
 150 #endif
 151
 152                 print_ml("kernel", (unsigned long)kernel_map.virt_addr,
 153                          (unsigned long)ADDRESS_SPACE_END);
 154         }
 155 }
 156 #else
 157 static void print_vm_layout(void) { }
 158 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
 159
 160 void __init mem_init(void)
 161 {
 162 #ifdef CONFIG_FLATMEM
 163         BUG_ON(!mem_map);
 164 #endif /* CONFIG_FLATMEM */
 165
 166         swiotlb_init(max_pfn > PFN_DOWN(dma32_phys_limit), SWIOTLB_VERBOSE);
 167         memblock_free_all();
 168
 169         print_vm_layout();
 170 }
 171
 172 /* Limit the memory size via mem. */
 173 static phys_addr_t memory_limit;
 174
 175 static int __init early_mem(char *p)
 176 {
 177         u64 size;
 178
 179         if (!p)
 180                 return 1;
 181
 182         size = memparse(p, &p) & PAGE_MASK;
 183         memory_limit = min_t(u64, size, memory_limit);
 184
 185         pr_notice("Memory limited to %lldMB\n", (u64)memory_limit >> 20);
 186
 187         return 0;
 188 }
 189 early_param("mem", early_mem);
 190
 191 static void __init setup_bootmem(void)
 192 {
 193         phys_addr_t vmlinux_end = __pa_symbol(&_end);
 194         phys_addr_t max_mapped_addr;
 195         phys_addr_t phys_ram_end, vmlinux_start;
 196
 197         if (IS_ENABLED(CONFIG_XIP_KERNEL))
 198                 vmlinux_start = __pa_symbol(&_sdata);
 199         else
 200                 vmlinux_start = __pa_symbol(&_start);
 201
 202         memblock_enforce_memory_limit(memory_limit);
 203
 204         /*
 205          * Make sure we align the reservation on PMD_SIZE since we will
 206          * map the kernel in the linear mapping as read-only: we do not want
 207          * any allocation to happen between _end and the next pmd aligned page.
 208          */
 209         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) && IS_ENABLED(CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX))
 210                 vmlinux_end = (vmlinux_end + PMD_SIZE - 1) & PMD_MASK;
 211         /*
 212          * Reserve from the start of the kernel to the end of the kernel
 213          */
 214         memblock_reserve(vmlinux_start, vmlinux_end - vmlinux_start);
 215
 216         phys_ram_end = memblock_end_of_DRAM();
 217         if (!IS_ENABLED(CONFIG_XIP_KERNEL))
 218                 phys_ram_base = memblock_start_of_DRAM();
 219
 220         /*
 221          * In 64-bit, any use of __va/__pa before this point is wrong as we
 222          * did not know the start of DRAM before.
 223          */
 224         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT))
 225                 kernel_map.va_pa_offset = PAGE_OFFSET - phys_ram_base;
 226
 227         /*
 228          * memblock allocator is not aware of the fact that last 4K bytes of
 229          * the addressable memory can not be mapped because of IS_ERR_VALUE
 230          * macro. Make sure that last 4k bytes are not usable by memblock
 231          * if end of dram is equal to maximum addressable memory.  For 64-bit
 232          * kernel, this problem can't happen here as the end of the virtual
 233          * address space is occupied by the kernel mapping then this check must
 234          * be done as soon as the kernel mapping base address is determined.
 235          */
 236         if (!IS_ENABLED(CONFIG_64BIT)) {
 237                 max_mapped_addr = __pa(~(ulong)0);
 238                 if (max_mapped_addr == (phys_ram_end - 1))
 239                         memblock_set_current_limit(max_mapped_addr - 4096);
 240         }
 241
 242         min_low_pfn = PFN_UP(phys_ram_base);
 243         max_low_pfn = max_pfn = PFN_DOWN(phys_ram_end);
 244         high_memory = (void *)(__va(PFN_PHYS(max_low_pfn)));
 245
 246         dma32_phys_limit = min(4UL * SZ_1G, (unsigned long)PFN_PHYS(max_low_pfn));
 247         set_max_mapnr(max_low_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
 248
 249         reserve_initrd_mem();
 250
 251         /*
 252          * No allocation should be done before reserving the memory as defined
 253          * in the device tree, otherwise the allocation could end up in a
 254          * reserved region.
 255          */
 256         early_init_fdt_scan_reserved_mem();
 257
 258         /*
 259          * If DTB is built in, no need to reserve its memblock.
 260          * Otherwise, do reserve it but avoid using
 261          * early_init_fdt_reserve_self() since __pa() does
 262          * not work for DTB pointers that are fixmap addresses
 263          */
 264         if (!IS_ENABLED(CONFIG_BUILTIN_DTB))
 265                 memblock_reserve(dtb_early_pa, fdt_totalsize(dtb_early_va));
 266
 267         dma_contiguous_reserve(dma32_phys_limit);
 268         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT))
 269                 hugetlb_cma_reserve(PUD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 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_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((void *)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((void *)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 pa, uintptr_t va,
 663                                       phys_addr_t size)
 664 {
 665         if (!(pa & (PGDIR_SIZE - 1)) && !(va & (PGDIR_SIZE - 1)) && size >= PGDIR_SIZE)
 666                 return PGDIR_SIZE;
 667
 668         if (!(pa & (P4D_SIZE - 1)) && !(va & (P4D_SIZE - 1)) && size >= P4D_SIZE)
 669                 return P4D_SIZE;
 670
 671         if (!(pa & (PUD_SIZE - 1)) && !(va & (PUD_SIZE - 1)) && size >= PUD_SIZE)
 672                 return PUD_SIZE;
 673
 674         if (!(pa & (PMD_SIZE - 1)) && !(va & (PMD_SIZE - 1)) && size >= PMD_SIZE)
 675                 return PMD_SIZE;
 676
 677         return PAGE_SIZE;
 678 }
 679
 680 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 681 #define phys_ram_base  (*(phys_addr_t *)XIP_FIXUP(&phys_ram_base))
 682 extern char _xiprom[], _exiprom[], __data_loc;
 683
 684 /* called from head.S with MMU off */
 685 asmlinkage void __init __copy_data(void)
 686 {
 687         void *from = (void *)(&__data_loc);
 688         void *to = (void *)CONFIG_PHYS_RAM_BASE;
 689         size_t sz = (size_t)((uintptr_t)(&_end) - (uintptr_t)(&_sdata));
 690
 691         memcpy(to, from, sz);
 692 }
 693 #endif
 694
 695 #ifdef CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX
 696 static __init pgprot_t pgprot_from_va(uintptr_t va)
 697 {
 698         if (is_va_kernel_text(va))
 699                 return PAGE_KERNEL_READ_EXEC;
 700
 701         /*
 702          * In 64-bit kernel, the kernel mapping is outside the linear mapping so
 703          * we must protect its linear mapping alias from being executed and
 704          * written.
 705          * And rodata section is marked readonly in mark_rodata_ro.
 706          */
 707         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) && is_va_kernel_lm_alias_text(va))
 708                 return PAGE_KERNEL_READ;
 709
 710         return PAGE_KERNEL;
 711 }
 712
 713 void mark_rodata_ro(void)
 714 {
 715         set_kernel_memory(__start_rodata, _data, set_memory_ro);
 716         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT))
 717                 set_kernel_memory(lm_alias(__start_rodata), lm_alias(_data),
 718                                   set_memory_ro);
 719
 720         debug_checkwx();
 721 }
 722 #else
 723 static __init pgprot_t pgprot_from_va(uintptr_t va)
 724 {
 725         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) && !is_kernel_mapping(va))
 726                 return PAGE_KERNEL;
 727
 728         return PAGE_KERNEL_EXEC;
 729 }
 730 #endif /* CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX */
 731
 732 #if defined(CONFIG_64BIT) && !defined(CONFIG_XIP_KERNEL)
 733 u64 __pi_set_satp_mode_from_cmdline(uintptr_t dtb_pa);
 734
 735 static void __init disable_pgtable_l5(void)
 736 {
 737         pgtable_l5_enabled = false;
 738         kernel_map.page_offset = PAGE_OFFSET_L4;
 739         satp_mode = SATP_MODE_48;
 740 }
 741
 742 static void __init disable_pgtable_l4(void)
 743 {
 744         pgtable_l4_enabled = false;
 745         kernel_map.page_offset = PAGE_OFFSET_L3;
 746         satp_mode = SATP_MODE_39;
 747 }
 748
 749 static int __init print_no4lvl(char *p)
 750 {
 751         pr_info("Disabled 4-level and 5-level paging");
 752         return 0;
 753 }
 754 early_param("no4lvl", print_no4lvl);
 755
 756 static int __init print_no5lvl(char *p)
 757 {
 758         pr_info("Disabled 5-level paging");
 759         return 0;
 760 }
 761 early_param("no5lvl", print_no5lvl);
 762
 763 /*
 764  * There is a simple way to determine if 4-level is supported by the
 765  * underlying hardware: establish 1:1 mapping in 4-level page table mode
 766  * then read SATP to see if the configuration was taken into account
 767  * meaning sv48 is supported.
 768  */
 769 static __init void set_satp_mode(uintptr_t dtb_pa)
 770 {
 771         u64 identity_satp, hw_satp;
 772         uintptr_t set_satp_mode_pmd = ((unsigned long)set_satp_mode) & PMD_MASK;
 773         u64 satp_mode_cmdline = __pi_set_satp_mode_from_cmdline(dtb_pa);
 774
 775         if (satp_mode_cmdline == SATP_MODE_57) {
 776                 disable_pgtable_l5();
 777         } else if (satp_mode_cmdline == SATP_MODE_48) {
 778                 disable_pgtable_l5();
 779                 disable_pgtable_l4();
 780                 return;
 781         }
 782
 783         create_p4d_mapping(early_p4d,
 784                         set_satp_mode_pmd, (uintptr_t)early_pud,
 785                         P4D_SIZE, PAGE_TABLE);
 786         create_pud_mapping(early_pud,
 787                            set_satp_mode_pmd, (uintptr_t)early_pmd,
 788                            PUD_SIZE, PAGE_TABLE);
 789         /* Handle the case where set_satp_mode straddles 2 PMDs */
 790         create_pmd_mapping(early_pmd,
 791                            set_satp_mode_pmd, set_satp_mode_pmd,
 792                            PMD_SIZE, PAGE_KERNEL_EXEC);
 793         create_pmd_mapping(early_pmd,
 794                            set_satp_mode_pmd + PMD_SIZE,
 795                            set_satp_mode_pmd + PMD_SIZE,
 796                            PMD_SIZE, PAGE_KERNEL_EXEC);
 797 retry:
 798         create_pgd_mapping(early_pg_dir,
 799                            set_satp_mode_pmd,
 800                            pgtable_l5_enabled ?
 801                                 (uintptr_t)early_p4d : (uintptr_t)early_pud,
 802                            PGDIR_SIZE, PAGE_TABLE);
 803
 804         identity_satp = PFN_DOWN((uintptr_t)&early_pg_dir) | satp_mode;
 805
 806         local_flush_tlb_all();
 807         csr_write(CSR_SATP, identity_satp);
 808         hw_satp = csr_swap(CSR_SATP, 0ULL);
 809         local_flush_tlb_all();
 810
 811         if (hw_satp != identity_satp) {
 812                 if (pgtable_l5_enabled) {
 813                         disable_pgtable_l5();
 814                         memset(early_pg_dir, 0, PAGE_SIZE);
 815                         goto retry;
 816                 }
 817                 disable_pgtable_l4();
 818         }
 819
 820         memset(early_pg_dir, 0, PAGE_SIZE);
 821         memset(early_p4d, 0, PAGE_SIZE);
 822         memset(early_pud, 0, PAGE_SIZE);
 823         memset(early_pmd, 0, PAGE_SIZE);
 824 }
 825 #endif
 826
 827 /*
 828  * setup_vm() is called from head.S with MMU-off.
 829  *
 830  * Following requirements should be honoured for setup_vm() to work
 831  * correctly:
 832  * 1) It should use PC-relative addressing for accessing kernel symbols.
 833  *    To achieve this we always use GCC cmodel=medany.
 834  * 2) The compiler instrumentation for FTRACE will not work for setup_vm()
 835  *    so disable compiler instrumentation when FTRACE is enabled.
 836  *
 837  * Currently, the above requirements are honoured by using custom CFLAGS
 838  * for init.o in mm/Makefile.
 839  */
 840
 841 #ifndef __riscv_cmodel_medany
 842 #error "setup_vm() is called from head.S before relocate so it should not use absolute addressing."
 843 #endif
 844
 845 #ifdef CONFIG_RELOCATABLE
 846 extern unsigned long __rela_dyn_start, __rela_dyn_end;
 847
 848 static void __init relocate_kernel(void)
 849 {
 850         Elf64_Rela *rela = (Elf64_Rela *)&__rela_dyn_start;
 851         /*
 852          * This holds the offset between the linked virtual address and the
 853          * relocated virtual address.
 854          */
 855         uintptr_t reloc_offset = kernel_map.virt_addr - KERNEL_LINK_ADDR;
 856         /*
 857          * This holds the offset between kernel linked virtual address and
 858          * physical address.
 859          */
 860         uintptr_t va_kernel_link_pa_offset = KERNEL_LINK_ADDR - kernel_map.phys_addr;
 861
 862         for ( ; rela < (Elf64_Rela *)&__rela_dyn_end; rela++) {
 863                 Elf64_Addr addr = (rela->r_offset - va_kernel_link_pa_offset);
 864                 Elf64_Addr relocated_addr = rela->r_addend;
 865
 866                 if (rela->r_info != R_RISCV_RELATIVE)
 867                         continue;
 868
 869                 /*
 870                  * Make sure to not relocate vdso symbols like rt_sigreturn
 871                  * which are linked from the address 0 in vmlinux since
 872                  * vdso symbol addresses are actually used as an offset from
 873                  * mm->context.vdso in VDSO_OFFSET macro.
 874                  */
 875                 if (relocated_addr >= KERNEL_LINK_ADDR)
 876                         relocated_addr += reloc_offset;
 877
 878                 *(Elf64_Addr *)addr = relocated_addr;
 879         }
 880 }
 881 #endif /* CONFIG_RELOCATABLE */
 882
 883 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 884 static void __init create_kernel_page_table(pgd_t *pgdir,
 885                                             __always_unused bool early)
 886 {
 887         uintptr_t va, end_va;
 888
 889         /* Map the flash resident part */
 890         end_va = kernel_map.virt_addr + kernel_map.xiprom_sz;
 891         for (va = kernel_map.virt_addr; va < end_va; va += PMD_SIZE)
 892                 create_pgd_mapping(pgdir, va,
 893                                    kernel_map.xiprom + (va - kernel_map.virt_addr),
 894                                    PMD_SIZE, PAGE_KERNEL_EXEC);
 895
 896         /* Map the data in RAM */
 897         end_va = kernel_map.virt_addr + XIP_OFFSET + kernel_map.size;
 898         for (va = kernel_map.virt_addr + XIP_OFFSET; va < end_va; va += PMD_SIZE)
 899                 create_pgd_mapping(pgdir, va,
 900                                    kernel_map.phys_addr + (va - (kernel_map.virt_addr + XIP_OFFSET)),
 901                                    PMD_SIZE, PAGE_KERNEL);
 902 }
 903 #else
 904 static void __init create_kernel_page_table(pgd_t *pgdir, bool early)
 905 {
 906         uintptr_t va, end_va;
 907
 908         end_va = kernel_map.virt_addr + kernel_map.size;
 909         for (va = kernel_map.virt_addr; va < end_va; va += PMD_SIZE)
 910                 create_pgd_mapping(pgdir, va,
 911                                    kernel_map.phys_addr + (va - kernel_map.virt_addr),
 912                                    PMD_SIZE,
 913                                    early ?
 914                                         PAGE_KERNEL_EXEC : pgprot_from_va(va));
 915 }
 916 #endif
 917
 918 /*
 919  * Setup a 4MB mapping that encompasses the device tree: for 64-bit kernel,
 920  * this means 2 PMD entries whereas for 32-bit kernel, this is only 1 PGDIR
 921  * entry.
 922  */
 923 static void __init create_fdt_early_page_table(uintptr_t fix_fdt_va,
 924                                                uintptr_t dtb_pa)
 925 {
 926 #ifndef CONFIG_BUILTIN_DTB
 927         uintptr_t pa = dtb_pa & ~(PMD_SIZE - 1);
 928
 929         /* Make sure the fdt fixmap address is always aligned on PMD size */
 930         BUILD_BUG_ON(FIX_FDT % (PMD_SIZE / PAGE_SIZE));
 931
 932         /* In 32-bit only, the fdt lies in its own PGD */
 933         if (!IS_ENABLED(CONFIG_64BIT)) {
 934                 create_pgd_mapping(early_pg_dir, fix_fdt_va,
 935                                    pa, MAX_FDT_SIZE, PAGE_KERNEL);
 936         } else {
 937                 create_pmd_mapping(fixmap_pmd, fix_fdt_va,
 938                                    pa, PMD_SIZE, PAGE_KERNEL);
 939                 create_pmd_mapping(fixmap_pmd, fix_fdt_va + PMD_SIZE,
 940                                    pa + PMD_SIZE, PMD_SIZE, PAGE_KERNEL);
 941         }
 942
 943         dtb_early_va = (void *)fix_fdt_va + (dtb_pa & (PMD_SIZE - 1));
 944 #else
 945         /*
 946          * For 64-bit kernel, __va can't be used since it would return a linear
 947          * mapping address whereas dtb_early_va will be used before
 948          * setup_vm_final installs the linear mapping. For 32-bit kernel, as the
 949          * kernel is mapped in the linear mapping, that makes no difference.
 950          */
 951         dtb_early_va = kernel_mapping_pa_to_va(XIP_FIXUP(dtb_pa));
 952 #endif
 953
 954         dtb_early_pa = dtb_pa;
 955 }
 956
 957 /*
 958  * MMU is not enabled, the page tables are allocated directly using
 959  * early_pmd/pud/p4d and the address returned is the physical one.
 960  */
 961 static void __init pt_ops_set_early(void)
 962 {
 963         pt_ops.alloc_pte = alloc_pte_early;
 964         pt_ops.get_pte_virt = get_pte_virt_early;
 965 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
 966         pt_ops.alloc_pmd = alloc_pmd_early;
 967         pt_ops.get_pmd_virt = get_pmd_virt_early;
 968         pt_ops.alloc_pud = alloc_pud_early;
 969         pt_ops.get_pud_virt = get_pud_virt_early;
 970         pt_ops.alloc_p4d = alloc_p4d_early;
 971         pt_ops.get_p4d_virt = get_p4d_virt_early;
 972 #endif
 973 }
 974
 975 /*
 976  * MMU is enabled but page table setup is not complete yet.
 977  * fixmap page table alloc functions must be used as a means to temporarily
 978  * map the allocated physical pages since the linear mapping does not exist yet.
 979  *
 980  * Note that this is called with MMU disabled, hence kernel_mapping_pa_to_va,
 981  * but it will be used as described above.
 982  */
 983 static void __init pt_ops_set_fixmap(void)
 984 {
 985         pt_ops.alloc_pte = kernel_mapping_pa_to_va(alloc_pte_fixmap);
 986         pt_ops.get_pte_virt = kernel_mapping_pa_to_va(get_pte_virt_fixmap);
 987 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
 988         pt_ops.alloc_pmd = kernel_mapping_pa_to_va(alloc_pmd_fixmap);
 989         pt_ops.get_pmd_virt = kernel_mapping_pa_to_va(get_pmd_virt_fixmap);
 990         pt_ops.alloc_pud = kernel_mapping_pa_to_va(alloc_pud_fixmap);
 991         pt_ops.get_pud_virt = kernel_mapping_pa_to_va(get_pud_virt_fixmap);
 992         pt_ops.alloc_p4d = kernel_mapping_pa_to_va(alloc_p4d_fixmap);
 993         pt_ops.get_p4d_virt = kernel_mapping_pa_to_va(get_p4d_virt_fixmap);
 994 #endif
 995 }
 996
 997 /*
 998  * MMU is enabled and page table setup is complete, so from now, we can use
 999  * generic page allocation functions to setup page table.
1000  */
1001 static void __init pt_ops_set_late(void)
1002 {
1003         pt_ops.alloc_pte = alloc_pte_late;
1004         pt_ops.get_pte_virt = get_pte_virt_late;
1005 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
1006         pt_ops.alloc_pmd = alloc_pmd_late;
1007         pt_ops.get_pmd_virt = get_pmd_virt_late;
1008         pt_ops.alloc_pud = alloc_pud_late;
1009         pt_ops.get_pud_virt = get_pud_virt_late;
1010         pt_ops.alloc_p4d = alloc_p4d_late;
1011         pt_ops.get_p4d_virt = get_p4d_virt_late;
1012 #endif
1013 }
1014
1015 #ifdef CONFIG_RANDOMIZE_BASE
1016 extern bool __init __pi_set_nokaslr_from_cmdline(uintptr_t dtb_pa);
1017 extern u64 __init __pi_get_kaslr_seed(uintptr_t dtb_pa);
1018
1019 static int __init print_nokaslr(char *p)
1020 {
1021         pr_info("Disabled KASLR");
1022         return 0;
1023 }
1024 early_param("nokaslr", print_nokaslr);
1025
1026 unsigned long kaslr_offset(void)
1027 {
1028         return kernel_map.virt_offset;
1029 }
1030 #endif
1031
1032 asmlinkage void __init setup_vm(uintptr_t dtb_pa)
1033 {
1034         pmd_t __maybe_unused fix_bmap_spmd, fix_bmap_epmd;
1035
1036 #ifdef CONFIG_RANDOMIZE_BASE
1037         if (!__pi_set_nokaslr_from_cmdline(dtb_pa)) {
1038                 u64 kaslr_seed = __pi_get_kaslr_seed(dtb_pa);
1039                 u32 kernel_size = (uintptr_t)(&_end) - (uintptr_t)(&_start);
1040                 u32 nr_pos;
1041
1042                 /*
1043                  * Compute the number of positions available: we are limited
1044                  * by the early page table that only has one PUD and we must
1045                  * be aligned on PMD_SIZE.
1046                  */
1047                 nr_pos = (PUD_SIZE - kernel_size) / PMD_SIZE;
1048
1049                 kernel_map.virt_offset = (kaslr_seed % nr_pos) * PMD_SIZE;
1050         }
1051 #endif
1052
1053         kernel_map.virt_addr = KERNEL_LINK_ADDR + kernel_map.virt_offset;
1054         kernel_map.page_offset = _AC(CONFIG_PAGE_OFFSET, UL);
1055
1056 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
1057         kernel_map.xiprom = (uintptr_t)CONFIG_XIP_PHYS_ADDR;
1058         kernel_map.xiprom_sz = (uintptr_t)(&_exiprom) - (uintptr_t)(&_xiprom);
1059
1060         phys_ram_base = CONFIG_PHYS_RAM_BASE;
1061         kernel_map.phys_addr = (uintptr_t)CONFIG_PHYS_RAM_BASE;
1062         kernel_map.size = (uintptr_t)(&_end) - (uintptr_t)(&_sdata);
1063
1064         kernel_map.va_kernel_xip_pa_offset = kernel_map.virt_addr - kernel_map.xiprom;
1065 #else
1066         kernel_map.phys_addr = (uintptr_t)(&_start);
1067         kernel_map.size = (uintptr_t)(&_end) - kernel_map.phys_addr;
1068 #endif
1069
1070 #if defined(CONFIG_64BIT) && !defined(CONFIG_XIP_KERNEL)
1071         set_satp_mode(dtb_pa);
1072 #endif
1073
1074         /*
1075          * In 64-bit, we defer the setup of va_pa_offset to setup_bootmem,
1076          * where we have the system memory layout: this allows us to align
1077          * the physical and virtual mappings and then make use of PUD/P4D/PGD
1078          * for the linear mapping. This is only possible because the kernel
1079          * mapping lies outside the linear mapping.
1080          * In 32-bit however, as the kernel resides in the linear mapping,
1081          * setup_vm_final can not change the mapping established here,
1082          * otherwise the same kernel addresses would get mapped to different
1083          * physical addresses (if the start of dram is different from the
1084          * kernel physical address start).
1085          */
1086         kernel_map.va_pa_offset = IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) ?
1087                                 0UL : PAGE_OFFSET - kernel_map.phys_addr;
1088         kernel_map.va_kernel_pa_offset = kernel_map.virt_addr - kernel_map.phys_addr;
1089
1090         /*
1091          * The default maximal physical memory size is KERN_VIRT_SIZE for 32-bit
1092          * kernel, whereas for 64-bit kernel, the end of the virtual address
1093          * space is occupied by the modules/BPF/kernel mappings which reduces
1094          * the available size of the linear mapping.
1095          */
1096         memory_limit = KERN_VIRT_SIZE - (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) ? SZ_4G : 0);
1097
1098         /* Sanity check alignment and size */
1099         BUG_ON((PAGE_OFFSET % PGDIR_SIZE) != 0);
1100         BUG_ON((kernel_map.phys_addr % PMD_SIZE) != 0);
1101
1102 #ifdef CONFIG_64BIT
1103         /*
1104          * The last 4K bytes of the addressable memory can not be mapped because
1105          * of IS_ERR_VALUE macro.
1106          */
1107         BUG_ON((kernel_map.virt_addr + kernel_map.size) > ADDRESS_SPACE_END - SZ_4K);
1108 #endif
1109
1110 #ifdef CONFIG_RELOCATABLE
1111         /*
1112          * Early page table uses only one PUD, which makes it possible
1113          * to map PUD_SIZE aligned on PUD_SIZE: if the relocation offset
1114          * makes the kernel cross over a PUD_SIZE boundary, raise a bug
1115          * since a part of the kernel would not get mapped.
1116          */
1117         BUG_ON(PUD_SIZE - (kernel_map.virt_addr & (PUD_SIZE - 1)) < kernel_map.size);
1118         relocate_kernel();
1119 #endif
1120
1121         apply_early_boot_alternatives();
1122         pt_ops_set_early();
1123
1124         /* Setup early PGD for fixmap */
1125         create_pgd_mapping(early_pg_dir, FIXADDR_START,
1126                            fixmap_pgd_next, PGDIR_SIZE, PAGE_TABLE);
1127
1128 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
1129         /* Setup fixmap P4D and PUD */
1130         if (pgtable_l5_enabled)
1131                 create_p4d_mapping(fixmap_p4d, FIXADDR_START,
1132                                    (uintptr_t)fixmap_pud, P4D_SIZE, PAGE_TABLE);
1133         /* Setup fixmap PUD and PMD */
1134         if (pgtable_l4_enabled)
1135                 create_pud_mapping(fixmap_pud, FIXADDR_START,
1136                                    (uintptr_t)fixmap_pmd, PUD_SIZE, PAGE_TABLE);
1137         create_pmd_mapping(fixmap_pmd, FIXADDR_START,
1138                            (uintptr_t)fixmap_pte, PMD_SIZE, PAGE_TABLE);
1139         /* Setup trampoline PGD and PMD */
1140         create_pgd_mapping(trampoline_pg_dir, kernel_map.virt_addr,
1141                            trampoline_pgd_next, PGDIR_SIZE, PAGE_TABLE);
1142         if (pgtable_l5_enabled)
1143                 create_p4d_mapping(trampoline_p4d, kernel_map.virt_addr,
1144                                    (uintptr_t)trampoline_pud, P4D_SIZE, PAGE_TABLE);
1145         if (pgtable_l4_enabled)
1146                 create_pud_mapping(trampoline_pud, kernel_map.virt_addr,
1147                                    (uintptr_t)trampoline_pmd, PUD_SIZE, PAGE_TABLE);
1148 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
1149         create_pmd_mapping(trampoline_pmd, kernel_map.virt_addr,
1150                            kernel_map.xiprom, PMD_SIZE, PAGE_KERNEL_EXEC);
1151 #else
1152         create_pmd_mapping(trampoline_pmd, kernel_map.virt_addr,
1153                            kernel_map.phys_addr, PMD_SIZE, PAGE_KERNEL_EXEC);
1154 #endif
1155 #else
1156         /* Setup trampoline PGD */
1157         create_pgd_mapping(trampoline_pg_dir, kernel_map.virt_addr,
1158                            kernel_map.phys_addr, PGDIR_SIZE, PAGE_KERNEL_EXEC);
1159 #endif
1160
1161         /*
1162          * Setup early PGD covering entire kernel which will allow
1163          * us to reach paging_init(). We map all memory banks later
1164          * in setup_vm_final() below.
1165          */
1166         create_kernel_page_table(early_pg_dir, true);
1167
1168         /* Setup early mapping for FDT early scan */
1169         create_fdt_early_page_table(__fix_to_virt(FIX_FDT), dtb_pa);
1170
1171         /*
1172          * Bootime fixmap only can handle PMD_SIZE mapping. Thus, boot-ioremap
1173          * range can not span multiple pmds.
1174          */
1175         BUG_ON((__fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN) >> PMD_SHIFT)
1176                      != (__fix_to_virt(FIX_BTMAP_END) >> PMD_SHIFT));
1177
1178 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
1179         /*
1180          * Early ioremap fixmap is already created as it lies within first 2MB
1181          * of fixmap region. We always map PMD_SIZE. Thus, both FIX_BTMAP_END
1182          * FIX_BTMAP_BEGIN should lie in the same pmd. Verify that and warn
1183          * the user if not.
1184          */
1185         fix_bmap_spmd = fixmap_pmd[pmd_index(__fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN))];
1186         fix_bmap_epmd = fixmap_pmd[pmd_index(__fix_to_virt(FIX_BTMAP_END))];
1187         if (pmd_val(fix_bmap_spmd) != pmd_val(fix_bmap_epmd)) {
1188                 WARN_ON(1);
1189                 pr_warn("fixmap btmap start [%08lx] != end [%08lx]\n",
1190                         pmd_val(fix_bmap_spmd), pmd_val(fix_bmap_epmd));
1191                 pr_warn("fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN): %08lx\n",
1192                         fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN));
1193                 pr_warn("fix_to_virt(FIX_BTMAP_END):   %08lx\n",
1194                         fix_to_virt(FIX_BTMAP_END));
1195
1196                 pr_warn("FIX_BTMAP_END:       %d\n", FIX_BTMAP_END);
1197                 pr_warn("FIX_BTMAP_BEGIN:     %d\n", FIX_BTMAP_BEGIN);
1198         }
1199 #endif
1200
1201         pt_ops_set_fixmap();
1202 }
1203
1204 static void __init create_linear_mapping_range(phys_addr_t start,
1205                                                phys_addr_t end,
1206                                                uintptr_t fixed_map_size)
1207 {
1208         phys_addr_t pa;
1209         uintptr_t va, map_size;
1210
1211         for (pa = start; pa < end; pa += map_size) {
1212                 va = (uintptr_t)__va(pa);
1213                 map_size = fixed_map_size ? fixed_map_size :
1214                                             best_map_size(pa, va, end - pa);
1215
1216                 create_pgd_mapping(swapper_pg_dir, va, pa, map_size,
1217                                    pgprot_from_va(va));
1218         }
1219 }
1220
1221 static void __init create_linear_mapping_page_table(void)
1222 {
1223         phys_addr_t start, end;
1224         phys_addr_t kfence_pool __maybe_unused;
1225         u64 i;
1226
1227 #ifdef CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX
1228         phys_addr_t ktext_start = __pa_symbol(_start);
1229         phys_addr_t ktext_size = __init_data_begin - _start;
1230         phys_addr_t krodata_start = __pa_symbol(__start_rodata);
1231         phys_addr_t krodata_size = _data - __start_rodata;
1232
1233         /* Isolate kernel text and rodata so they don't get mapped with a PUD */
1234         memblock_mark_nomap(ktext_start,  ktext_size);
1235         memblock_mark_nomap(krodata_start, krodata_size);
1236 #endif
1237
1238 #ifdef CONFIG_KFENCE
1239         /*
1240          *  kfence pool must be backed by PAGE_SIZE mappings, so allocate it
1241          *  before we setup the linear mapping so that we avoid using hugepages
1242          *  for this region.
1243          */
1244         kfence_pool = memblock_phys_alloc(KFENCE_POOL_SIZE, PAGE_SIZE);
1245         BUG_ON(!kfence_pool);
1246
1247         memblock_mark_nomap(kfence_pool, KFENCE_POOL_SIZE);
1248         __kfence_pool = __va(kfence_pool);
1249 #endif
1250
1251         /* Map all memory banks in the linear mapping */
1252         for_each_mem_range(i, &start, &end) {
1253                 if (start >= end)
1254                         break;
1255                 if (start <= __pa(PAGE_OFFSET) &&
1256                     __pa(PAGE_OFFSET) < end)
1257                         start = __pa(PAGE_OFFSET);
1258                 if (end >= __pa(PAGE_OFFSET) + memory_limit)
1259                         end = __pa(PAGE_OFFSET) + memory_limit;
1260
1261                 create_linear_mapping_range(start, end, 0);
1262         }
1263
1264 #ifdef CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX
1265         create_linear_mapping_range(ktext_start, ktext_start + ktext_size, 0);
1266         create_linear_mapping_range(krodata_start,
1267                                     krodata_start + krodata_size, 0);
1268
1269         memblock_clear_nomap(ktext_start,  ktext_size);
1270         memblock_clear_nomap(krodata_start, krodata_size);
1271 #endif
1272
1273 #ifdef CONFIG_KFENCE
1274         create_linear_mapping_range(kfence_pool,
1275                                     kfence_pool + KFENCE_POOL_SIZE,
1276                                     PAGE_SIZE);
1277
1278         memblock_clear_nomap(kfence_pool, KFENCE_POOL_SIZE);
1279 #endif
1280 }
1281
1282 static void __init setup_vm_final(void)
1283 {
1284         /* Setup swapper PGD for fixmap */
1285 #if !defined(CONFIG_64BIT)
1286         /*
1287          * In 32-bit, the device tree lies in a pgd entry, so it must be copied
1288          * directly in swapper_pg_dir in addition to the pgd entry that points
1289          * to fixmap_pte.
1290          */
1291         unsigned long idx = pgd_index(__fix_to_virt(FIX_FDT));
1292
1293         set_pgd(&swapper_pg_dir[idx], early_pg_dir[idx]);
1294 #endif
1295         create_pgd_mapping(swapper_pg_dir, FIXADDR_START,
1296                            __pa_symbol(fixmap_pgd_next),
1297                            PGDIR_SIZE, PAGE_TABLE);
1298
1299         /* Map the linear mapping */
1300         create_linear_mapping_page_table();
1301
1302         /* Map the kernel */
1303         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT))
1304                 create_kernel_page_table(swapper_pg_dir, false);
1305
1306 #ifdef CONFIG_KASAN
1307         kasan_swapper_init();
1308 #endif
1309
1310         /* Clear fixmap PTE and PMD mappings */
1311         clear_fixmap(FIX_PTE);
1312         clear_fixmap(FIX_PMD);
1313         clear_fixmap(FIX_PUD);
1314         clear_fixmap(FIX_P4D);
1315
1316         /* Move to swapper page table */
1317         csr_write(CSR_SATP, PFN_DOWN(__pa_symbol(swapper_pg_dir)) | satp_mode);
1318         local_flush_tlb_all();
1319
1320         pt_ops_set_late();
1321 }
1322 #else
1323 asmlinkage void __init setup_vm(uintptr_t dtb_pa)
1324 {
1325         dtb_early_va = (void *)dtb_pa;
1326         dtb_early_pa = dtb_pa;
1327 }
1328
1329 static inline void setup_vm_final(void)
1330 {
1331 }
1332 #endif /* CONFIG_MMU */
1333
1334 /*
1335  * reserve_crashkernel() - reserves memory for crash kernel
1336  *
1337  * This function reserves memory area given in "crashkernel=" kernel command
1338  * line parameter. The memory reserved is used by dump capture kernel when
1339  * primary kernel is crashing.
1340  */
1341 static void __init reserve_crashkernel(void)
1342 {
1343         unsigned long long crash_base = 0;
1344         unsigned long long crash_size = 0;
1345         unsigned long search_start = memblock_start_of_DRAM();
1346         unsigned long search_end = memblock_end_of_DRAM();
1347
1348         int ret = 0;
1349
1350         if (!IS_ENABLED(CONFIG_KEXEC_CORE))
1351                 return;
1352         /*
1353          * Don't reserve a region for a crash kernel on a crash kernel
1354          * since it doesn't make much sense and we have limited memory
1355          * resources.
1356          */
1357         if (is_kdump_kernel()) {
1358                 pr_info("crashkernel: ignoring reservation request\n");
1359                 return;
1360         }
1361
1362         ret = parse_crashkernel(boot_command_line, memblock_phys_mem_size(),
1363                                 &crash_size, &crash_base);
1364         if (ret || !crash_size)
1365                 return;
1366
1367         crash_size = PAGE_ALIGN(crash_size);
1368
1369         if (crash_base) {
1370                 search_start = crash_base;
1371                 search_end = crash_base + crash_size;
1372         }
1373
1374         /*
1375          * Current riscv boot protocol requires 2MB alignment for
1376          * RV64 and 4MB alignment for RV32 (hugepage size)
1377          *
1378          * Try to alloc from 32bit addressible physical memory so that
1379          * swiotlb can work on the crash kernel.
1380          */
1381         crash_base = memblock_phys_alloc_range(crash_size, PMD_SIZE,
1382                                                search_start,
1383                                                min(search_end, (unsigned long) SZ_4G));
1384         if (crash_base == 0) {
1385                 /* Try again without restricting region to 32bit addressible memory */
1386                 crash_base = memblock_phys_alloc_range(crash_size, PMD_SIZE,
1387                                                 search_start, search_end);
1388                 if (crash_base == 0) {
1389                         pr_warn("crashkernel: couldn't allocate %lldKB\n",
1390                                 crash_size >> 10);
1391                         return;
1392                 }
1393         }
1394
1395         pr_info("crashkernel: reserved 0x%016llx - 0x%016llx (%lld MB)\n",
1396                 crash_base, crash_base + crash_size, crash_size >> 20);
1397
1398         crashk_res.start = crash_base;
1399         crashk_res.end = crash_base + crash_size - 1;
1400 }
1401
1402 void __init paging_init(void)
1403 {
1404         setup_bootmem();
1405         setup_vm_final();
1406
1407         /* Depend on that Linear Mapping is ready */
1408         memblock_allow_resize();
1409 }
1410
1411 void __init misc_mem_init(void)
1412 {
1413         early_memtest(min_low_pfn << PAGE_SHIFT, max_low_pfn << PAGE_SHIFT);
1414         arch_numa_init();
1415         sparse_init();
1416         zone_sizes_init();
1417         reserve_crashkernel();
1418         memblock_dump_all();
1419 }
1420
1421 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
1422 int __meminit vmemmap_populate(unsigned long start, unsigned long end, int node,
1423                                struct vmem_altmap *altmap)
1424 {
1425         return vmemmap_populate_basepages(start, end, node, NULL);
1426 }
1427 #endif
1428
1429 #if defined(CONFIG_MMU) && defined(CONFIG_64BIT)
1430 /*
1431  * Pre-allocates page-table pages for a specific area in the kernel
1432  * page-table. Only the level which needs to be synchronized between
1433  * all page-tables is allocated because the synchronization can be
1434  * expensive.
1435  */
1436 static void __init preallocate_pgd_pages_range(unsigned long start, unsigned long end,
1437                                                const char *area)
1438 {
1439         unsigned long addr;
1440         const char *lvl;
1441
1442         for (addr = start; addr < end && addr >= start; addr = ALIGN(addr + 1, PGDIR_SIZE)) {
1443                 pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
1444                 p4d_t *p4d;
1445                 pud_t *pud;
1446                 pmd_t *pmd;
1447
1448                 lvl = "p4d";
1449                 p4d = p4d_alloc(&init_mm, pgd, addr);
1450                 if (!p4d)
1451                         goto failed;
1452
1453                 if (pgtable_l5_enabled)
1454                         continue;
1455
1456                 lvl = "pud";
1457                 pud = pud_alloc(&init_mm, p4d, addr);
1458                 if (!pud)
1459                         goto failed;
1460
1461                 if (pgtable_l4_enabled)
1462                         continue;
1463
1464                 lvl = "pmd";
1465                 pmd = pmd_alloc(&init_mm, pud, addr);
1466                 if (!pmd)
1467                         goto failed;
1468         }
1469         return;
1470
1471 failed:
1472         /*
1473          * The pages have to be there now or they will be missing in
1474          * process page-tables later.
1475          */
1476         panic("Failed to pre-allocate %s pages for %s area\n", lvl, area);
1477 }
1478
1479 void __init pgtable_cache_init(void)
1480 {
1481         preallocate_pgd_pages_range(VMALLOC_START, VMALLOC_END, "vmalloc");
1482         if (IS_ENABLED(CONFIG_MODULES))
1483                 preallocate_pgd_pages_range(MODULES_VADDR, MODULES_END, "bpf/modules");
1484 }
1485 #endif