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