arch/riscv/mm/init.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * Copyright (C) 2012 Regents of the University of California
   4  * Copyright (C) 2019 Western Digital Corporation or its affiliates.
   5  * Copyright (C) 2020 FORTH-ICS/CARV
   6  *  Nick Kossifidis <mick@ics.forth.gr>
   7  */
   8
   9 #include <linux/init.h>
  10 #include <linux/mm.h>
  11 #include <linux/memblock.h>
  12 #include <linux/initrd.h>
  13 #include <linux/swap.h>
  14 #include <linux/swiotlb.h>
  15 #include <linux/sizes.h>
  16 #include <linux/of_fdt.h>
  17 #include <linux/of_reserved_mem.h>
  18 #include <linux/libfdt.h>
  19 #include <linux/set_memory.h>
  20 #include <linux/dma-map-ops.h>
  21 #include <linux/crash_dump.h>
  22 #include <linux/hugetlb.h>
  23 #ifdef CONFIG_RELOCATABLE
  24 #include <linux/elf.h>
  25 #endif
  26 #include <linux/kfence.h>
  27
  28 #include <asm/fixmap.h>
  29 #include <asm/io.h>
  30 #include <asm/numa.h>
  31 #include <asm/pgtable.h>
  32 #include <asm/ptdump.h>
  33 #include <asm/sections.h>
  34 #include <asm/soc.h>
  35 #include <asm/tlbflush.h>
  36
  37 #include "../kernel/head.h"
  38
  39 struct kernel_mapping kernel_map __ro_after_init;
  40 EXPORT_SYMBOL(kernel_map);
  41 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
  42 #define kernel_map      (*(struct kernel_mapping *)XIP_FIXUP(&kernel_map))
  43 #endif
  44
  45 #ifdef CONFIG_64BIT
  46 u64 satp_mode __ro_after_init = !IS_ENABLED(CONFIG_XIP_KERNEL) ? SATP_MODE_57 : SATP_MODE_39;
  47 #else
  48 u64 satp_mode __ro_after_init = SATP_MODE_32;
  49 #endif
  50 EXPORT_SYMBOL(satp_mode);
  51
  52 bool pgtable_l4_enabled = IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) && !IS_ENABLED(CONFIG_XIP_KERNEL);
  53 bool pgtable_l5_enabled = IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) && !IS_ENABLED(CONFIG_XIP_KERNEL);
  54 EXPORT_SYMBOL(pgtable_l4_enabled);
  55 EXPORT_SYMBOL(pgtable_l5_enabled);
  56
  57 phys_addr_t phys_ram_base __ro_after_init;
  58 EXPORT_SYMBOL(phys_ram_base);
  59
  60 unsigned long empty_zero_page[PAGE_SIZE / sizeof(unsigned long)]
  61                                                         __page_aligned_bss;
  62 EXPORT_SYMBOL(empty_zero_page);
  63
  64 extern char _start[];
  65 void *_dtb_early_va __initdata;
  66 uintptr_t _dtb_early_pa __initdata;
  67
  68 static phys_addr_t dma32_phys_limit __initdata;
  69
  70 static void __init zone_sizes_init(void)
  71 {
  72         unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
  73
  74 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
  75         max_zone_pfns[ZONE_DMA32] = PFN_DOWN(dma32_phys_limit);
  76 #endif
  77         max_zone_pfns[ZONE_NORMAL] = max_low_pfn;
  78
  79         free_area_init(max_zone_pfns);
  80 }
  81
  82 #if defined(CONFIG_MMU) && defined(CONFIG_DEBUG_VM)
  83
  84 #define LOG2_SZ_1K  ilog2(SZ_1K)
  85 #define LOG2_SZ_1M  ilog2(SZ_1M)
  86 #define LOG2_SZ_1G  ilog2(SZ_1G)
  87 #define LOG2_SZ_1T  ilog2(SZ_1T)
  88
  89 static inline void print_mlk(char *name, unsigned long b, unsigned long t)
  90 {
  91         pr_notice("%12s : 0x%08lx - 0x%08lx   (%4ld kB)\n", name, b, t,
  92                   (((t) - (b)) >> LOG2_SZ_1K));
  93 }
  94
  95 static inline void print_mlm(char *name, unsigned long b, unsigned long t)
  96 {
  97         pr_notice("%12s : 0x%08lx - 0x%08lx   (%4ld MB)\n", name, b, t,
  98                   (((t) - (b)) >> LOG2_SZ_1M));
  99 }
 100
 101 static inline void print_mlg(char *name, unsigned long b, unsigned long t)
 102 {
 103         pr_notice("%12s : 0x%08lx - 0x%08lx   (%4ld GB)\n", name, b, t,
 104                    (((t) - (b)) >> LOG2_SZ_1G));
 105 }
 106
 107 #ifdef CONFIG_64BIT
 108 static inline void print_mlt(char *name, unsigned long b, unsigned long t)
 109 {
 110         pr_notice("%12s : 0x%08lx - 0x%08lx   (%4ld TB)\n", name, b, t,
 111                    (((t) - (b)) >> LOG2_SZ_1T));
 112 }
 113 #else
 114 #define print_mlt(n, b, t) do {} while (0)
 115 #endif
 116
 117 static inline void print_ml(char *name, unsigned long b, unsigned long t)
 118 {
 119         unsigned long diff = t - b;
 120
 121         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) && (diff >> LOG2_SZ_1T) >= 10)
 122                 print_mlt(name, b, t);
 123         else if ((diff >> LOG2_SZ_1G) >= 10)
 124                 print_mlg(name, b, t);
 125         else if ((diff >> LOG2_SZ_1M) >= 10)
 126                 print_mlm(name, b, t);
 127         else
 128                 print_mlk(name, b, t);
 129 }
 130
 131 static void __init print_vm_layout(void)
 132 {
 133         pr_notice("Virtual kernel memory layout:\n");
 134         print_ml("fixmap", (unsigned long)FIXADDR_START,
 135                 (unsigned long)FIXADDR_TOP);
 136         print_ml("pci io", (unsigned long)PCI_IO_START,
 137                 (unsigned long)PCI_IO_END);
 138         print_ml("vmemmap", (unsigned long)VMEMMAP_START,
 139                 (unsigned long)VMEMMAP_END);
 140         print_ml("vmalloc", (unsigned long)VMALLOC_START,
 141                 (unsigned long)VMALLOC_END);
 142 #ifdef CONFIG_64BIT
 143         print_ml("modules", (unsigned long)MODULES_VADDR,
 144                 (unsigned long)MODULES_END);
 145 #endif
 146         print_ml("lowmem", (unsigned long)PAGE_OFFSET,
 147                 (unsigned long)high_memory);
 148         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT)) {
 149 #ifdef CONFIG_KASAN
 150                 print_ml("kasan", KASAN_SHADOW_START, KASAN_SHADOW_END);
 151 #endif
 152
 153                 print_ml("kernel", (unsigned long)kernel_map.virt_addr,
 154                          (unsigned long)ADDRESS_SPACE_END);
 155         }
 156 }
 157 #else
 158 static void print_vm_layout(void) { }
 159 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
 160
 161 void __init mem_init(void)
 162 {
 163 #ifdef CONFIG_FLATMEM
 164         BUG_ON(!mem_map);
 165 #endif /* CONFIG_FLATMEM */
 166
 167         swiotlb_init(max_pfn > PFN_DOWN(dma32_phys_limit), SWIOTLB_VERBOSE);
 168         memblock_free_all();
 169
 170         print_vm_layout();
 171 }
 172
 173 /* Limit the memory size via mem. */
 174 static phys_addr_t memory_limit;
 175
 176 static int __init early_mem(char *p)
 177 {
 178         u64 size;
 179
 180         if (!p)
 181                 return 1;
 182
 183         size = memparse(p, &p) & PAGE_MASK;
 184         memory_limit = min_t(u64, size, memory_limit);
 185
 186         pr_notice("Memory limited to %lldMB\n", (u64)memory_limit >> 20);
 187
 188         return 0;
 189 }
 190 early_param("mem", early_mem);
 191
 192 static void __init setup_bootmem(void)
 193 {
 194         phys_addr_t vmlinux_end = __pa_symbol(&_end);
 195         phys_addr_t max_mapped_addr;
 196         phys_addr_t phys_ram_end, vmlinux_start;
 197
 198         if (IS_ENABLED(CONFIG_XIP_KERNEL))
 199                 vmlinux_start = __pa_symbol(&_sdata);
 200         else
 201                 vmlinux_start = __pa_symbol(&_start);
 202
 203         memblock_enforce_memory_limit(memory_limit);
 204
 205         /*
 206          * Make sure we align the reservation on PMD_SIZE since we will
 207          * map the kernel in the linear mapping as read-only: we do not want
 208          * any allocation to happen between _end and the next pmd aligned page.
 209          */
 210         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) && IS_ENABLED(CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX))
 211                 vmlinux_end = (vmlinux_end + PMD_SIZE - 1) & PMD_MASK;
 212         /*
 213          * Reserve from the start of the kernel to the end of the kernel
 214          */
 215         memblock_reserve(vmlinux_start, vmlinux_end - vmlinux_start);
 216
 217         phys_ram_end = memblock_end_of_DRAM();
 218
 219         /*
 220          * Make sure we align the start of the memory on a PMD boundary so that
 221          * at worst, we map the linear mapping with PMD mappings.
 222          */
 223         if (!IS_ENABLED(CONFIG_XIP_KERNEL))
 224                 phys_ram_base = memblock_start_of_DRAM() & PMD_MASK;
 225
 226         /*
 227          * In 64-bit, any use of __va/__pa before this point is wrong as we
 228          * did not know the start of DRAM before.
 229          */
 230         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT))
 231                 kernel_map.va_pa_offset = PAGE_OFFSET - phys_ram_base;
 232
 233         /*
 234          * memblock allocator is not aware of the fact that last 4K bytes of
 235          * the addressable memory can not be mapped because of IS_ERR_VALUE
 236          * macro. Make sure that last 4k bytes are not usable by memblock
 237          * if end of dram is equal to maximum addressable memory.  For 64-bit
 238          * kernel, this problem can't happen here as the end of the virtual
 239          * address space is occupied by the kernel mapping then this check must
 240          * be done as soon as the kernel mapping base address is determined.
 241          */
 242         if (!IS_ENABLED(CONFIG_64BIT)) {
 243                 max_mapped_addr = __pa(~(ulong)0);
 244                 if (max_mapped_addr == (phys_ram_end - 1))
 245                         memblock_set_current_limit(max_mapped_addr - 4096);
 246         }
 247
 248         min_low_pfn = PFN_UP(phys_ram_base);
 249         max_low_pfn = max_pfn = PFN_DOWN(phys_ram_end);
 250         high_memory = (void *)(__va(PFN_PHYS(max_low_pfn)));
 251
 252         dma32_phys_limit = min(4UL * SZ_1G, (unsigned long)PFN_PHYS(max_low_pfn));
 253         set_max_mapnr(max_low_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
 254
 255         reserve_initrd_mem();
 256
 257         /*
 258          * No allocation should be done before reserving the memory as defined
 259          * in the device tree, otherwise the allocation could end up in a
 260          * reserved region.
 261          */
 262         early_init_fdt_scan_reserved_mem();
 263
 264         /*
 265          * If DTB is built in, no need to reserve its memblock.
 266          * Otherwise, do reserve it but avoid using
 267          * early_init_fdt_reserve_self() since __pa() does
 268          * not work for DTB pointers that are fixmap addresses
 269          */
 270         if (!IS_ENABLED(CONFIG_BUILTIN_DTB))
 271                 memblock_reserve(dtb_early_pa, fdt_totalsize(dtb_early_va));
 272
 273         dma_contiguous_reserve(dma32_phys_limit);
 274         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT))
 275                 hugetlb_cma_reserve(PUD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 276 }
 277
 278 #ifdef CONFIG_MMU
 279 struct pt_alloc_ops pt_ops __initdata;
 280
 281 pgd_t swapper_pg_dir[PTRS_PER_PGD] __page_aligned_bss;
 282 pgd_t trampoline_pg_dir[PTRS_PER_PGD] __page_aligned_bss;
 283 static pte_t fixmap_pte[PTRS_PER_PTE] __page_aligned_bss;
 284
 285 pgd_t early_pg_dir[PTRS_PER_PGD] __initdata __aligned(PAGE_SIZE);
 286
 287 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 288 #define pt_ops                  (*(struct pt_alloc_ops *)XIP_FIXUP(&pt_ops))
 289 #define trampoline_pg_dir      ((pgd_t *)XIP_FIXUP(trampoline_pg_dir))
 290 #define fixmap_pte             ((pte_t *)XIP_FIXUP(fixmap_pte))
 291 #define early_pg_dir           ((pgd_t *)XIP_FIXUP(early_pg_dir))
 292 #endif /* CONFIG_XIP_KERNEL */
 293
 294 static const pgprot_t protection_map[16] = {
 295         [VM_NONE]                                       = PAGE_NONE,
 296         [VM_READ]                                       = PAGE_READ,
 297         [VM_WRITE]                                      = PAGE_COPY,
 298         [VM_WRITE | VM_READ]                            = PAGE_COPY,
 299         [VM_EXEC]                                       = PAGE_EXEC,
 300         [VM_EXEC | VM_READ]                             = PAGE_READ_EXEC,
 301         [VM_EXEC | VM_WRITE]                            = PAGE_COPY_EXEC,
 302         [VM_EXEC | VM_WRITE | VM_READ]                  = PAGE_COPY_EXEC,
 303         [VM_SHARED]                                     = PAGE_NONE,
 304         [VM_SHARED | VM_READ]                           = PAGE_READ,
 305         [VM_SHARED | VM_WRITE]                          = PAGE_SHARED,
 306         [VM_SHARED | VM_WRITE | VM_READ]                = PAGE_SHARED,
 307         [VM_SHARED | VM_EXEC]                           = PAGE_EXEC,
 308         [VM_SHARED | VM_EXEC | VM_READ]                 = PAGE_READ_EXEC,
 309         [VM_SHARED | VM_EXEC | VM_WRITE]                = PAGE_SHARED_EXEC,
 310         [VM_SHARED | VM_EXEC | VM_WRITE | VM_READ]      = PAGE_SHARED_EXEC
 311 };
 312 DECLARE_VM_GET_PAGE_PROT
 313
 314 void __set_fixmap(enum fixed_addresses idx, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
 315 {
 316         unsigned long addr = __fix_to_virt(idx);
 317         pte_t *ptep;
 318
 319         BUG_ON(idx <= FIX_HOLE || idx >= __end_of_fixed_addresses);
 320
 321         ptep = &fixmap_pte[pte_index(addr)];
 322
 323         if (pgprot_val(prot))
 324                 set_pte(ptep, pfn_pte(phys >> PAGE_SHIFT, prot));
 325         else
 326                 pte_clear(&init_mm, addr, ptep);
 327         local_flush_tlb_page(addr);
 328 }
 329
 330 static inline pte_t *__init get_pte_virt_early(phys_addr_t pa)
 331 {
 332         return (pte_t *)((uintptr_t)pa);
 333 }
 334
 335 static inline pte_t *__init get_pte_virt_fixmap(phys_addr_t pa)
 336 {
 337         clear_fixmap(FIX_PTE);
 338         return (pte_t *)set_fixmap_offset(FIX_PTE, pa);
 339 }
 340
 341 static inline pte_t *__init get_pte_virt_late(phys_addr_t pa)
 342 {
 343         return (pte_t *) __va(pa);
 344 }
 345
 346 static inline phys_addr_t __init alloc_pte_early(uintptr_t va)
 347 {
 348         /*
 349          * We only create PMD or PGD early mappings so we
 350          * should never reach here with MMU disabled.
 351          */
 352         BUG();
 353 }
 354
 355 static inline phys_addr_t __init alloc_pte_fixmap(uintptr_t va)
 356 {
 357         return memblock_phys_alloc(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
 358 }
 359
 360 static phys_addr_t __init alloc_pte_late(uintptr_t va)
 361 {
 362         unsigned long vaddr;
 363
 364         vaddr = __get_free_page(GFP_KERNEL);
 365         BUG_ON(!vaddr || !pgtable_pte_page_ctor(virt_to_page((void *)vaddr)));
 366
 367         return __pa(vaddr);
 368 }
 369
 370 static void __init create_pte_mapping(pte_t *ptep,
 371                                       uintptr_t va, phys_addr_t pa,
 372                                       phys_addr_t sz, pgprot_t prot)
 373 {
 374         uintptr_t pte_idx = pte_index(va);
 375
 376         BUG_ON(sz != PAGE_SIZE);
 377
 378         if (pte_none(ptep[pte_idx]))
 379                 ptep[pte_idx] = pfn_pte(PFN_DOWN(pa), prot);
 380 }
 381
 382 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
 383
 384 static pmd_t trampoline_pmd[PTRS_PER_PMD] __page_aligned_bss;
 385 static pmd_t fixmap_pmd[PTRS_PER_PMD] __page_aligned_bss;
 386 static pmd_t early_pmd[PTRS_PER_PMD] __initdata __aligned(PAGE_SIZE);
 387
 388 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 389 #define trampoline_pmd ((pmd_t *)XIP_FIXUP(trampoline_pmd))
 390 #define fixmap_pmd     ((pmd_t *)XIP_FIXUP(fixmap_pmd))
 391 #define early_pmd      ((pmd_t *)XIP_FIXUP(early_pmd))
 392 #endif /* CONFIG_XIP_KERNEL */
 393
 394 static p4d_t trampoline_p4d[PTRS_PER_P4D] __page_aligned_bss;
 395 static p4d_t fixmap_p4d[PTRS_PER_P4D] __page_aligned_bss;
 396 static p4d_t early_p4d[PTRS_PER_P4D] __initdata __aligned(PAGE_SIZE);
 397
 398 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 399 #define trampoline_p4d ((p4d_t *)XIP_FIXUP(trampoline_p4d))
 400 #define fixmap_p4d     ((p4d_t *)XIP_FIXUP(fixmap_p4d))
 401 #define early_p4d      ((p4d_t *)XIP_FIXUP(early_p4d))
 402 #endif /* CONFIG_XIP_KERNEL */
 403
 404 static pud_t trampoline_pud[PTRS_PER_PUD] __page_aligned_bss;
 405 static pud_t fixmap_pud[PTRS_PER_PUD] __page_aligned_bss;
 406 static pud_t early_pud[PTRS_PER_PUD] __initdata __aligned(PAGE_SIZE);
 407
 408 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 409 #define trampoline_pud ((pud_t *)XIP_FIXUP(trampoline_pud))
 410 #define fixmap_pud     ((pud_t *)XIP_FIXUP(fixmap_pud))
 411 #define early_pud      ((pud_t *)XIP_FIXUP(early_pud))
 412 #endif /* CONFIG_XIP_KERNEL */
 413
 414 static pmd_t *__init get_pmd_virt_early(phys_addr_t pa)
 415 {
 416         /* Before MMU is enabled */
 417         return (pmd_t *)((uintptr_t)pa);
 418 }
 419
 420 static pmd_t *__init get_pmd_virt_fixmap(phys_addr_t pa)
 421 {
 422         clear_fixmap(FIX_PMD);
 423         return (pmd_t *)set_fixmap_offset(FIX_PMD, pa);
 424 }
 425
 426 static pmd_t *__init get_pmd_virt_late(phys_addr_t pa)
 427 {
 428         return (pmd_t *) __va(pa);
 429 }
 430
 431 static phys_addr_t __init alloc_pmd_early(uintptr_t va)
 432 {
 433         BUG_ON((va - kernel_map.virt_addr) >> PUD_SHIFT);
 434
 435         return (uintptr_t)early_pmd;
 436 }
 437
 438 static phys_addr_t __init alloc_pmd_fixmap(uintptr_t va)
 439 {
 440         return memblock_phys_alloc(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
 441 }
 442
 443 static phys_addr_t __init alloc_pmd_late(uintptr_t va)
 444 {
 445         unsigned long vaddr;
 446
 447         vaddr = __get_free_page(GFP_KERNEL);
 448         BUG_ON(!vaddr || !pgtable_pmd_page_ctor(virt_to_page((void *)vaddr)));
 449
 450         return __pa(vaddr);
 451 }
 452
 453 static void __init create_pmd_mapping(pmd_t *pmdp,
 454                                       uintptr_t va, phys_addr_t pa,
 455                                       phys_addr_t sz, pgprot_t prot)
 456 {
 457         pte_t *ptep;
 458         phys_addr_t pte_phys;
 459         uintptr_t pmd_idx = pmd_index(va);
 460
 461         if (sz == PMD_SIZE) {
 462                 if (pmd_none(pmdp[pmd_idx]))
 463                         pmdp[pmd_idx] = pfn_pmd(PFN_DOWN(pa), prot);
 464                 return;
 465         }
 466
 467         if (pmd_none(pmdp[pmd_idx])) {
 468                 pte_phys = pt_ops.alloc_pte(va);
 469                 pmdp[pmd_idx] = pfn_pmd(PFN_DOWN(pte_phys), PAGE_TABLE);
 470                 ptep = pt_ops.get_pte_virt(pte_phys);
 471                 memset(ptep, 0, PAGE_SIZE);
 472         } else {
 473                 pte_phys = PFN_PHYS(_pmd_pfn(pmdp[pmd_idx]));
 474                 ptep = pt_ops.get_pte_virt(pte_phys);
 475         }
 476
 477         create_pte_mapping(ptep, va, pa, sz, prot);
 478 }
 479
 480 static pud_t *__init get_pud_virt_early(phys_addr_t pa)
 481 {
 482         return (pud_t *)((uintptr_t)pa);
 483 }
 484
 485 static pud_t *__init get_pud_virt_fixmap(phys_addr_t pa)
 486 {
 487         clear_fixmap(FIX_PUD);
 488         return (pud_t *)set_fixmap_offset(FIX_PUD, pa);
 489 }
 490
 491 static pud_t *__init get_pud_virt_late(phys_addr_t pa)
 492 {
 493         return (pud_t *)__va(pa);
 494 }
 495
 496 static phys_addr_t __init alloc_pud_early(uintptr_t va)
 497 {
 498         /* Only one PUD is available for early mapping */
 499         BUG_ON((va - kernel_map.virt_addr) >> PGDIR_SHIFT);
 500
 501         return (uintptr_t)early_pud;
 502 }
 503
 504 static phys_addr_t __init alloc_pud_fixmap(uintptr_t va)
 505 {
 506         return memblock_phys_alloc(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
 507 }
 508
 509 static phys_addr_t alloc_pud_late(uintptr_t va)
 510 {
 511         unsigned long vaddr;
 512
 513         vaddr = __get_free_page(GFP_KERNEL);
 514         BUG_ON(!vaddr);
 515         return __pa(vaddr);
 516 }
 517
 518 static p4d_t *__init get_p4d_virt_early(phys_addr_t pa)
 519 {
 520         return (p4d_t *)((uintptr_t)pa);
 521 }
 522
 523 static p4d_t *__init get_p4d_virt_fixmap(phys_addr_t pa)
 524 {
 525         clear_fixmap(FIX_P4D);
 526         return (p4d_t *)set_fixmap_offset(FIX_P4D, pa);
 527 }
 528
 529 static p4d_t *__init get_p4d_virt_late(phys_addr_t pa)
 530 {
 531         return (p4d_t *)__va(pa);
 532 }
 533
 534 static phys_addr_t __init alloc_p4d_early(uintptr_t va)
 535 {
 536         /* Only one P4D is available for early mapping */
 537         BUG_ON((va - kernel_map.virt_addr) >> PGDIR_SHIFT);
 538
 539         return (uintptr_t)early_p4d;
 540 }
 541
 542 static phys_addr_t __init alloc_p4d_fixmap(uintptr_t va)
 543 {
 544         return memblock_phys_alloc(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
 545 }
 546
 547 static phys_addr_t alloc_p4d_late(uintptr_t va)
 548 {
 549         unsigned long vaddr;
 550
 551         vaddr = __get_free_page(GFP_KERNEL);
 552         BUG_ON(!vaddr);
 553         return __pa(vaddr);
 554 }
 555
 556 static void __init create_pud_mapping(pud_t *pudp,
 557                                       uintptr_t va, phys_addr_t pa,
 558                                       phys_addr_t sz, pgprot_t prot)
 559 {
 560         pmd_t *nextp;
 561         phys_addr_t next_phys;
 562         uintptr_t pud_index = pud_index(va);
 563
 564         if (sz == PUD_SIZE) {
 565                 if (pud_val(pudp[pud_index]) == 0)
 566                         pudp[pud_index] = pfn_pud(PFN_DOWN(pa), prot);
 567                 return;
 568         }
 569
 570         if (pud_val(pudp[pud_index]) == 0) {
 571                 next_phys = pt_ops.alloc_pmd(va);
 572                 pudp[pud_index] = pfn_pud(PFN_DOWN(next_phys), PAGE_TABLE);
 573                 nextp = pt_ops.get_pmd_virt(next_phys);
 574                 memset(nextp, 0, PAGE_SIZE);
 575         } else {
 576                 next_phys = PFN_PHYS(_pud_pfn(pudp[pud_index]));
 577                 nextp = pt_ops.get_pmd_virt(next_phys);
 578         }
 579
 580         create_pmd_mapping(nextp, va, pa, sz, prot);
 581 }
 582
 583 static void __init create_p4d_mapping(p4d_t *p4dp,
 584                                       uintptr_t va, phys_addr_t pa,
 585                                       phys_addr_t sz, pgprot_t prot)
 586 {
 587         pud_t *nextp;
 588         phys_addr_t next_phys;
 589         uintptr_t p4d_index = p4d_index(va);
 590
 591         if (sz == P4D_SIZE) {
 592                 if (p4d_val(p4dp[p4d_index]) == 0)
 593                         p4dp[p4d_index] = pfn_p4d(PFN_DOWN(pa), prot);
 594                 return;
 595         }
 596
 597         if (p4d_val(p4dp[p4d_index]) == 0) {
 598                 next_phys = pt_ops.alloc_pud(va);
 599                 p4dp[p4d_index] = pfn_p4d(PFN_DOWN(next_phys), PAGE_TABLE);
 600                 nextp = pt_ops.get_pud_virt(next_phys);
 601                 memset(nextp, 0, PAGE_SIZE);
 602         } else {
 603                 next_phys = PFN_PHYS(_p4d_pfn(p4dp[p4d_index]));
 604                 nextp = pt_ops.get_pud_virt(next_phys);
 605         }
 606
 607         create_pud_mapping(nextp, va, pa, sz, prot);
 608 }
 609
 610 #define pgd_next_t              p4d_t
 611 #define alloc_pgd_next(__va)    (pgtable_l5_enabled ?                   \
 612                 pt_ops.alloc_p4d(__va) : (pgtable_l4_enabled ?          \
 613                 pt_ops.alloc_pud(__va) : pt_ops.alloc_pmd(__va)))
 614 #define get_pgd_next_virt(__pa) (pgtable_l5_enabled ?                   \
 615                 pt_ops.get_p4d_virt(__pa) : (pgd_next_t *)(pgtable_l4_enabled ? \
 616                 pt_ops.get_pud_virt(__pa) : (pud_t *)pt_ops.get_pmd_virt(__pa)))
 617 #define create_pgd_next_mapping(__nextp, __va, __pa, __sz, __prot)      \
 618                                 (pgtable_l5_enabled ?                   \
 619                 create_p4d_mapping(__nextp, __va, __pa, __sz, __prot) : \
 620                                 (pgtable_l4_enabled ?                   \
 621                 create_pud_mapping((pud_t *)__nextp, __va, __pa, __sz, __prot) :        \
 622                 create_pmd_mapping((pmd_t *)__nextp, __va, __pa, __sz, __prot)))
 623 #define fixmap_pgd_next         (pgtable_l5_enabled ?                   \
 624                 (uintptr_t)fixmap_p4d : (pgtable_l4_enabled ?           \
 625                 (uintptr_t)fixmap_pud : (uintptr_t)fixmap_pmd))
 626 #define trampoline_pgd_next     (pgtable_l5_enabled ?                   \
 627                 (uintptr_t)trampoline_p4d : (pgtable_l4_enabled ?       \
 628                 (uintptr_t)trampoline_pud : (uintptr_t)trampoline_pmd))
 629 #else
 630 #define pgd_next_t              pte_t
 631 #define alloc_pgd_next(__va)    pt_ops.alloc_pte(__va)
 632 #define get_pgd_next_virt(__pa) pt_ops.get_pte_virt(__pa)
 633 #define create_pgd_next_mapping(__nextp, __va, __pa, __sz, __prot)      \
 634         create_pte_mapping(__nextp, __va, __pa, __sz, __prot)
 635 #define fixmap_pgd_next         ((uintptr_t)fixmap_pte)
 636 #define create_p4d_mapping(__pmdp, __va, __pa, __sz, __prot) do {} while(0)
 637 #define create_pud_mapping(__pmdp, __va, __pa, __sz, __prot) do {} while(0)
 638 #define create_pmd_mapping(__pmdp, __va, __pa, __sz, __prot) do {} while(0)
 639 #endif /* __PAGETABLE_PMD_FOLDED */
 640
 641 void __init create_pgd_mapping(pgd_t *pgdp,
 642                                       uintptr_t va, phys_addr_t pa,
 643                                       phys_addr_t sz, pgprot_t prot)
 644 {
 645         pgd_next_t *nextp;
 646         phys_addr_t next_phys;
 647         uintptr_t pgd_idx = pgd_index(va);
 648
 649         if (sz == PGDIR_SIZE) {
 650                 if (pgd_val(pgdp[pgd_idx]) == 0)
 651                         pgdp[pgd_idx] = pfn_pgd(PFN_DOWN(pa), prot);
 652                 return;
 653         }
 654
 655         if (pgd_val(pgdp[pgd_idx]) == 0) {
 656                 next_phys = alloc_pgd_next(va);
 657                 pgdp[pgd_idx] = pfn_pgd(PFN_DOWN(next_phys), PAGE_TABLE);
 658                 nextp = get_pgd_next_virt(next_phys);
 659                 memset(nextp, 0, PAGE_SIZE);
 660         } else {
 661                 next_phys = PFN_PHYS(_pgd_pfn(pgdp[pgd_idx]));
 662                 nextp = get_pgd_next_virt(next_phys);
 663         }
 664
 665         create_pgd_next_mapping(nextp, va, pa, sz, prot);
 666 }
 667
 668 static uintptr_t __init best_map_size(phys_addr_t pa, uintptr_t va,
 669                                       phys_addr_t size)
 670 {
 671         if (!(pa & (PGDIR_SIZE - 1)) && !(va & (PGDIR_SIZE - 1)) && size >= PGDIR_SIZE)
 672                 return PGDIR_SIZE;
 673
 674         if (!(pa & (P4D_SIZE - 1)) && !(va & (P4D_SIZE - 1)) && size >= P4D_SIZE)
 675                 return P4D_SIZE;
 676
 677         if (!(pa & (PUD_SIZE - 1)) && !(va & (PUD_SIZE - 1)) && size >= PUD_SIZE)
 678                 return PUD_SIZE;
 679
 680         if (!(pa & (PMD_SIZE - 1)) && !(va & (PMD_SIZE - 1)) && size >= PMD_SIZE)
 681                 return PMD_SIZE;
 682
 683         return PAGE_SIZE;
 684 }
 685
 686 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 687 #define phys_ram_base  (*(phys_addr_t *)XIP_FIXUP(&phys_ram_base))
 688 extern char _xiprom[], _exiprom[], __data_loc;
 689
 690 /* called from head.S with MMU off */
 691 asmlinkage void __init __copy_data(void)
 692 {
 693         void *from = (void *)(&__data_loc);
 694         void *to = (void *)CONFIG_PHYS_RAM_BASE;
 695         size_t sz = (size_t)((uintptr_t)(&_end) - (uintptr_t)(&_sdata));
 696
 697         memcpy(to, from, sz);
 698 }
 699 #endif
 700
 701 #ifdef CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX
 702 static __init pgprot_t pgprot_from_va(uintptr_t va)
 703 {
 704         if (is_va_kernel_text(va))
 705                 return PAGE_KERNEL_READ_EXEC;
 706
 707         /*
 708          * In 64-bit kernel, the kernel mapping is outside the linear mapping so
 709          * we must protect its linear mapping alias from being executed and
 710          * written.
 711          * And rodata section is marked readonly in mark_rodata_ro.
 712          */
 713         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) && is_va_kernel_lm_alias_text(va))
 714                 return PAGE_KERNEL_READ;
 715
 716         return PAGE_KERNEL;
 717 }
 718
 719 void mark_rodata_ro(void)
 720 {
 721         set_kernel_memory(__start_rodata, _data, set_memory_ro);
 722         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT))
 723                 set_kernel_memory(lm_alias(__start_rodata), lm_alias(_data),
 724                                   set_memory_ro);
 725
 726         debug_checkwx();
 727 }
 728 #else
 729 static __init pgprot_t pgprot_from_va(uintptr_t va)
 730 {
 731         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) && !is_kernel_mapping(va))
 732                 return PAGE_KERNEL;
 733
 734         return PAGE_KERNEL_EXEC;
 735 }
 736 #endif /* CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX */
 737
 738 #if defined(CONFIG_64BIT) && !defined(CONFIG_XIP_KERNEL)
 739 u64 __pi_set_satp_mode_from_cmdline(uintptr_t dtb_pa);
 740
 741 static void __init disable_pgtable_l5(void)
 742 {
 743         pgtable_l5_enabled = false;
 744         kernel_map.page_offset = PAGE_OFFSET_L4;
 745         satp_mode = SATP_MODE_48;
 746 }
 747
 748 static void __init disable_pgtable_l4(void)
 749 {
 750         pgtable_l4_enabled = false;
 751         kernel_map.page_offset = PAGE_OFFSET_L3;
 752         satp_mode = SATP_MODE_39;
 753 }
 754
 755 static int __init print_no4lvl(char *p)
 756 {
 757         pr_info("Disabled 4-level and 5-level paging");
 758         return 0;
 759 }
 760 early_param("no4lvl", print_no4lvl);
 761
 762 static int __init print_no5lvl(char *p)
 763 {
 764         pr_info("Disabled 5-level paging");
 765         return 0;
 766 }
 767 early_param("no5lvl", print_no5lvl);
 768
 769 /*
 770  * There is a simple way to determine if 4-level is supported by the
 771  * underlying hardware: establish 1:1 mapping in 4-level page table mode
 772  * then read SATP to see if the configuration was taken into account
 773  * meaning sv48 is supported.
 774  */
 775 static __init void set_satp_mode(uintptr_t dtb_pa)
 776 {
 777         u64 identity_satp, hw_satp;
 778         uintptr_t set_satp_mode_pmd = ((unsigned long)set_satp_mode) & PMD_MASK;
 779         u64 satp_mode_cmdline = __pi_set_satp_mode_from_cmdline(dtb_pa);
 780
 781         if (satp_mode_cmdline == SATP_MODE_57) {
 782                 disable_pgtable_l5();
 783         } else if (satp_mode_cmdline == SATP_MODE_48) {
 784                 disable_pgtable_l5();
 785                 disable_pgtable_l4();
 786                 return;
 787         }
 788
 789         create_p4d_mapping(early_p4d,
 790                         set_satp_mode_pmd, (uintptr_t)early_pud,
 791                         P4D_SIZE, PAGE_TABLE);
 792         create_pud_mapping(early_pud,
 793                            set_satp_mode_pmd, (uintptr_t)early_pmd,
 794                            PUD_SIZE, PAGE_TABLE);
 795         /* Handle the case where set_satp_mode straddles 2 PMDs */
 796         create_pmd_mapping(early_pmd,
 797                            set_satp_mode_pmd, set_satp_mode_pmd,
 798                            PMD_SIZE, PAGE_KERNEL_EXEC);
 799         create_pmd_mapping(early_pmd,
 800                            set_satp_mode_pmd + PMD_SIZE,
 801                            set_satp_mode_pmd + PMD_SIZE,
 802                            PMD_SIZE, PAGE_KERNEL_EXEC);
 803 retry:
 804         create_pgd_mapping(early_pg_dir,
 805                            set_satp_mode_pmd,
 806                            pgtable_l5_enabled ?
 807                                 (uintptr_t)early_p4d : (uintptr_t)early_pud,
 808                            PGDIR_SIZE, PAGE_TABLE);
 809
 810         identity_satp = PFN_DOWN((uintptr_t)&early_pg_dir) | satp_mode;
 811
 812         local_flush_tlb_all();
 813         csr_write(CSR_SATP, identity_satp);
 814         hw_satp = csr_swap(CSR_SATP, 0ULL);
 815         local_flush_tlb_all();
 816
 817         if (hw_satp != identity_satp) {
 818                 if (pgtable_l5_enabled) {
 819                         disable_pgtable_l5();
 820                         memset(early_pg_dir, 0, PAGE_SIZE);
 821                         goto retry;
 822                 }
 823                 disable_pgtable_l4();
 824         }
 825
 826         memset(early_pg_dir, 0, PAGE_SIZE);
 827         memset(early_p4d, 0, PAGE_SIZE);
 828         memset(early_pud, 0, PAGE_SIZE);
 829         memset(early_pmd, 0, PAGE_SIZE);
 830 }
 831 #endif
 832
 833 /*
 834  * setup_vm() is called from head.S with MMU-off.
 835  *
 836  * Following requirements should be honoured for setup_vm() to work
 837  * correctly:
 838  * 1) It should use PC-relative addressing for accessing kernel symbols.
 839  *    To achieve this we always use GCC cmodel=medany.
 840  * 2) The compiler instrumentation for FTRACE will not work for setup_vm()
 841  *    so disable compiler instrumentation when FTRACE is enabled.
 842  *
 843  * Currently, the above requirements are honoured by using custom CFLAGS
 844  * for init.o in mm/Makefile.
 845  */
 846
 847 #ifndef __riscv_cmodel_medany
 848 #error "setup_vm() is called from head.S before relocate so it should not use absolute addressing."
 849 #endif
 850
 851 #ifdef CONFIG_RELOCATABLE
 852 extern unsigned long __rela_dyn_start, __rela_dyn_end;
 853
 854 static void __init relocate_kernel(void)
 855 {
 856         Elf64_Rela *rela = (Elf64_Rela *)&__rela_dyn_start;
 857         /*
 858          * This holds the offset between the linked virtual address and the
 859          * relocated virtual address.
 860          */
 861         uintptr_t reloc_offset = kernel_map.virt_addr - KERNEL_LINK_ADDR;
 862         /*
 863          * This holds the offset between kernel linked virtual address and
 864          * physical address.
 865          */
 866         uintptr_t va_kernel_link_pa_offset = KERNEL_LINK_ADDR - kernel_map.phys_addr;
 867
 868         for ( ; rela < (Elf64_Rela *)&__rela_dyn_end; rela++) {
 869                 Elf64_Addr addr = (rela->r_offset - va_kernel_link_pa_offset);
 870                 Elf64_Addr relocated_addr = rela->r_addend;
 871
 872                 if (rela->r_info != R_RISCV_RELATIVE)
 873                         continue;
 874
 875                 /*
 876                  * Make sure to not relocate vdso symbols like rt_sigreturn
 877                  * which are linked from the address 0 in vmlinux since
 878                  * vdso symbol addresses are actually used as an offset from
 879                  * mm->context.vdso in VDSO_OFFSET macro.
 880                  */
 881                 if (relocated_addr >= KERNEL_LINK_ADDR)
 882                         relocated_addr += reloc_offset;
 883
 884                 *(Elf64_Addr *)addr = relocated_addr;
 885         }
 886 }
 887 #endif /* CONFIG_RELOCATABLE */
 888
 889 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 890 static void __init create_kernel_page_table(pgd_t *pgdir,
 891                                             __always_unused bool early)
 892 {
 893         uintptr_t va, end_va;
 894
 895         /* Map the flash resident part */
 896         end_va = kernel_map.virt_addr + kernel_map.xiprom_sz;
 897         for (va = kernel_map.virt_addr; va < end_va; va += PMD_SIZE)
 898                 create_pgd_mapping(pgdir, va,
 899                                    kernel_map.xiprom + (va - kernel_map.virt_addr),
 900                                    PMD_SIZE, PAGE_KERNEL_EXEC);
 901
 902         /* Map the data in RAM */
 903         end_va = kernel_map.virt_addr + XIP_OFFSET + kernel_map.size;
 904         for (va = kernel_map.virt_addr + XIP_OFFSET; va < end_va; va += PMD_SIZE)
 905                 create_pgd_mapping(pgdir, va,
 906                                    kernel_map.phys_addr + (va - (kernel_map.virt_addr + XIP_OFFSET)),
 907                                    PMD_SIZE, PAGE_KERNEL);
 908 }
 909 #else
 910 static void __init create_kernel_page_table(pgd_t *pgdir, bool early)
 911 {
 912         uintptr_t va, end_va;
 913
 914         end_va = kernel_map.virt_addr + kernel_map.size;
 915         for (va = kernel_map.virt_addr; va < end_va; va += PMD_SIZE)
 916                 create_pgd_mapping(pgdir, va,
 917                                    kernel_map.phys_addr + (va - kernel_map.virt_addr),
 918                                    PMD_SIZE,
 919                                    early ?
 920                                         PAGE_KERNEL_EXEC : pgprot_from_va(va));
 921 }
 922 #endif
 923
 924 /*
 925  * Setup a 4MB mapping that encompasses the device tree: for 64-bit kernel,
 926  * this means 2 PMD entries whereas for 32-bit kernel, this is only 1 PGDIR
 927  * entry.
 928  */
 929 static void __init create_fdt_early_page_table(uintptr_t fix_fdt_va,
 930                                                uintptr_t dtb_pa)
 931 {
 932 #ifndef CONFIG_BUILTIN_DTB
 933         uintptr_t pa = dtb_pa & ~(PMD_SIZE - 1);
 934
 935         /* Make sure the fdt fixmap address is always aligned on PMD size */
 936         BUILD_BUG_ON(FIX_FDT % (PMD_SIZE / PAGE_SIZE));
 937
 938         /* In 32-bit only, the fdt lies in its own PGD */
 939         if (!IS_ENABLED(CONFIG_64BIT)) {
 940                 create_pgd_mapping(early_pg_dir, fix_fdt_va,
 941                                    pa, MAX_FDT_SIZE, PAGE_KERNEL);
 942         } else {
 943                 create_pmd_mapping(fixmap_pmd, fix_fdt_va,
 944                                    pa, PMD_SIZE, PAGE_KERNEL);
 945                 create_pmd_mapping(fixmap_pmd, fix_fdt_va + PMD_SIZE,
 946                                    pa + PMD_SIZE, PMD_SIZE, PAGE_KERNEL);
 947         }
 948
 949         dtb_early_va = (void *)fix_fdt_va + (dtb_pa & (PMD_SIZE - 1));
 950 #else
 951         /*
 952          * For 64-bit kernel, __va can't be used since it would return a linear
 953          * mapping address whereas dtb_early_va will be used before
 954          * setup_vm_final installs the linear mapping. For 32-bit kernel, as the
 955          * kernel is mapped in the linear mapping, that makes no difference.
 956          */
 957         dtb_early_va = kernel_mapping_pa_to_va(XIP_FIXUP(dtb_pa));
 958 #endif
 959
 960         dtb_early_pa = dtb_pa;
 961 }
 962
 963 /*
 964  * MMU is not enabled, the page tables are allocated directly using
 965  * early_pmd/pud/p4d and the address returned is the physical one.
 966  */
 967 static void __init pt_ops_set_early(void)
 968 {
 969         pt_ops.alloc_pte = alloc_pte_early;
 970         pt_ops.get_pte_virt = get_pte_virt_early;
 971 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
 972         pt_ops.alloc_pmd = alloc_pmd_early;
 973         pt_ops.get_pmd_virt = get_pmd_virt_early;
 974         pt_ops.alloc_pud = alloc_pud_early;
 975         pt_ops.get_pud_virt = get_pud_virt_early;
 976         pt_ops.alloc_p4d = alloc_p4d_early;
 977         pt_ops.get_p4d_virt = get_p4d_virt_early;
 978 #endif
 979 }
 980
 981 /*
 982  * MMU is enabled but page table setup is not complete yet.
 983  * fixmap page table alloc functions must be used as a means to temporarily
 984  * map the allocated physical pages since the linear mapping does not exist yet.
 985  *
 986  * Note that this is called with MMU disabled, hence kernel_mapping_pa_to_va,
 987  * but it will be used as described above.
 988  */
 989 static void __init pt_ops_set_fixmap(void)
 990 {
 991         pt_ops.alloc_pte = kernel_mapping_pa_to_va(alloc_pte_fixmap);
 992         pt_ops.get_pte_virt = kernel_mapping_pa_to_va(get_pte_virt_fixmap);
 993 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
 994         pt_ops.alloc_pmd = kernel_mapping_pa_to_va(alloc_pmd_fixmap);
 995         pt_ops.get_pmd_virt = kernel_mapping_pa_to_va(get_pmd_virt_fixmap);
 996         pt_ops.alloc_pud = kernel_mapping_pa_to_va(alloc_pud_fixmap);
 997         pt_ops.get_pud_virt = kernel_mapping_pa_to_va(get_pud_virt_fixmap);
 998         pt_ops.alloc_p4d = kernel_mapping_pa_to_va(alloc_p4d_fixmap);
 999         pt_ops.get_p4d_virt = kernel_mapping_pa_to_va(get_p4d_virt_fixmap);
1000 #endif
1001 }
1002
1003 /*
1004  * MMU is enabled and page table setup is complete, so from now, we can use
1005  * generic page allocation functions to setup page table.
1006  */
1007 static void __init pt_ops_set_late(void)
1008 {
1009         pt_ops.alloc_pte = alloc_pte_late;
1010         pt_ops.get_pte_virt = get_pte_virt_late;
1011 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
1012         pt_ops.alloc_pmd = alloc_pmd_late;
1013         pt_ops.get_pmd_virt = get_pmd_virt_late;
1014         pt_ops.alloc_pud = alloc_pud_late;
1015         pt_ops.get_pud_virt = get_pud_virt_late;
1016         pt_ops.alloc_p4d = alloc_p4d_late;
1017         pt_ops.get_p4d_virt = get_p4d_virt_late;
1018 #endif
1019 }
1020
1021 asmlinkage void __init setup_vm(uintptr_t dtb_pa)
1022 {
1023         pmd_t __maybe_unused fix_bmap_spmd, fix_bmap_epmd;
1024
1025         kernel_map.virt_addr = KERNEL_LINK_ADDR;
1026         kernel_map.page_offset = _AC(CONFIG_PAGE_OFFSET, UL);
1027
1028 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
1029         kernel_map.xiprom = (uintptr_t)CONFIG_XIP_PHYS_ADDR;
1030         kernel_map.xiprom_sz = (uintptr_t)(&_exiprom) - (uintptr_t)(&_xiprom);
1031
1032         phys_ram_base = CONFIG_PHYS_RAM_BASE;
1033         kernel_map.phys_addr = (uintptr_t)CONFIG_PHYS_RAM_BASE;
1034         kernel_map.size = (uintptr_t)(&_end) - (uintptr_t)(&_sdata);
1035
1036         kernel_map.va_kernel_xip_pa_offset = kernel_map.virt_addr - kernel_map.xiprom;
1037 #else
1038         kernel_map.phys_addr = (uintptr_t)(&_start);
1039         kernel_map.size = (uintptr_t)(&_end) - kernel_map.phys_addr;
1040 #endif
1041
1042 #if defined(CONFIG_64BIT) && !defined(CONFIG_XIP_KERNEL)
1043         set_satp_mode(dtb_pa);
1044 #endif
1045
1046         /*
1047          * In 64-bit, we defer the setup of va_pa_offset to setup_bootmem,
1048          * where we have the system memory layout: this allows us to align
1049          * the physical and virtual mappings and then make use of PUD/P4D/PGD
1050          * for the linear mapping. This is only possible because the kernel
1051          * mapping lies outside the linear mapping.
1052          * In 32-bit however, as the kernel resides in the linear mapping,
1053          * setup_vm_final can not change the mapping established here,
1054          * otherwise the same kernel addresses would get mapped to different
1055          * physical addresses (if the start of dram is different from the
1056          * kernel physical address start).
1057          */
1058         kernel_map.va_pa_offset = IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) ?
1059                                 0UL : PAGE_OFFSET - kernel_map.phys_addr;
1060         kernel_map.va_kernel_pa_offset = kernel_map.virt_addr - kernel_map.phys_addr;
1061
1062         /*
1063          * The default maximal physical memory size is KERN_VIRT_SIZE for 32-bit
1064          * kernel, whereas for 64-bit kernel, the end of the virtual address
1065          * space is occupied by the modules/BPF/kernel mappings which reduces
1066          * the available size of the linear mapping.
1067          */
1068         memory_limit = KERN_VIRT_SIZE - (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) ? SZ_4G : 0);
1069
1070         /* Sanity check alignment and size */
1071         BUG_ON((PAGE_OFFSET % PGDIR_SIZE) != 0);
1072         BUG_ON((kernel_map.phys_addr % PMD_SIZE) != 0);
1073
1074 #ifdef CONFIG_64BIT
1075         /*
1076          * The last 4K bytes of the addressable memory can not be mapped because
1077          * of IS_ERR_VALUE macro.
1078          */
1079         BUG_ON((kernel_map.virt_addr + kernel_map.size) > ADDRESS_SPACE_END - SZ_4K);
1080 #endif
1081
1082 #ifdef CONFIG_RELOCATABLE
1083         /*
1084          * Early page table uses only one PUD, which makes it possible
1085          * to map PUD_SIZE aligned on PUD_SIZE: if the relocation offset
1086          * makes the kernel cross over a PUD_SIZE boundary, raise a bug
1087          * since a part of the kernel would not get mapped.
1088          */
1089         BUG_ON(PUD_SIZE - (kernel_map.virt_addr & (PUD_SIZE - 1)) < kernel_map.size);
1090         relocate_kernel();
1091 #endif
1092
1093         apply_early_boot_alternatives();
1094         pt_ops_set_early();
1095
1096         /* Setup early PGD for fixmap */
1097         create_pgd_mapping(early_pg_dir, FIXADDR_START,
1098                            fixmap_pgd_next, PGDIR_SIZE, PAGE_TABLE);
1099
1100 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
1101         /* Setup fixmap P4D and PUD */
1102         if (pgtable_l5_enabled)
1103                 create_p4d_mapping(fixmap_p4d, FIXADDR_START,
1104                                    (uintptr_t)fixmap_pud, P4D_SIZE, PAGE_TABLE);
1105         /* Setup fixmap PUD and PMD */
1106         if (pgtable_l4_enabled)
1107                 create_pud_mapping(fixmap_pud, FIXADDR_START,
1108                                    (uintptr_t)fixmap_pmd, PUD_SIZE, PAGE_TABLE);
1109         create_pmd_mapping(fixmap_pmd, FIXADDR_START,
1110                            (uintptr_t)fixmap_pte, PMD_SIZE, PAGE_TABLE);
1111         /* Setup trampoline PGD and PMD */
1112         create_pgd_mapping(trampoline_pg_dir, kernel_map.virt_addr,
1113                            trampoline_pgd_next, PGDIR_SIZE, PAGE_TABLE);
1114         if (pgtable_l5_enabled)
1115                 create_p4d_mapping(trampoline_p4d, kernel_map.virt_addr,
1116                                    (uintptr_t)trampoline_pud, P4D_SIZE, PAGE_TABLE);
1117         if (pgtable_l4_enabled)
1118                 create_pud_mapping(trampoline_pud, kernel_map.virt_addr,
1119                                    (uintptr_t)trampoline_pmd, PUD_SIZE, PAGE_TABLE);
1120 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
1121         create_pmd_mapping(trampoline_pmd, kernel_map.virt_addr,
1122                            kernel_map.xiprom, PMD_SIZE, PAGE_KERNEL_EXEC);
1123 #else
1124         create_pmd_mapping(trampoline_pmd, kernel_map.virt_addr,
1125                            kernel_map.phys_addr, PMD_SIZE, PAGE_KERNEL_EXEC);
1126 #endif
1127 #else
1128         /* Setup trampoline PGD */
1129         create_pgd_mapping(trampoline_pg_dir, kernel_map.virt_addr,
1130                            kernel_map.phys_addr, PGDIR_SIZE, PAGE_KERNEL_EXEC);
1131 #endif
1132
1133         /*
1134          * Setup early PGD covering entire kernel which will allow
1135          * us to reach paging_init(). We map all memory banks later
1136          * in setup_vm_final() below.
1137          */
1138         create_kernel_page_table(early_pg_dir, true);
1139
1140         /* Setup early mapping for FDT early scan */
1141         create_fdt_early_page_table(__fix_to_virt(FIX_FDT), dtb_pa);
1142
1143         /*
1144          * Bootime fixmap only can handle PMD_SIZE mapping. Thus, boot-ioremap
1145          * range can not span multiple pmds.
1146          */
1147         BUG_ON((__fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN) >> PMD_SHIFT)
1148                      != (__fix_to_virt(FIX_BTMAP_END) >> PMD_SHIFT));
1149
1150 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
1151         /*
1152          * Early ioremap fixmap is already created as it lies within first 2MB
1153          * of fixmap region. We always map PMD_SIZE. Thus, both FIX_BTMAP_END
1154          * FIX_BTMAP_BEGIN should lie in the same pmd. Verify that and warn
1155          * the user if not.
1156          */
1157         fix_bmap_spmd = fixmap_pmd[pmd_index(__fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN))];
1158         fix_bmap_epmd = fixmap_pmd[pmd_index(__fix_to_virt(FIX_BTMAP_END))];
1159         if (pmd_val(fix_bmap_spmd) != pmd_val(fix_bmap_epmd)) {
1160                 WARN_ON(1);
1161                 pr_warn("fixmap btmap start [%08lx] != end [%08lx]\n",
1162                         pmd_val(fix_bmap_spmd), pmd_val(fix_bmap_epmd));
1163                 pr_warn("fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN): %08lx\n",
1164                         fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN));
1165                 pr_warn("fix_to_virt(FIX_BTMAP_END):   %08lx\n",
1166                         fix_to_virt(FIX_BTMAP_END));
1167
1168                 pr_warn("FIX_BTMAP_END:       %d\n", FIX_BTMAP_END);
1169                 pr_warn("FIX_BTMAP_BEGIN:     %d\n", FIX_BTMAP_BEGIN);
1170         }
1171 #endif
1172
1173         pt_ops_set_fixmap();
1174 }
1175
1176 static void __init create_linear_mapping_range(phys_addr_t start,
1177                                                phys_addr_t end,
1178                                                uintptr_t fixed_map_size)
1179 {
1180         phys_addr_t pa;
1181         uintptr_t va, map_size;
1182
1183         for (pa = start; pa < end; pa += map_size) {
1184                 va = (uintptr_t)__va(pa);
1185                 map_size = fixed_map_size ? fixed_map_size :
1186                                             best_map_size(pa, va, end - pa);
1187
1188                 create_pgd_mapping(swapper_pg_dir, va, pa, map_size,
1189                                    pgprot_from_va(va));
1190         }
1191 }
1192
1193 static void __init create_linear_mapping_page_table(void)
1194 {
1195         phys_addr_t start, end;
1196         phys_addr_t kfence_pool __maybe_unused;
1197         u64 i;
1198
1199 #ifdef CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX
1200         phys_addr_t ktext_start = __pa_symbol(_start);
1201         phys_addr_t ktext_size = __init_data_begin - _start;
1202         phys_addr_t krodata_start = __pa_symbol(__start_rodata);
1203         phys_addr_t krodata_size = _data - __start_rodata;
1204
1205         /* Isolate kernel text and rodata so they don't get mapped with a PUD */
1206         memblock_mark_nomap(ktext_start,  ktext_size);
1207         memblock_mark_nomap(krodata_start, krodata_size);
1208 #endif
1209
1210 #ifdef CONFIG_KFENCE
1211         /*
1212          *  kfence pool must be backed by PAGE_SIZE mappings, so allocate it
1213          *  before we setup the linear mapping so that we avoid using hugepages
1214          *  for this region.
1215          */
1216         kfence_pool = memblock_phys_alloc(KFENCE_POOL_SIZE, PAGE_SIZE);
1217         BUG_ON(!kfence_pool);
1218
1219         memblock_mark_nomap(kfence_pool, KFENCE_POOL_SIZE);
1220         __kfence_pool = __va(kfence_pool);
1221 #endif
1222
1223         /* Map all memory banks in the linear mapping */
1224         for_each_mem_range(i, &start, &end) {
1225                 if (start >= end)
1226                         break;
1227                 if (start <= __pa(PAGE_OFFSET) &&
1228                     __pa(PAGE_OFFSET) < end)
1229                         start = __pa(PAGE_OFFSET);
1230                 if (end >= __pa(PAGE_OFFSET) + memory_limit)
1231                         end = __pa(PAGE_OFFSET) + memory_limit;
1232
1233                 create_linear_mapping_range(start, end, 0);
1234         }
1235
1236 #ifdef CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX
1237         create_linear_mapping_range(ktext_start, ktext_start + ktext_size, 0);
1238         create_linear_mapping_range(krodata_start,
1239                                     krodata_start + krodata_size, 0);
1240
1241         memblock_clear_nomap(ktext_start,  ktext_size);
1242         memblock_clear_nomap(krodata_start, krodata_size);
1243 #endif
1244
1245 #ifdef CONFIG_KFENCE
1246         create_linear_mapping_range(kfence_pool,
1247                                     kfence_pool + KFENCE_POOL_SIZE,
1248                                     PAGE_SIZE);
1249
1250         memblock_clear_nomap(kfence_pool, KFENCE_POOL_SIZE);
1251 #endif
1252 }
1253
1254 static void __init setup_vm_final(void)
1255 {
1256         /* Setup swapper PGD for fixmap */
1257 #if !defined(CONFIG_64BIT)
1258         /*
1259          * In 32-bit, the device tree lies in a pgd entry, so it must be copied
1260          * directly in swapper_pg_dir in addition to the pgd entry that points
1261          * to fixmap_pte.
1262          */
1263         unsigned long idx = pgd_index(__fix_to_virt(FIX_FDT));
1264
1265         set_pgd(&swapper_pg_dir[idx], early_pg_dir[idx]);
1266 #endif
1267         create_pgd_mapping(swapper_pg_dir, FIXADDR_START,
1268                            __pa_symbol(fixmap_pgd_next),
1269                            PGDIR_SIZE, PAGE_TABLE);
1270
1271         /* Map the linear mapping */
1272         create_linear_mapping_page_table();
1273
1274         /* Map the kernel */
1275         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT))
1276                 create_kernel_page_table(swapper_pg_dir, false);
1277
1278 #ifdef CONFIG_KASAN
1279         kasan_swapper_init();
1280 #endif
1281
1282         /* Clear fixmap PTE and PMD mappings */
1283         clear_fixmap(FIX_PTE);
1284         clear_fixmap(FIX_PMD);
1285         clear_fixmap(FIX_PUD);
1286         clear_fixmap(FIX_P4D);
1287
1288         /* Move to swapper page table */
1289         csr_write(CSR_SATP, PFN_DOWN(__pa_symbol(swapper_pg_dir)) | satp_mode);
1290         local_flush_tlb_all();
1291
1292         pt_ops_set_late();
1293 }
1294 #else
1295 asmlinkage void __init setup_vm(uintptr_t dtb_pa)
1296 {
1297         dtb_early_va = (void *)dtb_pa;
1298         dtb_early_pa = dtb_pa;
1299 }
1300
1301 static inline void setup_vm_final(void)
1302 {
1303 }
1304 #endif /* CONFIG_MMU */
1305
1306 /*
1307  * reserve_crashkernel() - reserves memory for crash kernel
1308  *
1309  * This function reserves memory area given in "crashkernel=" kernel command
1310  * line parameter. The memory reserved is used by dump capture kernel when
1311  * primary kernel is crashing.
1312  */
1313 static void __init reserve_crashkernel(void)
1314 {
1315         unsigned long long crash_base = 0;
1316         unsigned long long crash_size = 0;
1317         unsigned long search_start = memblock_start_of_DRAM();
1318         unsigned long search_end = memblock_end_of_DRAM();
1319
1320         int ret = 0;
1321
1322         if (!IS_ENABLED(CONFIG_KEXEC_CORE))
1323                 return;
1324         /*
1325          * Don't reserve a region for a crash kernel on a crash kernel
1326          * since it doesn't make much sense and we have limited memory
1327          * resources.
1328          */
1329         if (is_kdump_kernel()) {
1330                 pr_info("crashkernel: ignoring reservation request\n");
1331                 return;
1332         }
1333
1334         ret = parse_crashkernel(boot_command_line, memblock_phys_mem_size(),
1335                                 &crash_size, &crash_base);
1336         if (ret || !crash_size)
1337                 return;
1338
1339         crash_size = PAGE_ALIGN(crash_size);
1340
1341         if (crash_base) {
1342                 search_start = crash_base;
1343                 search_end = crash_base + crash_size;
1344         }
1345
1346         /*
1347          * Current riscv boot protocol requires 2MB alignment for
1348          * RV64 and 4MB alignment for RV32 (hugepage size)
1349          *
1350          * Try to alloc from 32bit addressible physical memory so that
1351          * swiotlb can work on the crash kernel.
1352          */
1353         crash_base = memblock_phys_alloc_range(crash_size, PMD_SIZE,
1354                                                search_start,
1355                                                min(search_end, (unsigned long)(SZ_4G - 1)));
1356         if (crash_base == 0) {
1357                 /* Try again without restricting region to 32bit addressible memory */
1358                 crash_base = memblock_phys_alloc_range(crash_size, PMD_SIZE,
1359                                                 search_start, search_end);
1360                 if (crash_base == 0) {
1361                         pr_warn("crashkernel: couldn't allocate %lldKB\n",
1362                                 crash_size >> 10);
1363                         return;
1364                 }
1365         }
1366
1367         pr_info("crashkernel: reserved 0x%016llx - 0x%016llx (%lld MB)\n",
1368                 crash_base, crash_base + crash_size, crash_size >> 20);
1369
1370         crashk_res.start = crash_base;
1371         crashk_res.end = crash_base + crash_size - 1;
1372 }
1373
1374 void __init paging_init(void)
1375 {
1376         setup_bootmem();
1377         setup_vm_final();
1378
1379         /* Depend on that Linear Mapping is ready */
1380         memblock_allow_resize();
1381 }
1382
1383 void __init misc_mem_init(void)
1384 {
1385         early_memtest(min_low_pfn << PAGE_SHIFT, max_low_pfn << PAGE_SHIFT);
1386         arch_numa_init();
1387         sparse_init();
1388         zone_sizes_init();
1389         reserve_crashkernel();
1390         memblock_dump_all();
1391 }
1392
1393 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
1394 int __meminit vmemmap_populate(unsigned long start, unsigned long end, int node,
1395                                struct vmem_altmap *altmap)
1396 {
1397         return vmemmap_populate_basepages(start, end, node, NULL);
1398 }
1399 #endif
1400
1401 #if defined(CONFIG_MMU) && defined(CONFIG_64BIT)
1402 /*
1403  * Pre-allocates page-table pages for a specific area in the kernel
1404  * page-table. Only the level which needs to be synchronized between
1405  * all page-tables is allocated because the synchronization can be
1406  * expensive.
1407  */
1408 static void __init preallocate_pgd_pages_range(unsigned long start, unsigned long end,
1409                                                const char *area)
1410 {
1411         unsigned long addr;
1412         const char *lvl;
1413
1414         for (addr = start; addr < end && addr >= start; addr = ALIGN(addr + 1, PGDIR_SIZE)) {
1415                 pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
1416                 p4d_t *p4d;
1417                 pud_t *pud;
1418                 pmd_t *pmd;
1419
1420                 lvl = "p4d";
1421                 p4d = p4d_alloc(&init_mm, pgd, addr);
1422                 if (!p4d)
1423                         goto failed;
1424
1425                 if (pgtable_l5_enabled)
1426                         continue;
1427
1428                 lvl = "pud";
1429                 pud = pud_alloc(&init_mm, p4d, addr);
1430                 if (!pud)
1431                         goto failed;
1432
1433                 if (pgtable_l4_enabled)
1434                         continue;
1435
1436                 lvl = "pmd";
1437                 pmd = pmd_alloc(&init_mm, pud, addr);
1438                 if (!pmd)
1439                         goto failed;
1440         }
1441         return;
1442
1443 failed:
1444         /*
1445          * The pages have to be there now or they will be missing in
1446          * process page-tables later.
1447          */
1448         panic("Failed to pre-allocate %s pages for %s area\n", lvl, area);
1449 }
1450
1451 void __init pgtable_cache_init(void)
1452 {
1453         preallocate_pgd_pages_range(VMALLOC_START, VMALLOC_END, "vmalloc");
1454         if (IS_ENABLED(CONFIG_MODULES))
1455                 preallocate_pgd_pages_range(MODULES_VADDR, MODULES_END, "bpf/modules");
1456 }
1457 #endif