arch/x86/mm/init_32.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  *
   4  *  Copyright (C) 1995  Linus Torvalds
   5  *
   6  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
   7  */
   8
   9 #include <linux/signal.h>
  10 #include <linux/sched.h>
  11 #include <linux/kernel.h>
  12 #include <linux/errno.h>
  13 #include <linux/string.h>
  14 #include <linux/types.h>
  15 #include <linux/ptrace.h>
  16 #include <linux/mman.h>
  17 #include <linux/mm.h>
  18 #include <linux/hugetlb.h>
  19 #include <linux/swap.h>
  20 #include <linux/smp.h>
  21 #include <linux/init.h>
  22 #include <linux/highmem.h>
  23 #include <linux/pagemap.h>
  24 #include <linux/pci.h>
  25 #include <linux/pfn.h>
  26 #include <linux/poison.h>
  27 #include <linux/memblock.h>
  28 #include <linux/proc_fs.h>
  29 #include <linux/memory_hotplug.h>
  30 #include <linux/initrd.h>
  31 #include <linux/cpumask.h>
  32 #include <linux/gfp.h>
  33
  34 #include <asm/asm.h>
  35 #include <asm/bios_ebda.h>
  36 #include <asm/processor.h>
  37 #include <linux/uaccess.h>
  38 #include <asm/dma.h>
  39 #include <asm/fixmap.h>
  40 #include <asm/e820/api.h>
  41 #include <asm/apic.h>
  42 #include <asm/bugs.h>
  43 #include <asm/tlb.h>
  44 #include <asm/tlbflush.h>
  45 #include <asm/olpc_ofw.h>
  46 #include <asm/pgalloc.h>
  47 #include <asm/sections.h>
  48 #include <asm/paravirt.h>
  49 #include <asm/setup.h>
  50 #include <asm/set_memory.h>
  51 #include <asm/page_types.h>
  52 #include <asm/cpu_entry_area.h>
  53 #include <asm/init.h>
  54 #include <asm/pgtable_areas.h>
  55
  56 #include "mm_internal.h"
  57
  58 unsigned long highstart_pfn, highend_pfn;
  59
  60 bool __read_mostly __vmalloc_start_set = false;
  61
  62 /*
  63  * Creates a middle page table and puts a pointer to it in the
  64  * given global directory entry. This only returns the gd entry
  65  * in non-PAE compilation mode, since the middle layer is folded.
  66  */
  67 static pmd_t * __init one_md_table_init(pgd_t *pgd)
  68 {
  69         p4d_t *p4d;
  70         pud_t *pud;
  71         pmd_t *pmd_table;
  72
  73 #ifdef CONFIG_X86_PAE
  74         if (!(pgd_val(*pgd) & _PAGE_PRESENT)) {
  75                 pmd_table = (pmd_t *)alloc_low_page();
  76                 paravirt_alloc_pmd(&init_mm, __pa(pmd_table) >> PAGE_SHIFT);
  77                 set_pgd(pgd, __pgd(__pa(pmd_table) | _PAGE_PRESENT));
  78                 p4d = p4d_offset(pgd, 0);
  79                 pud = pud_offset(p4d, 0);
  80                 BUG_ON(pmd_table != pmd_offset(pud, 0));
  81
  82                 return pmd_table;
  83         }
  84 #endif
  85         p4d = p4d_offset(pgd, 0);
  86         pud = pud_offset(p4d, 0);
  87         pmd_table = pmd_offset(pud, 0);
  88
  89         return pmd_table;
  90 }
  91
  92 /*
  93  * Create a page table and place a pointer to it in a middle page
  94  * directory entry:
  95  */
  96 static pte_t * __init one_page_table_init(pmd_t *pmd)
  97 {
  98         if (!(pmd_val(*pmd) & _PAGE_PRESENT)) {
  99                 pte_t *page_table = (pte_t *)alloc_low_page();
 100
 101                 paravirt_alloc_pte(&init_mm, __pa(page_table) >> PAGE_SHIFT);
 102                 set_pmd(pmd, __pmd(__pa(page_table) | _PAGE_TABLE));
 103                 BUG_ON(page_table != pte_offset_kernel(pmd, 0));
 104         }
 105
 106         return pte_offset_kernel(pmd, 0);
 107 }
 108
 109 pmd_t * __init populate_extra_pmd(unsigned long vaddr)
 110 {
 111         int pgd_idx = pgd_index(vaddr);
 112         int pmd_idx = pmd_index(vaddr);
 113
 114         return one_md_table_init(swapper_pg_dir + pgd_idx) + pmd_idx;
 115 }
 116
 117 pte_t * __init populate_extra_pte(unsigned long vaddr)
 118 {
 119         int pte_idx = pte_index(vaddr);
 120         pmd_t *pmd;
 121
 122         pmd = populate_extra_pmd(vaddr);
 123         return one_page_table_init(pmd) + pte_idx;
 124 }
 125
 126 static unsigned long __init
 127 page_table_range_init_count(unsigned long start, unsigned long end)
 128 {
 129         unsigned long count = 0;
 130 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 131         int pmd_idx_kmap_begin = fix_to_virt(FIX_KMAP_END) >> PMD_SHIFT;
 132         int pmd_idx_kmap_end = fix_to_virt(FIX_KMAP_BEGIN) >> PMD_SHIFT;
 133         int pgd_idx, pmd_idx;
 134         unsigned long vaddr;
 135
 136         if (pmd_idx_kmap_begin == pmd_idx_kmap_end)
 137                 return 0;
 138
 139         vaddr = start;
 140         pgd_idx = pgd_index(vaddr);
 141         pmd_idx = pmd_index(vaddr);
 142
 143         for ( ; (pgd_idx < PTRS_PER_PGD) && (vaddr != end); pgd_idx++) {
 144                 for (; (pmd_idx < PTRS_PER_PMD) && (vaddr != end);
 145                                                         pmd_idx++) {
 146                         if ((vaddr >> PMD_SHIFT) >= pmd_idx_kmap_begin &&
 147                             (vaddr >> PMD_SHIFT) <= pmd_idx_kmap_end)
 148                                 count++;
 149                         vaddr += PMD_SIZE;
 150                 }
 151                 pmd_idx = 0;
 152         }
 153 #endif
 154         return count;
 155 }
 156
 157 static pte_t *__init page_table_kmap_check(pte_t *pte, pmd_t *pmd,
 158                                            unsigned long vaddr, pte_t *lastpte,
 159                                            void **adr)
 160 {
 161 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 162         /*
 163          * Something (early fixmap) may already have put a pte
 164          * page here, which causes the page table allocation
 165          * to become nonlinear. Attempt to fix it, and if it
 166          * is still nonlinear then we have to bug.
 167          */
 168         int pmd_idx_kmap_begin = fix_to_virt(FIX_KMAP_END) >> PMD_SHIFT;
 169         int pmd_idx_kmap_end = fix_to_virt(FIX_KMAP_BEGIN) >> PMD_SHIFT;
 170
 171         if (pmd_idx_kmap_begin != pmd_idx_kmap_end
 172             && (vaddr >> PMD_SHIFT) >= pmd_idx_kmap_begin
 173             && (vaddr >> PMD_SHIFT) <= pmd_idx_kmap_end) {
 174                 pte_t *newpte;
 175                 int i;
 176
 177                 BUG_ON(after_bootmem);
 178                 newpte = *adr;
 179                 for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++)
 180                         set_pte(newpte + i, pte[i]);
 181                 *adr = (void *)(((unsigned long)(*adr)) + PAGE_SIZE);
 182
 183                 paravirt_alloc_pte(&init_mm, __pa(newpte) >> PAGE_SHIFT);
 184                 set_pmd(pmd, __pmd(__pa(newpte)|_PAGE_TABLE));
 185                 BUG_ON(newpte != pte_offset_kernel(pmd, 0));
 186                 __flush_tlb_all();
 187
 188                 paravirt_release_pte(__pa(pte) >> PAGE_SHIFT);
 189                 pte = newpte;
 190         }
 191         BUG_ON(vaddr < fix_to_virt(FIX_KMAP_BEGIN - 1)
 192                && vaddr > fix_to_virt(FIX_KMAP_END)
 193                && lastpte && lastpte + PTRS_PER_PTE != pte);
 194 #endif
 195         return pte;
 196 }
 197
 198 /*
 199  * This function initializes a certain range of kernel virtual memory
 200  * with new bootmem page tables, everywhere page tables are missing in
 201  * the given range.
 202  *
 203  * NOTE: The pagetables are allocated contiguous on the physical space
 204  * so we can cache the place of the first one and move around without
 205  * checking the pgd every time.
 206  */
 207 static void __init
 208 page_table_range_init(unsigned long start, unsigned long end, pgd_t *pgd_base)
 209 {
 210         int pgd_idx, pmd_idx;
 211         unsigned long vaddr;
 212         pgd_t *pgd;
 213         pmd_t *pmd;
 214         pte_t *pte = NULL;
 215         unsigned long count = page_table_range_init_count(start, end);
 216         void *adr = NULL;
 217
 218         if (count)
 219                 adr = alloc_low_pages(count);
 220
 221         vaddr = start;
 222         pgd_idx = pgd_index(vaddr);
 223         pmd_idx = pmd_index(vaddr);
 224         pgd = pgd_base + pgd_idx;
 225
 226         for ( ; (pgd_idx < PTRS_PER_PGD) && (vaddr != end); pgd++, pgd_idx++) {
 227                 pmd = one_md_table_init(pgd);
 228                 pmd = pmd + pmd_index(vaddr);
 229                 for (; (pmd_idx < PTRS_PER_PMD) && (vaddr != end);
 230                                                         pmd++, pmd_idx++) {
 231                         pte = page_table_kmap_check(one_page_table_init(pmd),
 232                                                     pmd, vaddr, pte, &adr);
 233
 234                         vaddr += PMD_SIZE;
 235                 }
 236                 pmd_idx = 0;
 237         }
 238 }
 239
 240 /*
 241  * The <linux/kallsyms.h> already defines is_kernel_text,
 242  * using '__' prefix not to get in conflict.
 243  */
 244 static inline int __is_kernel_text(unsigned long addr)
 245 {
 246         if (addr >= (unsigned long)_text && addr <= (unsigned long)__init_end)
 247                 return 1;
 248         return 0;
 249 }
 250
 251 /*
 252  * This maps the physical memory to kernel virtual address space, a total
 253  * of max_low_pfn pages, by creating page tables starting from address
 254  * PAGE_OFFSET:
 255  */
 256 unsigned long __init
 257 kernel_physical_mapping_init(unsigned long start,
 258                              unsigned long end,
 259                              unsigned long page_size_mask,
 260                              pgprot_t prot)
 261 {
 262         int use_pse = page_size_mask == (1<<PG_LEVEL_2M);
 263         unsigned long last_map_addr = end;
 264         unsigned long start_pfn, end_pfn;
 265         pgd_t *pgd_base = swapper_pg_dir;
 266         int pgd_idx, pmd_idx, pte_ofs;
 267         unsigned long pfn;
 268         pgd_t *pgd;
 269         pmd_t *pmd;
 270         pte_t *pte;
 271         unsigned pages_2m, pages_4k;
 272         int mapping_iter;
 273
 274         start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
 275         end_pfn = end >> PAGE_SHIFT;
 276
 277         /*
 278          * First iteration will setup identity mapping using large/small pages
 279          * based on use_pse, with other attributes same as set by
 280          * the early code in head_32.S
 281          *
 282          * Second iteration will setup the appropriate attributes (NX, GLOBAL..)
 283          * as desired for the kernel identity mapping.
 284          *
 285          * This two pass mechanism conforms to the TLB app note which says:
 286          *
 287          *     "Software should not write to a paging-structure entry in a way
 288          *      that would change, for any linear address, both the page size
 289          *      and either the page frame or attributes."
 290          */
 291         mapping_iter = 1;
 292
 293         if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_PSE))
 294                 use_pse = 0;
 295
 296 repeat:
 297         pages_2m = pages_4k = 0;
 298         pfn = start_pfn;
 299         pgd_idx = pgd_index((pfn<<PAGE_SHIFT) + PAGE_OFFSET);
 300         pgd = pgd_base + pgd_idx;
 301         for (; pgd_idx < PTRS_PER_PGD; pgd++, pgd_idx++) {
 302                 pmd = one_md_table_init(pgd);
 303
 304                 if (pfn >= end_pfn)
 305                         continue;
 306 #ifdef CONFIG_X86_PAE
 307                 pmd_idx = pmd_index((pfn<<PAGE_SHIFT) + PAGE_OFFSET);
 308                 pmd += pmd_idx;
 309 #else
 310                 pmd_idx = 0;
 311 #endif
 312                 for (; pmd_idx < PTRS_PER_PMD && pfn < end_pfn;
 313                      pmd++, pmd_idx++) {
 314                         unsigned int addr = pfn * PAGE_SIZE + PAGE_OFFSET;
 315
 316                         /*
 317                          * Map with big pages if possible, otherwise
 318                          * create normal page tables:
 319                          */
 320                         if (use_pse) {
 321                                 unsigned int addr2;
 322                                 pgprot_t prot = PAGE_KERNEL_LARGE;
 323                                 /*
 324                                  * first pass will use the same initial
 325                                  * identity mapping attribute + _PAGE_PSE.
 326                                  */
 327                                 pgprot_t init_prot =
 328                                         __pgprot(PTE_IDENT_ATTR |
 329                                                  _PAGE_PSE);
 330
 331                                 pfn &= PMD_MASK >> PAGE_SHIFT;
 332                                 addr2 = (pfn + PTRS_PER_PTE-1) * PAGE_SIZE +
 333                                         PAGE_OFFSET + PAGE_SIZE-1;
 334
 335                                 if (__is_kernel_text(addr) ||
 336                                     __is_kernel_text(addr2))
 337                                         prot = PAGE_KERNEL_LARGE_EXEC;
 338
 339                                 pages_2m++;
 340                                 if (mapping_iter == 1)
 341                                         set_pmd(pmd, pfn_pmd(pfn, init_prot));
 342                                 else
 343                                         set_pmd(pmd, pfn_pmd(pfn, prot));
 344
 345                                 pfn += PTRS_PER_PTE;
 346                                 continue;
 347                         }
 348                         pte = one_page_table_init(pmd);
 349
 350                         pte_ofs = pte_index((pfn<<PAGE_SHIFT) + PAGE_OFFSET);
 351                         pte += pte_ofs;
 352                         for (; pte_ofs < PTRS_PER_PTE && pfn < end_pfn;
 353                              pte++, pfn++, pte_ofs++, addr += PAGE_SIZE) {
 354                                 pgprot_t prot = PAGE_KERNEL;
 355                                 /*
 356                                  * first pass will use the same initial
 357                                  * identity mapping attribute.
 358                                  */
 359                                 pgprot_t init_prot = __pgprot(PTE_IDENT_ATTR);
 360
 361                                 if (__is_kernel_text(addr))
 362                                         prot = PAGE_KERNEL_EXEC;
 363
 364                                 pages_4k++;
 365                                 if (mapping_iter == 1) {
 366                                         set_pte(pte, pfn_pte(pfn, init_prot));
 367                                         last_map_addr = (pfn << PAGE_SHIFT) + PAGE_SIZE;
 368                                 } else
 369                                         set_pte(pte, pfn_pte(pfn, prot));
 370                         }
 371                 }
 372         }
 373         if (mapping_iter == 1) {
 374                 /*
 375                  * update direct mapping page count only in the first
 376                  * iteration.
 377                  */
 378                 update_page_count(PG_LEVEL_2M, pages_2m);
 379                 update_page_count(PG_LEVEL_4K, pages_4k);
 380
 381                 /*
 382                  * local global flush tlb, which will flush the previous
 383                  * mappings present in both small and large page TLB's.
 384                  */
 385                 __flush_tlb_all();
 386
 387                 /*
 388                  * Second iteration will set the actual desired PTE attributes.
 389                  */
 390                 mapping_iter = 2;
 391                 goto repeat;
 392         }
 393         return last_map_addr;
 394 }
 395
 396 pte_t *kmap_pte;
 397
 398 static inline pte_t *kmap_get_fixmap_pte(unsigned long vaddr)
 399 {
 400         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(vaddr);
 401         p4d_t *p4d = p4d_offset(pgd, vaddr);
 402         pud_t *pud = pud_offset(p4d, vaddr);
 403         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, vaddr);
 404         return pte_offset_kernel(pmd, vaddr);
 405 }
 406
 407 static void __init kmap_init(void)
 408 {
 409         unsigned long kmap_vstart;
 410
 411         /*
 412          * Cache the first kmap pte:
 413          */
 414         kmap_vstart = __fix_to_virt(FIX_KMAP_BEGIN);
 415         kmap_pte = kmap_get_fixmap_pte(kmap_vstart);
 416 }
 417
 418 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 419 static void __init permanent_kmaps_init(pgd_t *pgd_base)
 420 {
 421         unsigned long vaddr;
 422         pgd_t *pgd;
 423         p4d_t *p4d;
 424         pud_t *pud;
 425         pmd_t *pmd;
 426         pte_t *pte;
 427
 428         vaddr = PKMAP_BASE;
 429         page_table_range_init(vaddr, vaddr + PAGE_SIZE*LAST_PKMAP, pgd_base);
 430
 431         pgd = swapper_pg_dir + pgd_index(vaddr);
 432         p4d = p4d_offset(pgd, vaddr);
 433         pud = pud_offset(p4d, vaddr);
 434         pmd = pmd_offset(pud, vaddr);
 435         pte = pte_offset_kernel(pmd, vaddr);
 436         pkmap_page_table = pte;
 437 }
 438
 439 void __init add_highpages_with_active_regions(int nid,
 440                          unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
 441 {
 442         phys_addr_t start, end;
 443         u64 i;
 444
 445         for_each_free_mem_range(i, nid, MEMBLOCK_NONE, &start, &end, NULL) {
 446                 unsigned long pfn = clamp_t(unsigned long, PFN_UP(start),
 447                                             start_pfn, end_pfn);
 448                 unsigned long e_pfn = clamp_t(unsigned long, PFN_DOWN(end),
 449                                               start_pfn, end_pfn);
 450                 for ( ; pfn < e_pfn; pfn++)
 451                         if (pfn_valid(pfn))
 452                                 free_highmem_page(pfn_to_page(pfn));
 453         }
 454 }
 455 #else
 456 static inline void permanent_kmaps_init(pgd_t *pgd_base)
 457 {
 458 }
 459 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
 460
 461 void __init sync_initial_page_table(void)
 462 {
 463         clone_pgd_range(initial_page_table + KERNEL_PGD_BOUNDARY,
 464                         swapper_pg_dir     + KERNEL_PGD_BOUNDARY,
 465                         KERNEL_PGD_PTRS);
 466
 467         /*
 468          * sync back low identity map too.  It is used for example
 469          * in the 32-bit EFI stub.
 470          */
 471         clone_pgd_range(initial_page_table,
 472                         swapper_pg_dir     + KERNEL_PGD_BOUNDARY,
 473                         min(KERNEL_PGD_PTRS, KERNEL_PGD_BOUNDARY));
 474 }
 475
 476 void __init native_pagetable_init(void)
 477 {
 478         unsigned long pfn, va;
 479         pgd_t *pgd, *base = swapper_pg_dir;
 480         p4d_t *p4d;
 481         pud_t *pud;
 482         pmd_t *pmd;
 483         pte_t *pte;
 484
 485         /*
 486          * Remove any mappings which extend past the end of physical
 487          * memory from the boot time page table.
 488          * In virtual address space, we should have at least two pages
 489          * from VMALLOC_END to pkmap or fixmap according to VMALLOC_END
 490          * definition. And max_low_pfn is set to VMALLOC_END physical
 491          * address. If initial memory mapping is doing right job, we
 492          * should have pte used near max_low_pfn or one pmd is not present.
 493          */
 494         for (pfn = max_low_pfn; pfn < 1<<(32-PAGE_SHIFT); pfn++) {
 495                 va = PAGE_OFFSET + (pfn<<PAGE_SHIFT);
 496                 pgd = base + pgd_index(va);
 497                 if (!pgd_present(*pgd))
 498                         break;
 499
 500                 p4d = p4d_offset(pgd, va);
 501                 pud = pud_offset(p4d, va);
 502                 pmd = pmd_offset(pud, va);
 503                 if (!pmd_present(*pmd))
 504                         break;
 505
 506                 /* should not be large page here */
 507                 if (pmd_large(*pmd)) {
 508                         pr_warn("try to clear pte for ram above max_low_pfn: pfn: %lx pmd: %p pmd phys: %lx, but pmd is big page and is not using pte !\n",
 509                                 pfn, pmd, __pa(pmd));
 510                         BUG_ON(1);
 511                 }
 512
 513                 pte = pte_offset_kernel(pmd, va);
 514                 if (!pte_present(*pte))
 515                         break;
 516
 517                 printk(KERN_DEBUG "clearing pte for ram above max_low_pfn: pfn: %lx pmd: %p pmd phys: %lx pte: %p pte phys: %lx\n",
 518                                 pfn, pmd, __pa(pmd), pte, __pa(pte));
 519                 pte_clear(NULL, va, pte);
 520         }
 521         paravirt_alloc_pmd(&init_mm, __pa(base) >> PAGE_SHIFT);
 522         paging_init();
 523 }
 524
 525 /*
 526  * Build a proper pagetable for the kernel mappings.  Up until this
 527  * point, we've been running on some set of pagetables constructed by
 528  * the boot process.
 529  *
 530  * If we're booting on native hardware, this will be a pagetable
 531  * constructed in arch/x86/kernel/head_32.S.  The root of the
 532  * pagetable will be swapper_pg_dir.
 533  *
 534  * If we're booting paravirtualized under a hypervisor, then there are
 535  * more options: we may already be running PAE, and the pagetable may
 536  * or may not be based in swapper_pg_dir.  In any case,
 537  * paravirt_pagetable_init() will set up swapper_pg_dir
 538  * appropriately for the rest of the initialization to work.
 539  *
 540  * In general, pagetable_init() assumes that the pagetable may already
 541  * be partially populated, and so it avoids stomping on any existing
 542  * mappings.
 543  */
 544 void __init early_ioremap_page_table_range_init(void)
 545 {
 546         pgd_t *pgd_base = swapper_pg_dir;
 547         unsigned long vaddr, end;
 548
 549         /*
 550          * Fixed mappings, only the page table structure has to be
 551          * created - mappings will be set by set_fixmap():
 552          */
 553         vaddr = __fix_to_virt(__end_of_fixed_addresses - 1) & PMD_MASK;
 554         end = (FIXADDR_TOP + PMD_SIZE - 1) & PMD_MASK;
 555         page_table_range_init(vaddr, end, pgd_base);
 556         early_ioremap_reset();
 557 }
 558
 559 static void __init pagetable_init(void)
 560 {
 561         pgd_t *pgd_base = swapper_pg_dir;
 562
 563         permanent_kmaps_init(pgd_base);
 564 }
 565
 566 #define DEFAULT_PTE_MASK ~(_PAGE_NX | _PAGE_GLOBAL)
 567 /* Bits supported by the hardware: */
 568 pteval_t __supported_pte_mask __read_mostly = DEFAULT_PTE_MASK;
 569 /* Bits allowed in normal kernel mappings: */
 570 pteval_t __default_kernel_pte_mask __read_mostly = DEFAULT_PTE_MASK;
 571 EXPORT_SYMBOL_GPL(__supported_pte_mask);
 572 /* Used in PAGE_KERNEL_* macros which are reasonably used out-of-tree: */
 573 EXPORT_SYMBOL(__default_kernel_pte_mask);
 574
 575 /* user-defined highmem size */
 576 static unsigned int highmem_pages = -1;
 577
 578 /*
 579  * highmem=size forces highmem to be exactly 'size' bytes.
 580  * This works even on boxes that have no highmem otherwise.
 581  * This also works to reduce highmem size on bigger boxes.
 582  */
 583 static int __init parse_highmem(char *arg)
 584 {
 585         if (!arg)
 586                 return -EINVAL;
 587
 588         highmem_pages = memparse(arg, &arg) >> PAGE_SHIFT;
 589         return 0;
 590 }
 591 early_param("highmem", parse_highmem);
 592
 593 #define MSG_HIGHMEM_TOO_BIG \
 594         "highmem size (%luMB) is bigger than pages available (%luMB)!\n"
 595
 596 #define MSG_LOWMEM_TOO_SMALL \
 597         "highmem size (%luMB) results in <64MB lowmem, ignoring it!\n"
 598 /*
 599  * All of RAM fits into lowmem - but if user wants highmem
 600  * artificially via the highmem=x boot parameter then create
 601  * it:
 602  */
 603 static void __init lowmem_pfn_init(void)
 604 {
 605         /* max_low_pfn is 0, we already have early_res support */
 606         max_low_pfn = max_pfn;
 607
 608         if (highmem_pages == -1)
 609                 highmem_pages = 0;
 610 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 611         if (highmem_pages >= max_pfn) {
 612                 printk(KERN_ERR MSG_HIGHMEM_TOO_BIG,
 613                         pages_to_mb(highmem_pages), pages_to_mb(max_pfn));
 614                 highmem_pages = 0;
 615         }
 616         if (highmem_pages) {
 617                 if (max_low_pfn - highmem_pages < 64*1024*1024/PAGE_SIZE) {
 618                         printk(KERN_ERR MSG_LOWMEM_TOO_SMALL,
 619                                 pages_to_mb(highmem_pages));
 620                         highmem_pages = 0;
 621                 }
 622                 max_low_pfn -= highmem_pages;
 623         }
 624 #else
 625         if (highmem_pages)
 626                 printk(KERN_ERR "ignoring highmem size on non-highmem kernel!\n");
 627 #endif
 628 }
 629
 630 #define MSG_HIGHMEM_TOO_SMALL \
 631         "only %luMB highmem pages available, ignoring highmem size of %luMB!\n"
 632
 633 #define MSG_HIGHMEM_TRIMMED \
 634         "Warning: only 4GB will be used. Use a HIGHMEM64G enabled kernel!\n"
 635 /*
 636  * We have more RAM than fits into lowmem - we try to put it into
 637  * highmem, also taking the highmem=x boot parameter into account:
 638  */
 639 static void __init highmem_pfn_init(void)
 640 {
 641         max_low_pfn = MAXMEM_PFN;
 642
 643         if (highmem_pages == -1)
 644                 highmem_pages = max_pfn - MAXMEM_PFN;
 645
 646         if (highmem_pages + MAXMEM_PFN < max_pfn)
 647                 max_pfn = MAXMEM_PFN + highmem_pages;
 648
 649         if (highmem_pages + MAXMEM_PFN > max_pfn) {
 650                 printk(KERN_WARNING MSG_HIGHMEM_TOO_SMALL,
 651                         pages_to_mb(max_pfn - MAXMEM_PFN),
 652                         pages_to_mb(highmem_pages));
 653                 highmem_pages = 0;
 654         }
 655 #ifndef CONFIG_HIGHMEM
 656         /* Maximum memory usable is what is directly addressable */
 657         printk(KERN_WARNING "Warning only %ldMB will be used.\n", MAXMEM>>20);
 658         if (max_pfn > MAX_NONPAE_PFN)
 659                 printk(KERN_WARNING "Use a HIGHMEM64G enabled kernel.\n");
 660         else
 661                 printk(KERN_WARNING "Use a HIGHMEM enabled kernel.\n");
 662         max_pfn = MAXMEM_PFN;
 663 #else /* !CONFIG_HIGHMEM */
 664 #ifndef CONFIG_HIGHMEM64G
 665         if (max_pfn > MAX_NONPAE_PFN) {
 666                 max_pfn = MAX_NONPAE_PFN;
 667                 printk(KERN_WARNING MSG_HIGHMEM_TRIMMED);
 668         }
 669 #endif /* !CONFIG_HIGHMEM64G */
 670 #endif /* !CONFIG_HIGHMEM */
 671 }
 672
 673 /*
 674  * Determine low and high memory ranges:
 675  */
 676 void __init find_low_pfn_range(void)
 677 {
 678         /* it could update max_pfn */
 679
 680         if (max_pfn <= MAXMEM_PFN)
 681                 lowmem_pfn_init();
 682         else
 683                 highmem_pfn_init();
 684 }
 685
 686 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
 687 void __init initmem_init(void)
 688 {
 689 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 690         highstart_pfn = highend_pfn = max_pfn;
 691         if (max_pfn > max_low_pfn)
 692                 highstart_pfn = max_low_pfn;
 693         printk(KERN_NOTICE "%ldMB HIGHMEM available.\n",
 694                 pages_to_mb(highend_pfn - highstart_pfn));
 695         high_memory = (void *) __va(highstart_pfn * PAGE_SIZE - 1) + 1;
 696 #else
 697         high_memory = (void *) __va(max_low_pfn * PAGE_SIZE - 1) + 1;
 698 #endif
 699
 700         memblock_set_node(0, PHYS_ADDR_MAX, &memblock.memory, 0);
 701         sparse_memory_present_with_active_regions(0);
 702
 703 #ifdef CONFIG_FLATMEM
 704         max_mapnr = IS_ENABLED(CONFIG_HIGHMEM) ? highend_pfn : max_low_pfn;
 705 #endif
 706         __vmalloc_start_set = true;
 707
 708         printk(KERN_NOTICE "%ldMB LOWMEM available.\n",
 709                         pages_to_mb(max_low_pfn));
 710
 711         setup_bootmem_allocator();
 712 }
 713 #endif /* !CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
 714
 715 void __init setup_bootmem_allocator(void)
 716 {
 717         printk(KERN_INFO "  mapped low ram: 0 - %08lx\n",
 718                  max_pfn_mapped<<PAGE_SHIFT);
 719         printk(KERN_INFO "  low ram: 0 - %08lx\n", max_low_pfn<<PAGE_SHIFT);
 720 }
 721
 722 /*
 723  * paging_init() sets up the page tables - note that the first 8MB are
 724  * already mapped by head.S.
 725  *
 726  * This routines also unmaps the page at virtual kernel address 0, so
 727  * that we can trap those pesky NULL-reference errors in the kernel.
 728  */
 729 void __init paging_init(void)
 730 {
 731         pagetable_init();
 732
 733         __flush_tlb_all();
 734
 735         kmap_init();
 736
 737         /*
 738          * NOTE: at this point the bootmem allocator is fully available.
 739          */
 740         olpc_dt_build_devicetree();
 741         sparse_memory_present_with_active_regions(MAX_NUMNODES);
 742         sparse_init();
 743         zone_sizes_init();
 744 }
 745
 746 /*
 747  * Test if the WP bit works in supervisor mode. It isn't supported on 386's
 748  * and also on some strange 486's. All 586+'s are OK. This used to involve
 749  * black magic jumps to work around some nasty CPU bugs, but fortunately the
 750  * switch to using exceptions got rid of all that.
 751  */
 752 static void __init test_wp_bit(void)
 753 {
 754         char z = 0;
 755
 756         printk(KERN_INFO "Checking if this processor honours the WP bit even in supervisor mode...");
 757
 758         __set_fixmap(FIX_WP_TEST, __pa_symbol(empty_zero_page), PAGE_KERNEL_RO);
 759
 760         if (probe_kernel_write((char *)fix_to_virt(FIX_WP_TEST), &z, 1)) {
 761                 clear_fixmap(FIX_WP_TEST);
 762                 printk(KERN_CONT "Ok.\n");
 763                 return;
 764         }
 765
 766         printk(KERN_CONT "No.\n");
 767         panic("Linux doesn't support CPUs with broken WP.");
 768 }
 769
 770 void __init mem_init(void)
 771 {
 772         pci_iommu_alloc();
 773
 774 #ifdef CONFIG_FLATMEM
 775         BUG_ON(!mem_map);
 776 #endif
 777         /*
 778          * With CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC initialization of highmem pages has to
 779          * be done before memblock_free_all(). Memblock use free low memory for
 780          * temporary data (see find_range_array()) and for this purpose can use
 781          * pages that was already passed to the buddy allocator, hence marked as
 782          * not accessible in the page tables when compiled with
 783          * CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC. Otherwise order of initialization is not
 784          * important here.
 785          */
 786         set_highmem_pages_init();
 787
 788         /* this will put all low memory onto the freelists */
 789         memblock_free_all();
 790
 791         after_bootmem = 1;
 792         x86_init.hyper.init_after_bootmem();
 793
 794         mem_init_print_info(NULL);
 795
 796         /*
 797          * Check boundaries twice: Some fundamental inconsistencies can
 798          * be detected at build time already.
 799          */
 800 #define __FIXADDR_TOP (-PAGE_SIZE)
 801 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 802         BUILD_BUG_ON(PKMAP_BASE + LAST_PKMAP*PAGE_SIZE  > FIXADDR_START);
 803         BUILD_BUG_ON(VMALLOC_END                        > PKMAP_BASE);
 804 #endif
 805 #define high_memory (-128UL << 20)
 806         BUILD_BUG_ON(VMALLOC_START                      >= VMALLOC_END);
 807 #undef high_memory
 808 #undef __FIXADDR_TOP
 809
 810 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 811         BUG_ON(PKMAP_BASE + LAST_PKMAP*PAGE_SIZE        > FIXADDR_START);
 812         BUG_ON(VMALLOC_END                              > PKMAP_BASE);
 813 #endif
 814         BUG_ON(VMALLOC_START                            >= VMALLOC_END);
 815         BUG_ON((unsigned long)high_memory               > VMALLOC_START);
 816
 817         test_wp_bit();
 818 }
 819
 820 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
 821 int arch_add_memory(int nid, u64 start, u64 size,
 822                     struct mhp_params *params)
 823 {
 824         unsigned long start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
 825         unsigned long nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
 826         int ret;
 827
 828         /*
 829          * The page tables were already mapped at boot so if the caller
 830          * requests a different mapping type then we must change all the
 831          * pages with __set_memory_prot().
 832          */
 833         if (params->pgprot.pgprot != PAGE_KERNEL.pgprot) {
 834                 ret = __set_memory_prot(start, nr_pages, params->pgprot);
 835                 if (ret)
 836                         return ret;
 837         }
 838
 839         return __add_pages(nid, start_pfn, nr_pages, params);
 840 }
 841
 842 void arch_remove_memory(int nid, u64 start, u64 size,
 843                         struct vmem_altmap *altmap)
 844 {
 845         unsigned long start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
 846         unsigned long nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
 847
 848         __remove_pages(start_pfn, nr_pages, altmap);
 849 }
 850 #endif
 851
 852 int kernel_set_to_readonly __read_mostly;
 853
 854 static void mark_nxdata_nx(void)
 855 {
 856         /*
 857          * When this called, init has already been executed and released,
 858          * so everything past _etext should be NX.
 859          */
 860         unsigned long start = PFN_ALIGN(_etext);
 861         /*
 862          * This comes from __is_kernel_text upper limit. Also HPAGE where used:
 863          */
 864         unsigned long size = (((unsigned long)__init_end + HPAGE_SIZE) & HPAGE_MASK) - start;
 865
 866         if (__supported_pte_mask & _PAGE_NX)
 867                 printk(KERN_INFO "NX-protecting the kernel data: %luk\n", size >> 10);
 868         set_memory_nx(start, size >> PAGE_SHIFT);
 869 }
 870
 871 void mark_rodata_ro(void)
 872 {
 873         unsigned long start = PFN_ALIGN(_text);
 874         unsigned long size = (unsigned long)__end_rodata - start;
 875
 876         set_pages_ro(virt_to_page(start), size >> PAGE_SHIFT);
 877         pr_info("Write protecting kernel text and read-only data: %luk\n",
 878                 size >> 10);
 879
 880         kernel_set_to_readonly = 1;
 881
 882 #ifdef CONFIG_CPA_DEBUG
 883         pr_info("Testing CPA: Reverting %lx-%lx\n", start, start + size);
 884         set_pages_rw(virt_to_page(start), size >> PAGE_SHIFT);
 885
 886         pr_info("Testing CPA: write protecting again\n");
 887         set_pages_ro(virt_to_page(start), size >> PAGE_SHIFT);
 888 #endif
 889         mark_nxdata_nx();
 890         if (__supported_pte_mask & _PAGE_NX)
 891                 debug_checkwx();
 892 }