ARM: 8639/1: Define KERNEL_START and KERNEL_END
[linux-2.6-microblaze.git] / arch / arm / mm / mmu.c
1 /*
2  *  linux/arch/arm/mm/mmu.c
3  *
4  *  Copyright (C) 1995-2005 Russell King
5  *
6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
7  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
8  * published by the Free Software Foundation.
9  */
10 #include <linux/module.h>
11 #include <linux/kernel.h>
12 #include <linux/errno.h>
13 #include <linux/init.h>
14 #include <linux/mman.h>
15 #include <linux/nodemask.h>
16 #include <linux/memblock.h>
17 #include <linux/fs.h>
18 #include <linux/vmalloc.h>
19 #include <linux/sizes.h>
20
21 #include <asm/cp15.h>
22 #include <asm/cputype.h>
23 #include <asm/sections.h>
24 #include <asm/cachetype.h>
25 #include <asm/fixmap.h>
26 #include <asm/sections.h>
27 #include <asm/setup.h>
28 #include <asm/smp_plat.h>
29 #include <asm/tlb.h>
30 #include <asm/highmem.h>
31 #include <asm/system_info.h>
32 #include <asm/traps.h>
33 #include <asm/procinfo.h>
34 #include <asm/memory.h>
35
36 #include <asm/mach/arch.h>
37 #include <asm/mach/map.h>
38 #include <asm/mach/pci.h>
39 #include <asm/fixmap.h>
40
41 #include "fault.h"
42 #include "mm.h"
43 #include "tcm.h"
44
45 /*
46  * empty_zero_page is a special page that is used for
47  * zero-initialized data and COW.
48  */
49 struct page *empty_zero_page;
50 EXPORT_SYMBOL(empty_zero_page);
51
52 /*
53  * The pmd table for the upper-most set of pages.
54  */
55 pmd_t *top_pmd;
56
57 pmdval_t user_pmd_table = _PAGE_USER_TABLE;
58
59 #define CPOLICY_UNCACHED        0
60 #define CPOLICY_BUFFERED        1
61 #define CPOLICY_WRITETHROUGH    2
62 #define CPOLICY_WRITEBACK       3
63 #define CPOLICY_WRITEALLOC      4
64
65 static unsigned int cachepolicy __initdata = CPOLICY_WRITEBACK;
66 static unsigned int ecc_mask __initdata = 0;
67 pgprot_t pgprot_user;
68 pgprot_t pgprot_kernel;
69 pgprot_t pgprot_hyp_device;
70 pgprot_t pgprot_s2;
71 pgprot_t pgprot_s2_device;
72
73 EXPORT_SYMBOL(pgprot_user);
74 EXPORT_SYMBOL(pgprot_kernel);
75
76 struct cachepolicy {
77         const char      policy[16];
78         unsigned int    cr_mask;
79         pmdval_t        pmd;
80         pteval_t        pte;
81         pteval_t        pte_s2;
82 };
83
84 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
85 #define s2_policy(policy)       policy
86 #else
87 #define s2_policy(policy)       0
88 #endif
89
90 static struct cachepolicy cache_policies[] __initdata = {
91         {
92                 .policy         = "uncached",
93                 .cr_mask        = CR_W|CR_C,
94                 .pmd            = PMD_SECT_UNCACHED,
95                 .pte            = L_PTE_MT_UNCACHED,
96                 .pte_s2         = s2_policy(L_PTE_S2_MT_UNCACHED),
97         }, {
98                 .policy         = "buffered",
99                 .cr_mask        = CR_C,
100                 .pmd            = PMD_SECT_BUFFERED,
101                 .pte            = L_PTE_MT_BUFFERABLE,
102                 .pte_s2         = s2_policy(L_PTE_S2_MT_UNCACHED),
103         }, {
104                 .policy         = "writethrough",
105                 .cr_mask        = 0,
106                 .pmd            = PMD_SECT_WT,
107                 .pte            = L_PTE_MT_WRITETHROUGH,
108                 .pte_s2         = s2_policy(L_PTE_S2_MT_WRITETHROUGH),
109         }, {
110                 .policy         = "writeback",
111                 .cr_mask        = 0,
112                 .pmd            = PMD_SECT_WB,
113                 .pte            = L_PTE_MT_WRITEBACK,
114                 .pte_s2         = s2_policy(L_PTE_S2_MT_WRITEBACK),
115         }, {
116                 .policy         = "writealloc",
117                 .cr_mask        = 0,
118                 .pmd            = PMD_SECT_WBWA,
119                 .pte            = L_PTE_MT_WRITEALLOC,
120                 .pte_s2         = s2_policy(L_PTE_S2_MT_WRITEBACK),
121         }
122 };
123
124 #ifdef CONFIG_CPU_CP15
125 static unsigned long initial_pmd_value __initdata = 0;
126
127 /*
128  * Initialise the cache_policy variable with the initial state specified
129  * via the "pmd" value.  This is used to ensure that on ARMv6 and later,
130  * the C code sets the page tables up with the same policy as the head
131  * assembly code, which avoids an illegal state where the TLBs can get
132  * confused.  See comments in early_cachepolicy() for more information.
133  */
134 void __init init_default_cache_policy(unsigned long pmd)
135 {
136         int i;
137
138         initial_pmd_value = pmd;
139
140         pmd &= PMD_SECT_CACHE_MASK;
141
142         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(cache_policies); i++)
143                 if (cache_policies[i].pmd == pmd) {
144                         cachepolicy = i;
145                         break;
146                 }
147
148         if (i == ARRAY_SIZE(cache_policies))
149                 pr_err("ERROR: could not find cache policy\n");
150 }
151
152 /*
153  * These are useful for identifying cache coherency problems by allowing
154  * the cache or the cache and writebuffer to be turned off.  (Note: the
155  * write buffer should not be on and the cache off).
156  */
157 static int __init early_cachepolicy(char *p)
158 {
159         int i, selected = -1;
160
161         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(cache_policies); i++) {
162                 int len = strlen(cache_policies[i].policy);
163
164                 if (memcmp(p, cache_policies[i].policy, len) == 0) {
165                         selected = i;
166                         break;
167                 }
168         }
169
170         if (selected == -1)
171                 pr_err("ERROR: unknown or unsupported cache policy\n");
172
173         /*
174          * This restriction is partly to do with the way we boot; it is
175          * unpredictable to have memory mapped using two different sets of
176          * memory attributes (shared, type, and cache attribs).  We can not
177          * change these attributes once the initial assembly has setup the
178          * page tables.
179          */
180         if (cpu_architecture() >= CPU_ARCH_ARMv6 && selected != cachepolicy) {
181                 pr_warn("Only cachepolicy=%s supported on ARMv6 and later\n",
182                         cache_policies[cachepolicy].policy);
183                 return 0;
184         }
185
186         if (selected != cachepolicy) {
187                 unsigned long cr = __clear_cr(cache_policies[selected].cr_mask);
188                 cachepolicy = selected;
189                 flush_cache_all();
190                 set_cr(cr);
191         }
192         return 0;
193 }
194 early_param("cachepolicy", early_cachepolicy);
195
196 static int __init early_nocache(char *__unused)
197 {
198         char *p = "buffered";
199         pr_warn("nocache is deprecated; use cachepolicy=%s\n", p);
200         early_cachepolicy(p);
201         return 0;
202 }
203 early_param("nocache", early_nocache);
204
205 static int __init early_nowrite(char *__unused)
206 {
207         char *p = "uncached";
208         pr_warn("nowb is deprecated; use cachepolicy=%s\n", p);
209         early_cachepolicy(p);
210         return 0;
211 }
212 early_param("nowb", early_nowrite);
213
214 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
215 static int __init early_ecc(char *p)
216 {
217         if (memcmp(p, "on", 2) == 0)
218                 ecc_mask = PMD_PROTECTION;
219         else if (memcmp(p, "off", 3) == 0)
220                 ecc_mask = 0;
221         return 0;
222 }
223 early_param("ecc", early_ecc);
224 #endif
225
226 #else /* ifdef CONFIG_CPU_CP15 */
227
228 static int __init early_cachepolicy(char *p)
229 {
230         pr_warn("cachepolicy kernel parameter not supported without cp15\n");
231 }
232 early_param("cachepolicy", early_cachepolicy);
233
234 static int __init noalign_setup(char *__unused)
235 {
236         pr_warn("noalign kernel parameter not supported without cp15\n");
237 }
238 __setup("noalign", noalign_setup);
239
240 #endif /* ifdef CONFIG_CPU_CP15 / else */
241
242 #define PROT_PTE_DEVICE         L_PTE_PRESENT|L_PTE_YOUNG|L_PTE_DIRTY|L_PTE_XN
243 #define PROT_PTE_S2_DEVICE      PROT_PTE_DEVICE
244 #define PROT_SECT_DEVICE        PMD_TYPE_SECT|PMD_SECT_AP_WRITE
245
246 static struct mem_type mem_types[] __ro_after_init = {
247         [MT_DEVICE] = {           /* Strongly ordered / ARMv6 shared device */
248                 .prot_pte       = PROT_PTE_DEVICE | L_PTE_MT_DEV_SHARED |
249                                   L_PTE_SHARED,
250                 .prot_pte_s2    = s2_policy(PROT_PTE_S2_DEVICE) |
251                                   s2_policy(L_PTE_S2_MT_DEV_SHARED) |
252                                   L_PTE_SHARED,
253                 .prot_l1        = PMD_TYPE_TABLE,
254                 .prot_sect      = PROT_SECT_DEVICE | PMD_SECT_S,
255                 .domain         = DOMAIN_IO,
256         },
257         [MT_DEVICE_NONSHARED] = { /* ARMv6 non-shared device */
258                 .prot_pte       = PROT_PTE_DEVICE | L_PTE_MT_DEV_NONSHARED,
259                 .prot_l1        = PMD_TYPE_TABLE,
260                 .prot_sect      = PROT_SECT_DEVICE,
261                 .domain         = DOMAIN_IO,
262         },
263         [MT_DEVICE_CACHED] = {    /* ioremap_cached */
264                 .prot_pte       = PROT_PTE_DEVICE | L_PTE_MT_DEV_CACHED,
265                 .prot_l1        = PMD_TYPE_TABLE,
266                 .prot_sect      = PROT_SECT_DEVICE | PMD_SECT_WB,
267                 .domain         = DOMAIN_IO,
268         },
269         [MT_DEVICE_WC] = {      /* ioremap_wc */
270                 .prot_pte       = PROT_PTE_DEVICE | L_PTE_MT_DEV_WC,
271                 .prot_l1        = PMD_TYPE_TABLE,
272                 .prot_sect      = PROT_SECT_DEVICE,
273                 .domain         = DOMAIN_IO,
274         },
275         [MT_UNCACHED] = {
276                 .prot_pte       = PROT_PTE_DEVICE,
277                 .prot_l1        = PMD_TYPE_TABLE,
278                 .prot_sect      = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_XN,
279                 .domain         = DOMAIN_IO,
280         },
281         [MT_CACHECLEAN] = {
282                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_XN,
283                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
284         },
285 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
286         [MT_MINICLEAN] = {
287                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_XN | PMD_SECT_MINICACHE,
288                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
289         },
290 #endif
291         [MT_LOW_VECTORS] = {
292                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
293                                 L_PTE_RDONLY,
294                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
295                 .domain    = DOMAIN_VECTORS,
296         },
297         [MT_HIGH_VECTORS] = {
298                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
299                                 L_PTE_USER | L_PTE_RDONLY,
300                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
301                 .domain    = DOMAIN_VECTORS,
302         },
303         [MT_MEMORY_RWX] = {
304                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY,
305                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
306                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_AP_WRITE,
307                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
308         },
309         [MT_MEMORY_RW] = {
310                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
311                              L_PTE_XN,
312                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
313                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_AP_WRITE,
314                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
315         },
316         [MT_ROM] = {
317                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT,
318                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
319         },
320         [MT_MEMORY_RWX_NONCACHED] = {
321                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
322                                 L_PTE_MT_BUFFERABLE,
323                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
324                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_AP_WRITE,
325                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
326         },
327         [MT_MEMORY_RW_DTCM] = {
328                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
329                                 L_PTE_XN,
330                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
331                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_XN,
332                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
333         },
334         [MT_MEMORY_RWX_ITCM] = {
335                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY,
336                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
337                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
338         },
339         [MT_MEMORY_RW_SO] = {
340                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
341                                 L_PTE_MT_UNCACHED | L_PTE_XN,
342                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
343                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_AP_WRITE | PMD_SECT_S |
344                                 PMD_SECT_UNCACHED | PMD_SECT_XN,
345                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
346         },
347         [MT_MEMORY_DMA_READY] = {
348                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
349                                 L_PTE_XN,
350                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
351                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
352         },
353 };
354
355 const struct mem_type *get_mem_type(unsigned int type)
356 {
357         return type < ARRAY_SIZE(mem_types) ? &mem_types[type] : NULL;
358 }
359 EXPORT_SYMBOL(get_mem_type);
360
361 static pte_t *(*pte_offset_fixmap)(pmd_t *dir, unsigned long addr);
362
363 static pte_t bm_pte[PTRS_PER_PTE + PTE_HWTABLE_PTRS]
364         __aligned(PTE_HWTABLE_OFF + PTE_HWTABLE_SIZE) __initdata;
365
366 static pte_t * __init pte_offset_early_fixmap(pmd_t *dir, unsigned long addr)
367 {
368         return &bm_pte[pte_index(addr)];
369 }
370
371 static pte_t *pte_offset_late_fixmap(pmd_t *dir, unsigned long addr)
372 {
373         return pte_offset_kernel(dir, addr);
374 }
375
376 static inline pmd_t * __init fixmap_pmd(unsigned long addr)
377 {
378         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
379         pud_t *pud = pud_offset(pgd, addr);
380         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
381
382         return pmd;
383 }
384
385 void __init early_fixmap_init(void)
386 {
387         pmd_t *pmd;
388
389         /*
390          * The early fixmap range spans multiple pmds, for which
391          * we are not prepared:
392          */
393         BUILD_BUG_ON((__fix_to_virt(__end_of_early_ioremap_region) >> PMD_SHIFT)
394                      != FIXADDR_TOP >> PMD_SHIFT);
395
396         pmd = fixmap_pmd(FIXADDR_TOP);
397         pmd_populate_kernel(&init_mm, pmd, bm_pte);
398
399         pte_offset_fixmap = pte_offset_early_fixmap;
400 }
401
402 /*
403  * To avoid TLB flush broadcasts, this uses local_flush_tlb_kernel_range().
404  * As a result, this can only be called with preemption disabled, as under
405  * stop_machine().
406  */
407 void __set_fixmap(enum fixed_addresses idx, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
408 {
409         unsigned long vaddr = __fix_to_virt(idx);
410         pte_t *pte = pte_offset_fixmap(pmd_off_k(vaddr), vaddr);
411
412         /* Make sure fixmap region does not exceed available allocation. */
413         BUILD_BUG_ON(FIXADDR_START + (__end_of_fixed_addresses * PAGE_SIZE) >
414                      FIXADDR_END);
415         BUG_ON(idx >= __end_of_fixed_addresses);
416
417         if (pgprot_val(prot))
418                 set_pte_at(NULL, vaddr, pte,
419                         pfn_pte(phys >> PAGE_SHIFT, prot));
420         else
421                 pte_clear(NULL, vaddr, pte);
422         local_flush_tlb_kernel_range(vaddr, vaddr + PAGE_SIZE);
423 }
424
425 /*
426  * Adjust the PMD section entries according to the CPU in use.
427  */
428 static void __init build_mem_type_table(void)
429 {
430         struct cachepolicy *cp;
431         unsigned int cr = get_cr();
432         pteval_t user_pgprot, kern_pgprot, vecs_pgprot;
433         pteval_t hyp_device_pgprot, s2_pgprot, s2_device_pgprot;
434         int cpu_arch = cpu_architecture();
435         int i;
436
437         if (cpu_arch < CPU_ARCH_ARMv6) {
438 #if defined(CONFIG_CPU_DCACHE_DISABLE)
439                 if (cachepolicy > CPOLICY_BUFFERED)
440                         cachepolicy = CPOLICY_BUFFERED;
441 #elif defined(CONFIG_CPU_DCACHE_WRITETHROUGH)
442                 if (cachepolicy > CPOLICY_WRITETHROUGH)
443                         cachepolicy = CPOLICY_WRITETHROUGH;
444 #endif
445         }
446         if (cpu_arch < CPU_ARCH_ARMv5) {
447                 if (cachepolicy >= CPOLICY_WRITEALLOC)
448                         cachepolicy = CPOLICY_WRITEBACK;
449                 ecc_mask = 0;
450         }
451
452         if (is_smp()) {
453                 if (cachepolicy != CPOLICY_WRITEALLOC) {
454                         pr_warn("Forcing write-allocate cache policy for SMP\n");
455                         cachepolicy = CPOLICY_WRITEALLOC;
456                 }
457                 if (!(initial_pmd_value & PMD_SECT_S)) {
458                         pr_warn("Forcing shared mappings for SMP\n");
459                         initial_pmd_value |= PMD_SECT_S;
460                 }
461         }
462
463         /*
464          * Strip out features not present on earlier architectures.
465          * Pre-ARMv5 CPUs don't have TEX bits.  Pre-ARMv6 CPUs or those
466          * without extended page tables don't have the 'Shared' bit.
467          */
468         if (cpu_arch < CPU_ARCH_ARMv5)
469                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mem_types); i++)
470                         mem_types[i].prot_sect &= ~PMD_SECT_TEX(7);
471         if ((cpu_arch < CPU_ARCH_ARMv6 || !(cr & CR_XP)) && !cpu_is_xsc3())
472                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mem_types); i++)
473                         mem_types[i].prot_sect &= ~PMD_SECT_S;
474
475         /*
476          * ARMv5 and lower, bit 4 must be set for page tables (was: cache
477          * "update-able on write" bit on ARM610).  However, Xscale and
478          * Xscale3 require this bit to be cleared.
479          */
480         if (cpu_is_xscale_family()) {
481                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mem_types); i++) {
482                         mem_types[i].prot_sect &= ~PMD_BIT4;
483                         mem_types[i].prot_l1 &= ~PMD_BIT4;
484                 }
485         } else if (cpu_arch < CPU_ARCH_ARMv6) {
486                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mem_types); i++) {
487                         if (mem_types[i].prot_l1)
488                                 mem_types[i].prot_l1 |= PMD_BIT4;
489                         if (mem_types[i].prot_sect)
490                                 mem_types[i].prot_sect |= PMD_BIT4;
491                 }
492         }
493
494         /*
495          * Mark the device areas according to the CPU/architecture.
496          */
497         if (cpu_is_xsc3() || (cpu_arch >= CPU_ARCH_ARMv6 && (cr & CR_XP))) {
498                 if (!cpu_is_xsc3()) {
499                         /*
500                          * Mark device regions on ARMv6+ as execute-never
501                          * to prevent speculative instruction fetches.
502                          */
503                         mem_types[MT_DEVICE].prot_sect |= PMD_SECT_XN;
504                         mem_types[MT_DEVICE_NONSHARED].prot_sect |= PMD_SECT_XN;
505                         mem_types[MT_DEVICE_CACHED].prot_sect |= PMD_SECT_XN;
506                         mem_types[MT_DEVICE_WC].prot_sect |= PMD_SECT_XN;
507
508                         /* Also setup NX memory mapping */
509                         mem_types[MT_MEMORY_RW].prot_sect |= PMD_SECT_XN;
510                 }
511                 if (cpu_arch >= CPU_ARCH_ARMv7 && (cr & CR_TRE)) {
512                         /*
513                          * For ARMv7 with TEX remapping,
514                          * - shared device is SXCB=1100
515                          * - nonshared device is SXCB=0100
516                          * - write combine device mem is SXCB=0001
517                          * (Uncached Normal memory)
518                          */
519                         mem_types[MT_DEVICE].prot_sect |= PMD_SECT_TEX(1);
520                         mem_types[MT_DEVICE_NONSHARED].prot_sect |= PMD_SECT_TEX(1);
521                         mem_types[MT_DEVICE_WC].prot_sect |= PMD_SECT_BUFFERABLE;
522                 } else if (cpu_is_xsc3()) {
523                         /*
524                          * For Xscale3,
525                          * - shared device is TEXCB=00101
526                          * - nonshared device is TEXCB=01000
527                          * - write combine device mem is TEXCB=00100
528                          * (Inner/Outer Uncacheable in xsc3 parlance)
529                          */
530                         mem_types[MT_DEVICE].prot_sect |= PMD_SECT_TEX(1) | PMD_SECT_BUFFERED;
531                         mem_types[MT_DEVICE_NONSHARED].prot_sect |= PMD_SECT_TEX(2);
532                         mem_types[MT_DEVICE_WC].prot_sect |= PMD_SECT_TEX(1);
533                 } else {
534                         /*
535                          * For ARMv6 and ARMv7 without TEX remapping,
536                          * - shared device is TEXCB=00001
537                          * - nonshared device is TEXCB=01000
538                          * - write combine device mem is TEXCB=00100
539                          * (Uncached Normal in ARMv6 parlance).
540                          */
541                         mem_types[MT_DEVICE].prot_sect |= PMD_SECT_BUFFERED;
542                         mem_types[MT_DEVICE_NONSHARED].prot_sect |= PMD_SECT_TEX(2);
543                         mem_types[MT_DEVICE_WC].prot_sect |= PMD_SECT_TEX(1);
544                 }
545         } else {
546                 /*
547                  * On others, write combining is "Uncached/Buffered"
548                  */
549                 mem_types[MT_DEVICE_WC].prot_sect |= PMD_SECT_BUFFERABLE;
550         }
551
552         /*
553          * Now deal with the memory-type mappings
554          */
555         cp = &cache_policies[cachepolicy];
556         vecs_pgprot = kern_pgprot = user_pgprot = cp->pte;
557         s2_pgprot = cp->pte_s2;
558         hyp_device_pgprot = mem_types[MT_DEVICE].prot_pte;
559         s2_device_pgprot = mem_types[MT_DEVICE].prot_pte_s2;
560
561 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
562         /*
563          * We don't use domains on ARMv6 (since this causes problems with
564          * v6/v7 kernels), so we must use a separate memory type for user
565          * r/o, kernel r/w to map the vectors page.
566          */
567         if (cpu_arch == CPU_ARCH_ARMv6)
568                 vecs_pgprot |= L_PTE_MT_VECTORS;
569
570         /*
571          * Check is it with support for the PXN bit
572          * in the Short-descriptor translation table format descriptors.
573          */
574         if (cpu_arch == CPU_ARCH_ARMv7 &&
575                 (read_cpuid_ext(CPUID_EXT_MMFR0) & 0xF) >= 4) {
576                 user_pmd_table |= PMD_PXNTABLE;
577         }
578 #endif
579
580         /*
581          * ARMv6 and above have extended page tables.
582          */
583         if (cpu_arch >= CPU_ARCH_ARMv6 && (cr & CR_XP)) {
584 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
585                 /*
586                  * Mark cache clean areas and XIP ROM read only
587                  * from SVC mode and no access from userspace.
588                  */
589                 mem_types[MT_ROM].prot_sect |= PMD_SECT_APX|PMD_SECT_AP_WRITE;
590                 mem_types[MT_MINICLEAN].prot_sect |= PMD_SECT_APX|PMD_SECT_AP_WRITE;
591                 mem_types[MT_CACHECLEAN].prot_sect |= PMD_SECT_APX|PMD_SECT_AP_WRITE;
592 #endif
593
594                 /*
595                  * If the initial page tables were created with the S bit
596                  * set, then we need to do the same here for the same
597                  * reasons given in early_cachepolicy().
598                  */
599                 if (initial_pmd_value & PMD_SECT_S) {
600                         user_pgprot |= L_PTE_SHARED;
601                         kern_pgprot |= L_PTE_SHARED;
602                         vecs_pgprot |= L_PTE_SHARED;
603                         s2_pgprot |= L_PTE_SHARED;
604                         mem_types[MT_DEVICE_WC].prot_sect |= PMD_SECT_S;
605                         mem_types[MT_DEVICE_WC].prot_pte |= L_PTE_SHARED;
606                         mem_types[MT_DEVICE_CACHED].prot_sect |= PMD_SECT_S;
607                         mem_types[MT_DEVICE_CACHED].prot_pte |= L_PTE_SHARED;
608                         mem_types[MT_MEMORY_RWX].prot_sect |= PMD_SECT_S;
609                         mem_types[MT_MEMORY_RWX].prot_pte |= L_PTE_SHARED;
610                         mem_types[MT_MEMORY_RW].prot_sect |= PMD_SECT_S;
611                         mem_types[MT_MEMORY_RW].prot_pte |= L_PTE_SHARED;
612                         mem_types[MT_MEMORY_DMA_READY].prot_pte |= L_PTE_SHARED;
613                         mem_types[MT_MEMORY_RWX_NONCACHED].prot_sect |= PMD_SECT_S;
614                         mem_types[MT_MEMORY_RWX_NONCACHED].prot_pte |= L_PTE_SHARED;
615                 }
616         }
617
618         /*
619          * Non-cacheable Normal - intended for memory areas that must
620          * not cause dirty cache line writebacks when used
621          */
622         if (cpu_arch >= CPU_ARCH_ARMv6) {
623                 if (cpu_arch >= CPU_ARCH_ARMv7 && (cr & CR_TRE)) {
624                         /* Non-cacheable Normal is XCB = 001 */
625                         mem_types[MT_MEMORY_RWX_NONCACHED].prot_sect |=
626                                 PMD_SECT_BUFFERED;
627                 } else {
628                         /* For both ARMv6 and non-TEX-remapping ARMv7 */
629                         mem_types[MT_MEMORY_RWX_NONCACHED].prot_sect |=
630                                 PMD_SECT_TEX(1);
631                 }
632         } else {
633                 mem_types[MT_MEMORY_RWX_NONCACHED].prot_sect |= PMD_SECT_BUFFERABLE;
634         }
635
636 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
637         /*
638          * Do not generate access flag faults for the kernel mappings.
639          */
640         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mem_types); i++) {
641                 mem_types[i].prot_pte |= PTE_EXT_AF;
642                 if (mem_types[i].prot_sect)
643                         mem_types[i].prot_sect |= PMD_SECT_AF;
644         }
645         kern_pgprot |= PTE_EXT_AF;
646         vecs_pgprot |= PTE_EXT_AF;
647
648         /*
649          * Set PXN for user mappings
650          */
651         user_pgprot |= PTE_EXT_PXN;
652 #endif
653
654         for (i = 0; i < 16; i++) {
655                 pteval_t v = pgprot_val(protection_map[i]);
656                 protection_map[i] = __pgprot(v | user_pgprot);
657         }
658
659         mem_types[MT_LOW_VECTORS].prot_pte |= vecs_pgprot;
660         mem_types[MT_HIGH_VECTORS].prot_pte |= vecs_pgprot;
661
662         pgprot_user   = __pgprot(L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | user_pgprot);
663         pgprot_kernel = __pgprot(L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG |
664                                  L_PTE_DIRTY | kern_pgprot);
665         pgprot_s2  = __pgprot(L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | s2_pgprot);
666         pgprot_s2_device  = __pgprot(s2_device_pgprot);
667         pgprot_hyp_device  = __pgprot(hyp_device_pgprot);
668
669         mem_types[MT_LOW_VECTORS].prot_l1 |= ecc_mask;
670         mem_types[MT_HIGH_VECTORS].prot_l1 |= ecc_mask;
671         mem_types[MT_MEMORY_RWX].prot_sect |= ecc_mask | cp->pmd;
672         mem_types[MT_MEMORY_RWX].prot_pte |= kern_pgprot;
673         mem_types[MT_MEMORY_RW].prot_sect |= ecc_mask | cp->pmd;
674         mem_types[MT_MEMORY_RW].prot_pte |= kern_pgprot;
675         mem_types[MT_MEMORY_DMA_READY].prot_pte |= kern_pgprot;
676         mem_types[MT_MEMORY_RWX_NONCACHED].prot_sect |= ecc_mask;
677         mem_types[MT_ROM].prot_sect |= cp->pmd;
678
679         switch (cp->pmd) {
680         case PMD_SECT_WT:
681                 mem_types[MT_CACHECLEAN].prot_sect |= PMD_SECT_WT;
682                 break;
683         case PMD_SECT_WB:
684         case PMD_SECT_WBWA:
685                 mem_types[MT_CACHECLEAN].prot_sect |= PMD_SECT_WB;
686                 break;
687         }
688         pr_info("Memory policy: %sData cache %s\n",
689                 ecc_mask ? "ECC enabled, " : "", cp->policy);
690
691         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mem_types); i++) {
692                 struct mem_type *t = &mem_types[i];
693                 if (t->prot_l1)
694                         t->prot_l1 |= PMD_DOMAIN(t->domain);
695                 if (t->prot_sect)
696                         t->prot_sect |= PMD_DOMAIN(t->domain);
697         }
698 }
699
700 #ifdef CONFIG_ARM_DMA_MEM_BUFFERABLE
701 pgprot_t phys_mem_access_prot(struct file *file, unsigned long pfn,
702                               unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
703 {
704         if (!pfn_valid(pfn))
705                 return pgprot_noncached(vma_prot);
706         else if (file->f_flags & O_SYNC)
707                 return pgprot_writecombine(vma_prot);
708         return vma_prot;
709 }
710 EXPORT_SYMBOL(phys_mem_access_prot);
711 #endif
712
713 #define vectors_base()  (vectors_high() ? 0xffff0000 : 0)
714
715 static void __init *early_alloc_aligned(unsigned long sz, unsigned long align)
716 {
717         void *ptr = __va(memblock_alloc(sz, align));
718         memset(ptr, 0, sz);
719         return ptr;
720 }
721
722 static void __init *early_alloc(unsigned long sz)
723 {
724         return early_alloc_aligned(sz, sz);
725 }
726
727 static void *__init late_alloc(unsigned long sz)
728 {
729         void *ptr = (void *)__get_free_pages(PGALLOC_GFP, get_order(sz));
730
731         if (!ptr || !pgtable_page_ctor(virt_to_page(ptr)))
732                 BUG();
733         return ptr;
734 }
735
736 static pte_t * __init arm_pte_alloc(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
737                                 unsigned long prot,
738                                 void *(*alloc)(unsigned long sz))
739 {
740         if (pmd_none(*pmd)) {
741                 pte_t *pte = alloc(PTE_HWTABLE_OFF + PTE_HWTABLE_SIZE);
742                 __pmd_populate(pmd, __pa(pte), prot);
743         }
744         BUG_ON(pmd_bad(*pmd));
745         return pte_offset_kernel(pmd, addr);
746 }
747
748 static pte_t * __init early_pte_alloc(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
749                                       unsigned long prot)
750 {
751         return arm_pte_alloc(pmd, addr, prot, early_alloc);
752 }
753
754 static void __init alloc_init_pte(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
755                                   unsigned long end, unsigned long pfn,
756                                   const struct mem_type *type,
757                                   void *(*alloc)(unsigned long sz),
758                                   bool ng)
759 {
760         pte_t *pte = arm_pte_alloc(pmd, addr, type->prot_l1, alloc);
761         do {
762                 set_pte_ext(pte, pfn_pte(pfn, __pgprot(type->prot_pte)),
763                             ng ? PTE_EXT_NG : 0);
764                 pfn++;
765         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
766 }
767
768 static void __init __map_init_section(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
769                         unsigned long end, phys_addr_t phys,
770                         const struct mem_type *type, bool ng)
771 {
772         pmd_t *p = pmd;
773
774 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
775         /*
776          * In classic MMU format, puds and pmds are folded in to
777          * the pgds. pmd_offset gives the PGD entry. PGDs refer to a
778          * group of L1 entries making up one logical pointer to
779          * an L2 table (2MB), where as PMDs refer to the individual
780          * L1 entries (1MB). Hence increment to get the correct
781          * offset for odd 1MB sections.
782          * (See arch/arm/include/asm/pgtable-2level.h)
783          */
784         if (addr & SECTION_SIZE)
785                 pmd++;
786 #endif
787         do {
788                 *pmd = __pmd(phys | type->prot_sect | (ng ? PMD_SECT_nG : 0));
789                 phys += SECTION_SIZE;
790         } while (pmd++, addr += SECTION_SIZE, addr != end);
791
792         flush_pmd_entry(p);
793 }
794
795 static void __init alloc_init_pmd(pud_t *pud, unsigned long addr,
796                                       unsigned long end, phys_addr_t phys,
797                                       const struct mem_type *type,
798                                       void *(*alloc)(unsigned long sz), bool ng)
799 {
800         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
801         unsigned long next;
802
803         do {
804                 /*
805                  * With LPAE, we must loop over to map
806                  * all the pmds for the given range.
807                  */
808                 next = pmd_addr_end(addr, end);
809
810                 /*
811                  * Try a section mapping - addr, next and phys must all be
812                  * aligned to a section boundary.
813                  */
814                 if (type->prot_sect &&
815                                 ((addr | next | phys) & ~SECTION_MASK) == 0) {
816                         __map_init_section(pmd, addr, next, phys, type, ng);
817                 } else {
818                         alloc_init_pte(pmd, addr, next,
819                                        __phys_to_pfn(phys), type, alloc, ng);
820                 }
821
822                 phys += next - addr;
823
824         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
825 }
826
827 static void __init alloc_init_pud(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
828                                   unsigned long end, phys_addr_t phys,
829                                   const struct mem_type *type,
830                                   void *(*alloc)(unsigned long sz), bool ng)
831 {
832         pud_t *pud = pud_offset(pgd, addr);
833         unsigned long next;
834
835         do {
836                 next = pud_addr_end(addr, end);
837                 alloc_init_pmd(pud, addr, next, phys, type, alloc, ng);
838                 phys += next - addr;
839         } while (pud++, addr = next, addr != end);
840 }
841
842 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
843 static void __init create_36bit_mapping(struct mm_struct *mm,
844                                         struct map_desc *md,
845                                         const struct mem_type *type,
846                                         bool ng)
847 {
848         unsigned long addr, length, end;
849         phys_addr_t phys;
850         pgd_t *pgd;
851
852         addr = md->virtual;
853         phys = __pfn_to_phys(md->pfn);
854         length = PAGE_ALIGN(md->length);
855
856         if (!(cpu_architecture() >= CPU_ARCH_ARMv6 || cpu_is_xsc3())) {
857                 pr_err("MM: CPU does not support supersection mapping for 0x%08llx at 0x%08lx\n",
858                        (long long)__pfn_to_phys((u64)md->pfn), addr);
859                 return;
860         }
861
862         /* N.B. ARMv6 supersections are only defined to work with domain 0.
863          *      Since domain assignments can in fact be arbitrary, the
864          *      'domain == 0' check below is required to insure that ARMv6
865          *      supersections are only allocated for domain 0 regardless
866          *      of the actual domain assignments in use.
867          */
868         if (type->domain) {
869                 pr_err("MM: invalid domain in supersection mapping for 0x%08llx at 0x%08lx\n",
870                        (long long)__pfn_to_phys((u64)md->pfn), addr);
871                 return;
872         }
873
874         if ((addr | length | __pfn_to_phys(md->pfn)) & ~SUPERSECTION_MASK) {
875                 pr_err("MM: cannot create mapping for 0x%08llx at 0x%08lx invalid alignment\n",
876                        (long long)__pfn_to_phys((u64)md->pfn), addr);
877                 return;
878         }
879
880         /*
881          * Shift bits [35:32] of address into bits [23:20] of PMD
882          * (See ARMv6 spec).
883          */
884         phys |= (((md->pfn >> (32 - PAGE_SHIFT)) & 0xF) << 20);
885
886         pgd = pgd_offset(mm, addr);
887         end = addr + length;
888         do {
889                 pud_t *pud = pud_offset(pgd, addr);
890                 pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
891                 int i;
892
893                 for (i = 0; i < 16; i++)
894                         *pmd++ = __pmd(phys | type->prot_sect | PMD_SECT_SUPER |
895                                        (ng ? PMD_SECT_nG : 0));
896
897                 addr += SUPERSECTION_SIZE;
898                 phys += SUPERSECTION_SIZE;
899                 pgd += SUPERSECTION_SIZE >> PGDIR_SHIFT;
900         } while (addr != end);
901 }
902 #endif  /* !CONFIG_ARM_LPAE */
903
904 static void __init __create_mapping(struct mm_struct *mm, struct map_desc *md,
905                                     void *(*alloc)(unsigned long sz),
906                                     bool ng)
907 {
908         unsigned long addr, length, end;
909         phys_addr_t phys;
910         const struct mem_type *type;
911         pgd_t *pgd;
912
913         type = &mem_types[md->type];
914
915 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
916         /*
917          * Catch 36-bit addresses
918          */
919         if (md->pfn >= 0x100000) {
920                 create_36bit_mapping(mm, md, type, ng);
921                 return;
922         }
923 #endif
924
925         addr = md->virtual & PAGE_MASK;
926         phys = __pfn_to_phys(md->pfn);
927         length = PAGE_ALIGN(md->length + (md->virtual & ~PAGE_MASK));
928
929         if (type->prot_l1 == 0 && ((addr | phys | length) & ~SECTION_MASK)) {
930                 pr_warn("BUG: map for 0x%08llx at 0x%08lx can not be mapped using pages, ignoring.\n",
931                         (long long)__pfn_to_phys(md->pfn), addr);
932                 return;
933         }
934
935         pgd = pgd_offset(mm, addr);
936         end = addr + length;
937         do {
938                 unsigned long next = pgd_addr_end(addr, end);
939
940                 alloc_init_pud(pgd, addr, next, phys, type, alloc, ng);
941
942                 phys += next - addr;
943                 addr = next;
944         } while (pgd++, addr != end);
945 }
946
947 /*
948  * Create the page directory entries and any necessary
949  * page tables for the mapping specified by `md'.  We
950  * are able to cope here with varying sizes and address
951  * offsets, and we take full advantage of sections and
952  * supersections.
953  */
954 static void __init create_mapping(struct map_desc *md)
955 {
956         if (md->virtual != vectors_base() && md->virtual < TASK_SIZE) {
957                 pr_warn("BUG: not creating mapping for 0x%08llx at 0x%08lx in user region\n",
958                         (long long)__pfn_to_phys((u64)md->pfn), md->virtual);
959                 return;
960         }
961
962         if ((md->type == MT_DEVICE || md->type == MT_ROM) &&
963             md->virtual >= PAGE_OFFSET && md->virtual < FIXADDR_START &&
964             (md->virtual < VMALLOC_START || md->virtual >= VMALLOC_END)) {
965                 pr_warn("BUG: mapping for 0x%08llx at 0x%08lx out of vmalloc space\n",
966                         (long long)__pfn_to_phys((u64)md->pfn), md->virtual);
967         }
968
969         __create_mapping(&init_mm, md, early_alloc, false);
970 }
971
972 void __init create_mapping_late(struct mm_struct *mm, struct map_desc *md,
973                                 bool ng)
974 {
975 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
976         pud_t *pud = pud_alloc(mm, pgd_offset(mm, md->virtual), md->virtual);
977         if (WARN_ON(!pud))
978                 return;
979         pmd_alloc(mm, pud, 0);
980 #endif
981         __create_mapping(mm, md, late_alloc, ng);
982 }
983
984 /*
985  * Create the architecture specific mappings
986  */
987 void __init iotable_init(struct map_desc *io_desc, int nr)
988 {
989         struct map_desc *md;
990         struct vm_struct *vm;
991         struct static_vm *svm;
992
993         if (!nr)
994                 return;
995
996         svm = early_alloc_aligned(sizeof(*svm) * nr, __alignof__(*svm));
997
998         for (md = io_desc; nr; md++, nr--) {
999                 create_mapping(md);
1000
1001                 vm = &svm->vm;
1002                 vm->addr = (void *)(md->virtual & PAGE_MASK);
1003                 vm->size = PAGE_ALIGN(md->length + (md->virtual & ~PAGE_MASK));
1004                 vm->phys_addr = __pfn_to_phys(md->pfn);
1005                 vm->flags = VM_IOREMAP | VM_ARM_STATIC_MAPPING;
1006                 vm->flags |= VM_ARM_MTYPE(md->type);
1007                 vm->caller = iotable_init;
1008                 add_static_vm_early(svm++);
1009         }
1010 }
1011
1012 void __init vm_reserve_area_early(unsigned long addr, unsigned long size,
1013                                   void *caller)
1014 {
1015         struct vm_struct *vm;
1016         struct static_vm *svm;
1017
1018         svm = early_alloc_aligned(sizeof(*svm), __alignof__(*svm));
1019
1020         vm = &svm->vm;
1021         vm->addr = (void *)addr;
1022         vm->size = size;
1023         vm->flags = VM_IOREMAP | VM_ARM_EMPTY_MAPPING;
1024         vm->caller = caller;
1025         add_static_vm_early(svm);
1026 }
1027
1028 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
1029
1030 /*
1031  * The Linux PMD is made of two consecutive section entries covering 2MB
1032  * (see definition in include/asm/pgtable-2level.h).  However a call to
1033  * create_mapping() may optimize static mappings by using individual
1034  * 1MB section mappings.  This leaves the actual PMD potentially half
1035  * initialized if the top or bottom section entry isn't used, leaving it
1036  * open to problems if a subsequent ioremap() or vmalloc() tries to use
1037  * the virtual space left free by that unused section entry.
1038  *
1039  * Let's avoid the issue by inserting dummy vm entries covering the unused
1040  * PMD halves once the static mappings are in place.
1041  */
1042
1043 static void __init pmd_empty_section_gap(unsigned long addr)
1044 {
1045         vm_reserve_area_early(addr, SECTION_SIZE, pmd_empty_section_gap);
1046 }
1047
1048 static void __init fill_pmd_gaps(void)
1049 {
1050         struct static_vm *svm;
1051         struct vm_struct *vm;
1052         unsigned long addr, next = 0;
1053         pmd_t *pmd;
1054
1055         list_for_each_entry(svm, &static_vmlist, list) {
1056                 vm = &svm->vm;
1057                 addr = (unsigned long)vm->addr;
1058                 if (addr < next)
1059                         continue;
1060
1061                 /*
1062                  * Check if this vm starts on an odd section boundary.
1063                  * If so and the first section entry for this PMD is free
1064                  * then we block the corresponding virtual address.
1065                  */
1066                 if ((addr & ~PMD_MASK) == SECTION_SIZE) {
1067                         pmd = pmd_off_k(addr);
1068                         if (pmd_none(*pmd))
1069                                 pmd_empty_section_gap(addr & PMD_MASK);
1070                 }
1071
1072                 /*
1073                  * Then check if this vm ends on an odd section boundary.
1074                  * If so and the second section entry for this PMD is empty
1075                  * then we block the corresponding virtual address.
1076                  */
1077                 addr += vm->size;
1078                 if ((addr & ~PMD_MASK) == SECTION_SIZE) {
1079                         pmd = pmd_off_k(addr) + 1;
1080                         if (pmd_none(*pmd))
1081                                 pmd_empty_section_gap(addr);
1082                 }
1083
1084                 /* no need to look at any vm entry until we hit the next PMD */
1085                 next = (addr + PMD_SIZE - 1) & PMD_MASK;
1086         }
1087 }
1088
1089 #else
1090 #define fill_pmd_gaps() do { } while (0)
1091 #endif
1092
1093 #if defined(CONFIG_PCI) && !defined(CONFIG_NEED_MACH_IO_H)
1094 static void __init pci_reserve_io(void)
1095 {
1096         struct static_vm *svm;
1097
1098         svm = find_static_vm_vaddr((void *)PCI_IO_VIRT_BASE);
1099         if (svm)
1100                 return;
1101
1102         vm_reserve_area_early(PCI_IO_VIRT_BASE, SZ_2M, pci_reserve_io);
1103 }
1104 #else
1105 #define pci_reserve_io() do { } while (0)
1106 #endif
1107
1108 #ifdef CONFIG_DEBUG_LL
1109 void __init debug_ll_io_init(void)
1110 {
1111         struct map_desc map;
1112
1113         debug_ll_addr(&map.pfn, &map.virtual);
1114         if (!map.pfn || !map.virtual)
1115                 return;
1116         map.pfn = __phys_to_pfn(map.pfn);
1117         map.virtual &= PAGE_MASK;
1118         map.length = PAGE_SIZE;
1119         map.type = MT_DEVICE;
1120         iotable_init(&map, 1);
1121 }
1122 #endif
1123
1124 static void * __initdata vmalloc_min =
1125         (void *)(VMALLOC_END - (240 << 20) - VMALLOC_OFFSET);
1126
1127 /*
1128  * vmalloc=size forces the vmalloc area to be exactly 'size'
1129  * bytes. This can be used to increase (or decrease) the vmalloc
1130  * area - the default is 240m.
1131  */
1132 static int __init early_vmalloc(char *arg)
1133 {
1134         unsigned long vmalloc_reserve = memparse(arg, NULL);
1135
1136         if (vmalloc_reserve < SZ_16M) {
1137                 vmalloc_reserve = SZ_16M;
1138                 pr_warn("vmalloc area too small, limiting to %luMB\n",
1139                         vmalloc_reserve >> 20);
1140         }
1141
1142         if (vmalloc_reserve > VMALLOC_END - (PAGE_OFFSET + SZ_32M)) {
1143                 vmalloc_reserve = VMALLOC_END - (PAGE_OFFSET + SZ_32M);
1144                 pr_warn("vmalloc area is too big, limiting to %luMB\n",
1145                         vmalloc_reserve >> 20);
1146         }
1147
1148         vmalloc_min = (void *)(VMALLOC_END - vmalloc_reserve);
1149         return 0;
1150 }
1151 early_param("vmalloc", early_vmalloc);
1152
1153 phys_addr_t arm_lowmem_limit __initdata = 0;
1154
1155 void __init adjust_lowmem_bounds(void)
1156 {
1157         phys_addr_t memblock_limit = 0;
1158         u64 vmalloc_limit;
1159         struct memblock_region *reg;
1160         phys_addr_t lowmem_limit = 0;
1161
1162         /*
1163          * Let's use our own (unoptimized) equivalent of __pa() that is
1164          * not affected by wrap-arounds when sizeof(phys_addr_t) == 4.
1165          * The result is used as the upper bound on physical memory address
1166          * and may itself be outside the valid range for which phys_addr_t
1167          * and therefore __pa() is defined.
1168          */
1169         vmalloc_limit = (u64)(uintptr_t)vmalloc_min - PAGE_OFFSET + PHYS_OFFSET;
1170
1171         for_each_memblock(memory, reg) {
1172                 phys_addr_t block_start = reg->base;
1173                 phys_addr_t block_end = reg->base + reg->size;
1174
1175                 if (reg->base < vmalloc_limit) {
1176                         if (block_end > lowmem_limit)
1177                                 /*
1178                                  * Compare as u64 to ensure vmalloc_limit does
1179                                  * not get truncated. block_end should always
1180                                  * fit in phys_addr_t so there should be no
1181                                  * issue with assignment.
1182                                  */
1183                                 lowmem_limit = min_t(u64,
1184                                                          vmalloc_limit,
1185                                                          block_end);
1186
1187                         /*
1188                          * Find the first non-pmd-aligned page, and point
1189                          * memblock_limit at it. This relies on rounding the
1190                          * limit down to be pmd-aligned, which happens at the
1191                          * end of this function.
1192                          *
1193                          * With this algorithm, the start or end of almost any
1194                          * bank can be non-pmd-aligned. The only exception is
1195                          * that the start of the bank 0 must be section-
1196                          * aligned, since otherwise memory would need to be
1197                          * allocated when mapping the start of bank 0, which
1198                          * occurs before any free memory is mapped.
1199                          */
1200                         if (!memblock_limit) {
1201                                 if (!IS_ALIGNED(block_start, PMD_SIZE))
1202                                         memblock_limit = block_start;
1203                                 else if (!IS_ALIGNED(block_end, PMD_SIZE))
1204                                         memblock_limit = lowmem_limit;
1205                         }
1206
1207                 }
1208         }
1209
1210         arm_lowmem_limit = lowmem_limit;
1211
1212         high_memory = __va(arm_lowmem_limit - 1) + 1;
1213
1214         /*
1215          * Round the memblock limit down to a pmd size.  This
1216          * helps to ensure that we will allocate memory from the
1217          * last full pmd, which should be mapped.
1218          */
1219         if (memblock_limit)
1220                 memblock_limit = round_down(memblock_limit, PMD_SIZE);
1221         if (!memblock_limit)
1222                 memblock_limit = arm_lowmem_limit;
1223
1224         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HIGHMEM) || cache_is_vipt_aliasing()) {
1225                 if (memblock_end_of_DRAM() > arm_lowmem_limit) {
1226                         phys_addr_t end = memblock_end_of_DRAM();
1227
1228                         pr_notice("Ignoring RAM at %pa-%pa\n",
1229                                   &memblock_limit, &end);
1230                         pr_notice("Consider using a HIGHMEM enabled kernel.\n");
1231
1232                         memblock_remove(memblock_limit, end - memblock_limit);
1233                 }
1234         }
1235
1236         memblock_set_current_limit(memblock_limit);
1237 }
1238
1239 static inline void prepare_page_table(void)
1240 {
1241         unsigned long addr;
1242         phys_addr_t end;
1243
1244         /*
1245          * Clear out all the mappings below the kernel image.
1246          */
1247         for (addr = 0; addr < MODULES_VADDR; addr += PMD_SIZE)
1248                 pmd_clear(pmd_off_k(addr));
1249
1250 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
1251         /* The XIP kernel is mapped in the module area -- skip over it */
1252         addr = ((unsigned long)_exiprom + PMD_SIZE - 1) & PMD_MASK;
1253 #endif
1254         for ( ; addr < PAGE_OFFSET; addr += PMD_SIZE)
1255                 pmd_clear(pmd_off_k(addr));
1256
1257         /*
1258          * Find the end of the first block of lowmem.
1259          */
1260         end = memblock.memory.regions[0].base + memblock.memory.regions[0].size;
1261         if (end >= arm_lowmem_limit)
1262                 end = arm_lowmem_limit;
1263
1264         /*
1265          * Clear out all the kernel space mappings, except for the first
1266          * memory bank, up to the vmalloc region.
1267          */
1268         for (addr = __phys_to_virt(end);
1269              addr < VMALLOC_START; addr += PMD_SIZE)
1270                 pmd_clear(pmd_off_k(addr));
1271 }
1272
1273 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
1274 /* the first page is reserved for pgd */
1275 #define SWAPPER_PG_DIR_SIZE     (PAGE_SIZE + \
1276                                  PTRS_PER_PGD * PTRS_PER_PMD * sizeof(pmd_t))
1277 #else
1278 #define SWAPPER_PG_DIR_SIZE     (PTRS_PER_PGD * sizeof(pgd_t))
1279 #endif
1280
1281 /*
1282  * Reserve the special regions of memory
1283  */
1284 void __init arm_mm_memblock_reserve(void)
1285 {
1286         /*
1287          * Reserve the page tables.  These are already in use,
1288          * and can only be in node 0.
1289          */
1290         memblock_reserve(__pa(swapper_pg_dir), SWAPPER_PG_DIR_SIZE);
1291
1292 #ifdef CONFIG_SA1111
1293         /*
1294          * Because of the SA1111 DMA bug, we want to preserve our
1295          * precious DMA-able memory...
1296          */
1297         memblock_reserve(PHYS_OFFSET, __pa(swapper_pg_dir) - PHYS_OFFSET);
1298 #endif
1299 }
1300
1301 /*
1302  * Set up the device mappings.  Since we clear out the page tables for all
1303  * mappings above VMALLOC_START, except early fixmap, we might remove debug
1304  * device mappings.  This means earlycon can be used to debug this function
1305  * Any other function or debugging method which may touch any device _will_
1306  * crash the kernel.
1307  */
1308 static void __init devicemaps_init(const struct machine_desc *mdesc)
1309 {
1310         struct map_desc map;
1311         unsigned long addr;
1312         void *vectors;
1313
1314         /*
1315          * Allocate the vector page early.
1316          */
1317         vectors = early_alloc(PAGE_SIZE * 2);
1318
1319         early_trap_init(vectors);
1320
1321         /*
1322          * Clear page table except top pmd used by early fixmaps
1323          */
1324         for (addr = VMALLOC_START; addr < (FIXADDR_TOP & PMD_MASK); addr += PMD_SIZE)
1325                 pmd_clear(pmd_off_k(addr));
1326
1327         /*
1328          * Map the kernel if it is XIP.
1329          * It is always first in the modulearea.
1330          */
1331 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
1332         map.pfn = __phys_to_pfn(CONFIG_XIP_PHYS_ADDR & SECTION_MASK);
1333         map.virtual = MODULES_VADDR;
1334         map.length = ((unsigned long)_exiprom - map.virtual + ~SECTION_MASK) & SECTION_MASK;
1335         map.type = MT_ROM;
1336         create_mapping(&map);
1337 #endif
1338
1339         /*
1340          * Map the cache flushing regions.
1341          */
1342 #ifdef FLUSH_BASE
1343         map.pfn = __phys_to_pfn(FLUSH_BASE_PHYS);
1344         map.virtual = FLUSH_BASE;
1345         map.length = SZ_1M;
1346         map.type = MT_CACHECLEAN;
1347         create_mapping(&map);
1348 #endif
1349 #ifdef FLUSH_BASE_MINICACHE
1350         map.pfn = __phys_to_pfn(FLUSH_BASE_PHYS + SZ_1M);
1351         map.virtual = FLUSH_BASE_MINICACHE;
1352         map.length = SZ_1M;
1353         map.type = MT_MINICLEAN;
1354         create_mapping(&map);
1355 #endif
1356
1357         /*
1358          * Create a mapping for the machine vectors at the high-vectors
1359          * location (0xffff0000).  If we aren't using high-vectors, also
1360          * create a mapping at the low-vectors virtual address.
1361          */
1362         map.pfn = __phys_to_pfn(virt_to_phys(vectors));
1363         map.virtual = 0xffff0000;
1364         map.length = PAGE_SIZE;
1365 #ifdef CONFIG_KUSER_HELPERS
1366         map.type = MT_HIGH_VECTORS;
1367 #else
1368         map.type = MT_LOW_VECTORS;
1369 #endif
1370         create_mapping(&map);
1371
1372         if (!vectors_high()) {
1373                 map.virtual = 0;
1374                 map.length = PAGE_SIZE * 2;
1375                 map.type = MT_LOW_VECTORS;
1376                 create_mapping(&map);
1377         }
1378
1379         /* Now create a kernel read-only mapping */
1380         map.pfn += 1;
1381         map.virtual = 0xffff0000 + PAGE_SIZE;
1382         map.length = PAGE_SIZE;
1383         map.type = MT_LOW_VECTORS;
1384         create_mapping(&map);
1385
1386         /*
1387          * Ask the machine support to map in the statically mapped devices.
1388          */
1389         if (mdesc->map_io)
1390                 mdesc->map_io();
1391         else
1392                 debug_ll_io_init();
1393         fill_pmd_gaps();
1394
1395         /* Reserve fixed i/o space in VMALLOC region */
1396         pci_reserve_io();
1397
1398         /*
1399          * Finally flush the caches and tlb to ensure that we're in a
1400          * consistent state wrt the writebuffer.  This also ensures that
1401          * any write-allocated cache lines in the vector page are written
1402          * back.  After this point, we can start to touch devices again.
1403          */
1404         local_flush_tlb_all();
1405         flush_cache_all();
1406
1407         /* Enable asynchronous aborts */
1408         early_abt_enable();
1409 }
1410
1411 static void __init kmap_init(void)
1412 {
1413 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1414         pkmap_page_table = early_pte_alloc(pmd_off_k(PKMAP_BASE),
1415                 PKMAP_BASE, _PAGE_KERNEL_TABLE);
1416 #endif
1417
1418         early_pte_alloc(pmd_off_k(FIXADDR_START), FIXADDR_START,
1419                         _PAGE_KERNEL_TABLE);
1420 }
1421
1422 static void __init map_lowmem(void)
1423 {
1424         struct memblock_region *reg;
1425         phys_addr_t kernel_x_start = round_down(__pa(KERNEL_START), SECTION_SIZE);
1426         phys_addr_t kernel_x_end = round_up(__pa(__init_end), SECTION_SIZE);
1427
1428         /* Map all the lowmem memory banks. */
1429         for_each_memblock(memory, reg) {
1430                 phys_addr_t start = reg->base;
1431                 phys_addr_t end = start + reg->size;
1432                 struct map_desc map;
1433
1434                 if (memblock_is_nomap(reg))
1435                         continue;
1436
1437                 if (end > arm_lowmem_limit)
1438                         end = arm_lowmem_limit;
1439                 if (start >= end)
1440                         break;
1441
1442                 if (end < kernel_x_start) {
1443                         map.pfn = __phys_to_pfn(start);
1444                         map.virtual = __phys_to_virt(start);
1445                         map.length = end - start;
1446                         map.type = MT_MEMORY_RWX;
1447
1448                         create_mapping(&map);
1449                 } else if (start >= kernel_x_end) {
1450                         map.pfn = __phys_to_pfn(start);
1451                         map.virtual = __phys_to_virt(start);
1452                         map.length = end - start;
1453                         map.type = MT_MEMORY_RW;
1454
1455                         create_mapping(&map);
1456                 } else {
1457                         /* This better cover the entire kernel */
1458                         if (start < kernel_x_start) {
1459                                 map.pfn = __phys_to_pfn(start);
1460                                 map.virtual = __phys_to_virt(start);
1461                                 map.length = kernel_x_start - start;
1462                                 map.type = MT_MEMORY_RW;
1463
1464                                 create_mapping(&map);
1465                         }
1466
1467                         map.pfn = __phys_to_pfn(kernel_x_start);
1468                         map.virtual = __phys_to_virt(kernel_x_start);
1469                         map.length = kernel_x_end - kernel_x_start;
1470                         map.type = MT_MEMORY_RWX;
1471
1472                         create_mapping(&map);
1473
1474                         if (kernel_x_end < end) {
1475                                 map.pfn = __phys_to_pfn(kernel_x_end);
1476                                 map.virtual = __phys_to_virt(kernel_x_end);
1477                                 map.length = end - kernel_x_end;
1478                                 map.type = MT_MEMORY_RW;
1479
1480                                 create_mapping(&map);
1481                         }
1482                 }
1483         }
1484 }
1485
1486 #ifdef CONFIG_ARM_PV_FIXUP
1487 extern unsigned long __atags_pointer;
1488 typedef void pgtables_remap(long long offset, unsigned long pgd, void *bdata);
1489 pgtables_remap lpae_pgtables_remap_asm;
1490
1491 /*
1492  * early_paging_init() recreates boot time page table setup, allowing machines
1493  * to switch over to a high (>4G) address space on LPAE systems
1494  */
1495 void __init early_paging_init(const struct machine_desc *mdesc)
1496 {
1497         pgtables_remap *lpae_pgtables_remap;
1498         unsigned long pa_pgd;
1499         unsigned int cr, ttbcr;
1500         long long offset;
1501         void *boot_data;
1502
1503         if (!mdesc->pv_fixup)
1504                 return;
1505
1506         offset = mdesc->pv_fixup();
1507         if (offset == 0)
1508                 return;
1509
1510         /*
1511          * Get the address of the remap function in the 1:1 identity
1512          * mapping setup by the early page table assembly code.  We
1513          * must get this prior to the pv update.  The following barrier
1514          * ensures that this is complete before we fixup any P:V offsets.
1515          */
1516         lpae_pgtables_remap = (pgtables_remap *)(unsigned long)__pa(lpae_pgtables_remap_asm);
1517         pa_pgd = __pa(swapper_pg_dir);
1518         boot_data = __va(__atags_pointer);
1519         barrier();
1520
1521         pr_info("Switching physical address space to 0x%08llx\n",
1522                 (u64)PHYS_OFFSET + offset);
1523
1524         /* Re-set the phys pfn offset, and the pv offset */
1525         __pv_offset += offset;
1526         __pv_phys_pfn_offset += PFN_DOWN(offset);
1527
1528         /* Run the patch stub to update the constants */
1529         fixup_pv_table(&__pv_table_begin,
1530                 (&__pv_table_end - &__pv_table_begin) << 2);
1531
1532         /*
1533          * We changing not only the virtual to physical mapping, but also
1534          * the physical addresses used to access memory.  We need to flush
1535          * all levels of cache in the system with caching disabled to
1536          * ensure that all data is written back, and nothing is prefetched
1537          * into the caches.  We also need to prevent the TLB walkers
1538          * allocating into the caches too.  Note that this is ARMv7 LPAE
1539          * specific.
1540          */
1541         cr = get_cr();
1542         set_cr(cr & ~(CR_I | CR_C));
1543         asm("mrc p15, 0, %0, c2, c0, 2" : "=r" (ttbcr));
1544         asm volatile("mcr p15, 0, %0, c2, c0, 2"
1545                 : : "r" (ttbcr & ~(3 << 8 | 3 << 10)));
1546         flush_cache_all();
1547
1548         /*
1549          * Fixup the page tables - this must be in the idmap region as
1550          * we need to disable the MMU to do this safely, and hence it
1551          * needs to be assembly.  It's fairly simple, as we're using the
1552          * temporary tables setup by the initial assembly code.
1553          */
1554         lpae_pgtables_remap(offset, pa_pgd, boot_data);
1555
1556         /* Re-enable the caches and cacheable TLB walks */
1557         asm volatile("mcr p15, 0, %0, c2, c0, 2" : : "r" (ttbcr));
1558         set_cr(cr);
1559 }
1560
1561 #else
1562
1563 void __init early_paging_init(const struct machine_desc *mdesc)
1564 {
1565         long long offset;
1566
1567         if (!mdesc->pv_fixup)
1568                 return;
1569
1570         offset = mdesc->pv_fixup();
1571         if (offset == 0)
1572                 return;
1573
1574         pr_crit("Physical address space modification is only to support Keystone2.\n");
1575         pr_crit("Please enable ARM_LPAE and ARM_PATCH_PHYS_VIRT support to use this\n");
1576         pr_crit("feature. Your kernel may crash now, have a good day.\n");
1577         add_taint(TAINT_CPU_OUT_OF_SPEC, LOCKDEP_STILL_OK);
1578 }
1579
1580 #endif
1581
1582 static void __init early_fixmap_shutdown(void)
1583 {
1584         int i;
1585         unsigned long va = fix_to_virt(__end_of_permanent_fixed_addresses - 1);
1586
1587         pte_offset_fixmap = pte_offset_late_fixmap;
1588         pmd_clear(fixmap_pmd(va));
1589         local_flush_tlb_kernel_page(va);
1590
1591         for (i = 0; i < __end_of_permanent_fixed_addresses; i++) {
1592                 pte_t *pte;
1593                 struct map_desc map;
1594
1595                 map.virtual = fix_to_virt(i);
1596                 pte = pte_offset_early_fixmap(pmd_off_k(map.virtual), map.virtual);
1597
1598                 /* Only i/o device mappings are supported ATM */
1599                 if (pte_none(*pte) ||
1600                     (pte_val(*pte) & L_PTE_MT_MASK) != L_PTE_MT_DEV_SHARED)
1601                         continue;
1602
1603                 map.pfn = pte_pfn(*pte);
1604                 map.type = MT_DEVICE;
1605                 map.length = PAGE_SIZE;
1606
1607                 create_mapping(&map);
1608         }
1609 }
1610
1611 /*
1612  * paging_init() sets up the page tables, initialises the zone memory
1613  * maps, and sets up the zero page, bad page and bad page tables.
1614  */
1615 void __init paging_init(const struct machine_desc *mdesc)
1616 {
1617         void *zero_page;
1618
1619         build_mem_type_table();
1620         prepare_page_table();
1621         map_lowmem();
1622         memblock_set_current_limit(arm_lowmem_limit);
1623         dma_contiguous_remap();
1624         early_fixmap_shutdown();
1625         devicemaps_init(mdesc);
1626         kmap_init();
1627         tcm_init();
1628
1629         top_pmd = pmd_off_k(0xffff0000);
1630
1631         /* allocate the zero page. */
1632         zero_page = early_alloc(PAGE_SIZE);
1633
1634         bootmem_init();
1635
1636         empty_zero_page = virt_to_page(zero_page);
1637         __flush_dcache_page(NULL, empty_zero_page);
1638 }