mm: pgtable: add shortcuts for accessing kernel PMD and PTE
[linux-2.6-microblaze.git] / arch / arm / mm / mmu.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  *  linux/arch/arm/mm/mmu.c
4  *
5  *  Copyright (C) 1995-2005 Russell King
6  */
7 #include <linux/module.h>
8 #include <linux/kernel.h>
9 #include <linux/errno.h>
10 #include <linux/init.h>
11 #include <linux/mman.h>
12 #include <linux/nodemask.h>
13 #include <linux/memblock.h>
14 #include <linux/fs.h>
15 #include <linux/vmalloc.h>
16 #include <linux/sizes.h>
17
18 #include <asm/cp15.h>
19 #include <asm/cputype.h>
20 #include <asm/sections.h>
21 #include <asm/cachetype.h>
22 #include <asm/fixmap.h>
23 #include <asm/sections.h>
24 #include <asm/setup.h>
25 #include <asm/smp_plat.h>
26 #include <asm/tlb.h>
27 #include <asm/highmem.h>
28 #include <asm/system_info.h>
29 #include <asm/traps.h>
30 #include <asm/procinfo.h>
31 #include <asm/memory.h>
32
33 #include <asm/mach/arch.h>
34 #include <asm/mach/map.h>
35 #include <asm/mach/pci.h>
36 #include <asm/fixmap.h>
37
38 #include "fault.h"
39 #include "mm.h"
40 #include "tcm.h"
41
42 /*
43  * empty_zero_page is a special page that is used for
44  * zero-initialized data and COW.
45  */
46 struct page *empty_zero_page;
47 EXPORT_SYMBOL(empty_zero_page);
48
49 /*
50  * The pmd table for the upper-most set of pages.
51  */
52 pmd_t *top_pmd;
53
54 pmdval_t user_pmd_table = _PAGE_USER_TABLE;
55
56 #define CPOLICY_UNCACHED        0
57 #define CPOLICY_BUFFERED        1
58 #define CPOLICY_WRITETHROUGH    2
59 #define CPOLICY_WRITEBACK       3
60 #define CPOLICY_WRITEALLOC      4
61
62 static unsigned int cachepolicy __initdata = CPOLICY_WRITEBACK;
63 static unsigned int ecc_mask __initdata = 0;
64 pgprot_t pgprot_user;
65 pgprot_t pgprot_kernel;
66
67 EXPORT_SYMBOL(pgprot_user);
68 EXPORT_SYMBOL(pgprot_kernel);
69
70 struct cachepolicy {
71         const char      policy[16];
72         unsigned int    cr_mask;
73         pmdval_t        pmd;
74         pteval_t        pte;
75 };
76
77 unsigned long kimage_voffset __ro_after_init;
78
79 static struct cachepolicy cache_policies[] __initdata = {
80         {
81                 .policy         = "uncached",
82                 .cr_mask        = CR_W|CR_C,
83                 .pmd            = PMD_SECT_UNCACHED,
84                 .pte            = L_PTE_MT_UNCACHED,
85         }, {
86                 .policy         = "buffered",
87                 .cr_mask        = CR_C,
88                 .pmd            = PMD_SECT_BUFFERED,
89                 .pte            = L_PTE_MT_BUFFERABLE,
90         }, {
91                 .policy         = "writethrough",
92                 .cr_mask        = 0,
93                 .pmd            = PMD_SECT_WT,
94                 .pte            = L_PTE_MT_WRITETHROUGH,
95         }, {
96                 .policy         = "writeback",
97                 .cr_mask        = 0,
98                 .pmd            = PMD_SECT_WB,
99                 .pte            = L_PTE_MT_WRITEBACK,
100         }, {
101                 .policy         = "writealloc",
102                 .cr_mask        = 0,
103                 .pmd            = PMD_SECT_WBWA,
104                 .pte            = L_PTE_MT_WRITEALLOC,
105         }
106 };
107
108 #ifdef CONFIG_CPU_CP15
109 static unsigned long initial_pmd_value __initdata = 0;
110
111 /*
112  * Initialise the cache_policy variable with the initial state specified
113  * via the "pmd" value.  This is used to ensure that on ARMv6 and later,
114  * the C code sets the page tables up with the same policy as the head
115  * assembly code, which avoids an illegal state where the TLBs can get
116  * confused.  See comments in early_cachepolicy() for more information.
117  */
118 void __init init_default_cache_policy(unsigned long pmd)
119 {
120         int i;
121
122         initial_pmd_value = pmd;
123
124         pmd &= PMD_SECT_CACHE_MASK;
125
126         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(cache_policies); i++)
127                 if (cache_policies[i].pmd == pmd) {
128                         cachepolicy = i;
129                         break;
130                 }
131
132         if (i == ARRAY_SIZE(cache_policies))
133                 pr_err("ERROR: could not find cache policy\n");
134 }
135
136 /*
137  * These are useful for identifying cache coherency problems by allowing
138  * the cache or the cache and writebuffer to be turned off.  (Note: the
139  * write buffer should not be on and the cache off).
140  */
141 static int __init early_cachepolicy(char *p)
142 {
143         int i, selected = -1;
144
145         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(cache_policies); i++) {
146                 int len = strlen(cache_policies[i].policy);
147
148                 if (memcmp(p, cache_policies[i].policy, len) == 0) {
149                         selected = i;
150                         break;
151                 }
152         }
153
154         if (selected == -1)
155                 pr_err("ERROR: unknown or unsupported cache policy\n");
156
157         /*
158          * This restriction is partly to do with the way we boot; it is
159          * unpredictable to have memory mapped using two different sets of
160          * memory attributes (shared, type, and cache attribs).  We can not
161          * change these attributes once the initial assembly has setup the
162          * page tables.
163          */
164         if (cpu_architecture() >= CPU_ARCH_ARMv6 && selected != cachepolicy) {
165                 pr_warn("Only cachepolicy=%s supported on ARMv6 and later\n",
166                         cache_policies[cachepolicy].policy);
167                 return 0;
168         }
169
170         if (selected != cachepolicy) {
171                 unsigned long cr = __clear_cr(cache_policies[selected].cr_mask);
172                 cachepolicy = selected;
173                 flush_cache_all();
174                 set_cr(cr);
175         }
176         return 0;
177 }
178 early_param("cachepolicy", early_cachepolicy);
179
180 static int __init early_nocache(char *__unused)
181 {
182         char *p = "buffered";
183         pr_warn("nocache is deprecated; use cachepolicy=%s\n", p);
184         early_cachepolicy(p);
185         return 0;
186 }
187 early_param("nocache", early_nocache);
188
189 static int __init early_nowrite(char *__unused)
190 {
191         char *p = "uncached";
192         pr_warn("nowb is deprecated; use cachepolicy=%s\n", p);
193         early_cachepolicy(p);
194         return 0;
195 }
196 early_param("nowb", early_nowrite);
197
198 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
199 static int __init early_ecc(char *p)
200 {
201         if (memcmp(p, "on", 2) == 0)
202                 ecc_mask = PMD_PROTECTION;
203         else if (memcmp(p, "off", 3) == 0)
204                 ecc_mask = 0;
205         return 0;
206 }
207 early_param("ecc", early_ecc);
208 #endif
209
210 #else /* ifdef CONFIG_CPU_CP15 */
211
212 static int __init early_cachepolicy(char *p)
213 {
214         pr_warn("cachepolicy kernel parameter not supported without cp15\n");
215 }
216 early_param("cachepolicy", early_cachepolicy);
217
218 static int __init noalign_setup(char *__unused)
219 {
220         pr_warn("noalign kernel parameter not supported without cp15\n");
221 }
222 __setup("noalign", noalign_setup);
223
224 #endif /* ifdef CONFIG_CPU_CP15 / else */
225
226 #define PROT_PTE_DEVICE         L_PTE_PRESENT|L_PTE_YOUNG|L_PTE_DIRTY|L_PTE_XN
227 #define PROT_PTE_S2_DEVICE      PROT_PTE_DEVICE
228 #define PROT_SECT_DEVICE        PMD_TYPE_SECT|PMD_SECT_AP_WRITE
229
230 static struct mem_type mem_types[] __ro_after_init = {
231         [MT_DEVICE] = {           /* Strongly ordered / ARMv6 shared device */
232                 .prot_pte       = PROT_PTE_DEVICE | L_PTE_MT_DEV_SHARED |
233                                   L_PTE_SHARED,
234                 .prot_l1        = PMD_TYPE_TABLE,
235                 .prot_sect      = PROT_SECT_DEVICE | PMD_SECT_S,
236                 .domain         = DOMAIN_IO,
237         },
238         [MT_DEVICE_NONSHARED] = { /* ARMv6 non-shared device */
239                 .prot_pte       = PROT_PTE_DEVICE | L_PTE_MT_DEV_NONSHARED,
240                 .prot_l1        = PMD_TYPE_TABLE,
241                 .prot_sect      = PROT_SECT_DEVICE,
242                 .domain         = DOMAIN_IO,
243         },
244         [MT_DEVICE_CACHED] = {    /* ioremap_cache */
245                 .prot_pte       = PROT_PTE_DEVICE | L_PTE_MT_DEV_CACHED,
246                 .prot_l1        = PMD_TYPE_TABLE,
247                 .prot_sect      = PROT_SECT_DEVICE | PMD_SECT_WB,
248                 .domain         = DOMAIN_IO,
249         },
250         [MT_DEVICE_WC] = {      /* ioremap_wc */
251                 .prot_pte       = PROT_PTE_DEVICE | L_PTE_MT_DEV_WC,
252                 .prot_l1        = PMD_TYPE_TABLE,
253                 .prot_sect      = PROT_SECT_DEVICE,
254                 .domain         = DOMAIN_IO,
255         },
256         [MT_UNCACHED] = {
257                 .prot_pte       = PROT_PTE_DEVICE,
258                 .prot_l1        = PMD_TYPE_TABLE,
259                 .prot_sect      = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_XN,
260                 .domain         = DOMAIN_IO,
261         },
262         [MT_CACHECLEAN] = {
263                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_XN,
264                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
265         },
266 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
267         [MT_MINICLEAN] = {
268                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_XN | PMD_SECT_MINICACHE,
269                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
270         },
271 #endif
272         [MT_LOW_VECTORS] = {
273                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
274                                 L_PTE_RDONLY,
275                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
276                 .domain    = DOMAIN_VECTORS,
277         },
278         [MT_HIGH_VECTORS] = {
279                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
280                                 L_PTE_USER | L_PTE_RDONLY,
281                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
282                 .domain    = DOMAIN_VECTORS,
283         },
284         [MT_MEMORY_RWX] = {
285                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY,
286                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
287                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_AP_WRITE,
288                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
289         },
290         [MT_MEMORY_RW] = {
291                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
292                              L_PTE_XN,
293                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
294                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_AP_WRITE,
295                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
296         },
297         [MT_ROM] = {
298                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT,
299                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
300         },
301         [MT_MEMORY_RWX_NONCACHED] = {
302                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
303                                 L_PTE_MT_BUFFERABLE,
304                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
305                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_AP_WRITE,
306                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
307         },
308         [MT_MEMORY_RW_DTCM] = {
309                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
310                                 L_PTE_XN,
311                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
312                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_XN,
313                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
314         },
315         [MT_MEMORY_RWX_ITCM] = {
316                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY,
317                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
318                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
319         },
320         [MT_MEMORY_RW_SO] = {
321                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
322                                 L_PTE_MT_UNCACHED | L_PTE_XN,
323                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
324                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_AP_WRITE | PMD_SECT_S |
325                                 PMD_SECT_UNCACHED | PMD_SECT_XN,
326                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
327         },
328         [MT_MEMORY_DMA_READY] = {
329                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
330                                 L_PTE_XN,
331                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
332                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
333         },
334 };
335
336 const struct mem_type *get_mem_type(unsigned int type)
337 {
338         return type < ARRAY_SIZE(mem_types) ? &mem_types[type] : NULL;
339 }
340 EXPORT_SYMBOL(get_mem_type);
341
342 static pte_t *(*pte_offset_fixmap)(pmd_t *dir, unsigned long addr);
343
344 static pte_t bm_pte[PTRS_PER_PTE + PTE_HWTABLE_PTRS]
345         __aligned(PTE_HWTABLE_OFF + PTE_HWTABLE_SIZE) __initdata;
346
347 static pte_t * __init pte_offset_early_fixmap(pmd_t *dir, unsigned long addr)
348 {
349         return &bm_pte[pte_index(addr)];
350 }
351
352 static pte_t *pte_offset_late_fixmap(pmd_t *dir, unsigned long addr)
353 {
354         return pte_offset_kernel(dir, addr);
355 }
356
357 static inline pmd_t * __init fixmap_pmd(unsigned long addr)
358 {
359         return pmd_off_k(addr);
360 }
361
362 void __init early_fixmap_init(void)
363 {
364         pmd_t *pmd;
365
366         /*
367          * The early fixmap range spans multiple pmds, for which
368          * we are not prepared:
369          */
370         BUILD_BUG_ON((__fix_to_virt(__end_of_early_ioremap_region) >> PMD_SHIFT)
371                      != FIXADDR_TOP >> PMD_SHIFT);
372
373         pmd = fixmap_pmd(FIXADDR_TOP);
374         pmd_populate_kernel(&init_mm, pmd, bm_pte);
375
376         pte_offset_fixmap = pte_offset_early_fixmap;
377 }
378
379 /*
380  * To avoid TLB flush broadcasts, this uses local_flush_tlb_kernel_range().
381  * As a result, this can only be called with preemption disabled, as under
382  * stop_machine().
383  */
384 void __set_fixmap(enum fixed_addresses idx, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
385 {
386         unsigned long vaddr = __fix_to_virt(idx);
387         pte_t *pte = pte_offset_fixmap(pmd_off_k(vaddr), vaddr);
388
389         /* Make sure fixmap region does not exceed available allocation. */
390         BUILD_BUG_ON(FIXADDR_START + (__end_of_fixed_addresses * PAGE_SIZE) >
391                      FIXADDR_END);
392         BUG_ON(idx >= __end_of_fixed_addresses);
393
394         /* we only support device mappings until pgprot_kernel has been set */
395         if (WARN_ON(pgprot_val(prot) != pgprot_val(FIXMAP_PAGE_IO) &&
396                     pgprot_val(pgprot_kernel) == 0))
397                 return;
398
399         if (pgprot_val(prot))
400                 set_pte_at(NULL, vaddr, pte,
401                         pfn_pte(phys >> PAGE_SHIFT, prot));
402         else
403                 pte_clear(NULL, vaddr, pte);
404         local_flush_tlb_kernel_range(vaddr, vaddr + PAGE_SIZE);
405 }
406
407 /*
408  * Adjust the PMD section entries according to the CPU in use.
409  */
410 static void __init build_mem_type_table(void)
411 {
412         struct cachepolicy *cp;
413         unsigned int cr = get_cr();
414         pteval_t user_pgprot, kern_pgprot, vecs_pgprot;
415         int cpu_arch = cpu_architecture();
416         int i;
417
418         if (cpu_arch < CPU_ARCH_ARMv6) {
419 #if defined(CONFIG_CPU_DCACHE_DISABLE)
420                 if (cachepolicy > CPOLICY_BUFFERED)
421                         cachepolicy = CPOLICY_BUFFERED;
422 #elif defined(CONFIG_CPU_DCACHE_WRITETHROUGH)
423                 if (cachepolicy > CPOLICY_WRITETHROUGH)
424                         cachepolicy = CPOLICY_WRITETHROUGH;
425 #endif
426         }
427         if (cpu_arch < CPU_ARCH_ARMv5) {
428                 if (cachepolicy >= CPOLICY_WRITEALLOC)
429                         cachepolicy = CPOLICY_WRITEBACK;
430                 ecc_mask = 0;
431         }
432
433         if (is_smp()) {
434                 if (cachepolicy != CPOLICY_WRITEALLOC) {
435                         pr_warn("Forcing write-allocate cache policy for SMP\n");
436                         cachepolicy = CPOLICY_WRITEALLOC;
437                 }
438                 if (!(initial_pmd_value & PMD_SECT_S)) {
439                         pr_warn("Forcing shared mappings for SMP\n");
440                         initial_pmd_value |= PMD_SECT_S;
441                 }
442         }
443
444         /*
445          * Strip out features not present on earlier architectures.
446          * Pre-ARMv5 CPUs don't have TEX bits.  Pre-ARMv6 CPUs or those
447          * without extended page tables don't have the 'Shared' bit.
448          */
449         if (cpu_arch < CPU_ARCH_ARMv5)
450                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mem_types); i++)
451                         mem_types[i].prot_sect &= ~PMD_SECT_TEX(7);
452         if ((cpu_arch < CPU_ARCH_ARMv6 || !(cr & CR_XP)) && !cpu_is_xsc3())
453                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mem_types); i++)
454                         mem_types[i].prot_sect &= ~PMD_SECT_S;
455
456         /*
457          * ARMv5 and lower, bit 4 must be set for page tables (was: cache
458          * "update-able on write" bit on ARM610).  However, Xscale and
459          * Xscale3 require this bit to be cleared.
460          */
461         if (cpu_is_xscale_family()) {
462                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mem_types); i++) {
463                         mem_types[i].prot_sect &= ~PMD_BIT4;
464                         mem_types[i].prot_l1 &= ~PMD_BIT4;
465                 }
466         } else if (cpu_arch < CPU_ARCH_ARMv6) {
467                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mem_types); i++) {
468                         if (mem_types[i].prot_l1)
469                                 mem_types[i].prot_l1 |= PMD_BIT4;
470                         if (mem_types[i].prot_sect)
471                                 mem_types[i].prot_sect |= PMD_BIT4;
472                 }
473         }
474
475         /*
476          * Mark the device areas according to the CPU/architecture.
477          */
478         if (cpu_is_xsc3() || (cpu_arch >= CPU_ARCH_ARMv6 && (cr & CR_XP))) {
479                 if (!cpu_is_xsc3()) {
480                         /*
481                          * Mark device regions on ARMv6+ as execute-never
482                          * to prevent speculative instruction fetches.
483                          */
484                         mem_types[MT_DEVICE].prot_sect |= PMD_SECT_XN;
485                         mem_types[MT_DEVICE_NONSHARED].prot_sect |= PMD_SECT_XN;
486                         mem_types[MT_DEVICE_CACHED].prot_sect |= PMD_SECT_XN;
487                         mem_types[MT_DEVICE_WC].prot_sect |= PMD_SECT_XN;
488
489                         /* Also setup NX memory mapping */
490                         mem_types[MT_MEMORY_RW].prot_sect |= PMD_SECT_XN;
491                 }
492                 if (cpu_arch >= CPU_ARCH_ARMv7 && (cr & CR_TRE)) {
493                         /*
494                          * For ARMv7 with TEX remapping,
495                          * - shared device is SXCB=1100
496                          * - nonshared device is SXCB=0100
497                          * - write combine device mem is SXCB=0001
498                          * (Uncached Normal memory)
499                          */
500                         mem_types[MT_DEVICE].prot_sect |= PMD_SECT_TEX(1);
501                         mem_types[MT_DEVICE_NONSHARED].prot_sect |= PMD_SECT_TEX(1);
502                         mem_types[MT_DEVICE_WC].prot_sect |= PMD_SECT_BUFFERABLE;
503                 } else if (cpu_is_xsc3()) {
504                         /*
505                          * For Xscale3,
506                          * - shared device is TEXCB=00101
507                          * - nonshared device is TEXCB=01000
508                          * - write combine device mem is TEXCB=00100
509                          * (Inner/Outer Uncacheable in xsc3 parlance)
510                          */
511                         mem_types[MT_DEVICE].prot_sect |= PMD_SECT_TEX(1) | PMD_SECT_BUFFERED;
512                         mem_types[MT_DEVICE_NONSHARED].prot_sect |= PMD_SECT_TEX(2);
513                         mem_types[MT_DEVICE_WC].prot_sect |= PMD_SECT_TEX(1);
514                 } else {
515                         /*
516                          * For ARMv6 and ARMv7 without TEX remapping,
517                          * - shared device is TEXCB=00001
518                          * - nonshared device is TEXCB=01000
519                          * - write combine device mem is TEXCB=00100
520                          * (Uncached Normal in ARMv6 parlance).
521                          */
522                         mem_types[MT_DEVICE].prot_sect |= PMD_SECT_BUFFERED;
523                         mem_types[MT_DEVICE_NONSHARED].prot_sect |= PMD_SECT_TEX(2);
524                         mem_types[MT_DEVICE_WC].prot_sect |= PMD_SECT_TEX(1);
525                 }
526         } else {
527                 /*
528                  * On others, write combining is "Uncached/Buffered"
529                  */
530                 mem_types[MT_DEVICE_WC].prot_sect |= PMD_SECT_BUFFERABLE;
531         }
532
533         /*
534          * Now deal with the memory-type mappings
535          */
536         cp = &cache_policies[cachepolicy];
537         vecs_pgprot = kern_pgprot = user_pgprot = cp->pte;
538
539 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
540         /*
541          * We don't use domains on ARMv6 (since this causes problems with
542          * v6/v7 kernels), so we must use a separate memory type for user
543          * r/o, kernel r/w to map the vectors page.
544          */
545         if (cpu_arch == CPU_ARCH_ARMv6)
546                 vecs_pgprot |= L_PTE_MT_VECTORS;
547
548         /*
549          * Check is it with support for the PXN bit
550          * in the Short-descriptor translation table format descriptors.
551          */
552         if (cpu_arch == CPU_ARCH_ARMv7 &&
553                 (read_cpuid_ext(CPUID_EXT_MMFR0) & 0xF) >= 4) {
554                 user_pmd_table |= PMD_PXNTABLE;
555         }
556 #endif
557
558         /*
559          * ARMv6 and above have extended page tables.
560          */
561         if (cpu_arch >= CPU_ARCH_ARMv6 && (cr & CR_XP)) {
562 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
563                 /*
564                  * Mark cache clean areas and XIP ROM read only
565                  * from SVC mode and no access from userspace.
566                  */
567                 mem_types[MT_ROM].prot_sect |= PMD_SECT_APX|PMD_SECT_AP_WRITE;
568                 mem_types[MT_MINICLEAN].prot_sect |= PMD_SECT_APX|PMD_SECT_AP_WRITE;
569                 mem_types[MT_CACHECLEAN].prot_sect |= PMD_SECT_APX|PMD_SECT_AP_WRITE;
570 #endif
571
572                 /*
573                  * If the initial page tables were created with the S bit
574                  * set, then we need to do the same here for the same
575                  * reasons given in early_cachepolicy().
576                  */
577                 if (initial_pmd_value & PMD_SECT_S) {
578                         user_pgprot |= L_PTE_SHARED;
579                         kern_pgprot |= L_PTE_SHARED;
580                         vecs_pgprot |= L_PTE_SHARED;
581                         mem_types[MT_DEVICE_WC].prot_sect |= PMD_SECT_S;
582                         mem_types[MT_DEVICE_WC].prot_pte |= L_PTE_SHARED;
583                         mem_types[MT_DEVICE_CACHED].prot_sect |= PMD_SECT_S;
584                         mem_types[MT_DEVICE_CACHED].prot_pte |= L_PTE_SHARED;
585                         mem_types[MT_MEMORY_RWX].prot_sect |= PMD_SECT_S;
586                         mem_types[MT_MEMORY_RWX].prot_pte |= L_PTE_SHARED;
587                         mem_types[MT_MEMORY_RW].prot_sect |= PMD_SECT_S;
588                         mem_types[MT_MEMORY_RW].prot_pte |= L_PTE_SHARED;
589                         mem_types[MT_MEMORY_DMA_READY].prot_pte |= L_PTE_SHARED;
590                         mem_types[MT_MEMORY_RWX_NONCACHED].prot_sect |= PMD_SECT_S;
591                         mem_types[MT_MEMORY_RWX_NONCACHED].prot_pte |= L_PTE_SHARED;
592                 }
593         }
594
595         /*
596          * Non-cacheable Normal - intended for memory areas that must
597          * not cause dirty cache line writebacks when used
598          */
599         if (cpu_arch >= CPU_ARCH_ARMv6) {
600                 if (cpu_arch >= CPU_ARCH_ARMv7 && (cr & CR_TRE)) {
601                         /* Non-cacheable Normal is XCB = 001 */
602                         mem_types[MT_MEMORY_RWX_NONCACHED].prot_sect |=
603                                 PMD_SECT_BUFFERED;
604                 } else {
605                         /* For both ARMv6 and non-TEX-remapping ARMv7 */
606                         mem_types[MT_MEMORY_RWX_NONCACHED].prot_sect |=
607                                 PMD_SECT_TEX(1);
608                 }
609         } else {
610                 mem_types[MT_MEMORY_RWX_NONCACHED].prot_sect |= PMD_SECT_BUFFERABLE;
611         }
612
613 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
614         /*
615          * Do not generate access flag faults for the kernel mappings.
616          */
617         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mem_types); i++) {
618                 mem_types[i].prot_pte |= PTE_EXT_AF;
619                 if (mem_types[i].prot_sect)
620                         mem_types[i].prot_sect |= PMD_SECT_AF;
621         }
622         kern_pgprot |= PTE_EXT_AF;
623         vecs_pgprot |= PTE_EXT_AF;
624
625         /*
626          * Set PXN for user mappings
627          */
628         user_pgprot |= PTE_EXT_PXN;
629 #endif
630
631         for (i = 0; i < 16; i++) {
632                 pteval_t v = pgprot_val(protection_map[i]);
633                 protection_map[i] = __pgprot(v | user_pgprot);
634         }
635
636         mem_types[MT_LOW_VECTORS].prot_pte |= vecs_pgprot;
637         mem_types[MT_HIGH_VECTORS].prot_pte |= vecs_pgprot;
638
639         pgprot_user   = __pgprot(L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | user_pgprot);
640         pgprot_kernel = __pgprot(L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG |
641                                  L_PTE_DIRTY | kern_pgprot);
642
643         mem_types[MT_LOW_VECTORS].prot_l1 |= ecc_mask;
644         mem_types[MT_HIGH_VECTORS].prot_l1 |= ecc_mask;
645         mem_types[MT_MEMORY_RWX].prot_sect |= ecc_mask | cp->pmd;
646         mem_types[MT_MEMORY_RWX].prot_pte |= kern_pgprot;
647         mem_types[MT_MEMORY_RW].prot_sect |= ecc_mask | cp->pmd;
648         mem_types[MT_MEMORY_RW].prot_pte |= kern_pgprot;
649         mem_types[MT_MEMORY_DMA_READY].prot_pte |= kern_pgprot;
650         mem_types[MT_MEMORY_RWX_NONCACHED].prot_sect |= ecc_mask;
651         mem_types[MT_ROM].prot_sect |= cp->pmd;
652
653         switch (cp->pmd) {
654         case PMD_SECT_WT:
655                 mem_types[MT_CACHECLEAN].prot_sect |= PMD_SECT_WT;
656                 break;
657         case PMD_SECT_WB:
658         case PMD_SECT_WBWA:
659                 mem_types[MT_CACHECLEAN].prot_sect |= PMD_SECT_WB;
660                 break;
661         }
662         pr_info("Memory policy: %sData cache %s\n",
663                 ecc_mask ? "ECC enabled, " : "", cp->policy);
664
665         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mem_types); i++) {
666                 struct mem_type *t = &mem_types[i];
667                 if (t->prot_l1)
668                         t->prot_l1 |= PMD_DOMAIN(t->domain);
669                 if (t->prot_sect)
670                         t->prot_sect |= PMD_DOMAIN(t->domain);
671         }
672 }
673
674 #ifdef CONFIG_ARM_DMA_MEM_BUFFERABLE
675 pgprot_t phys_mem_access_prot(struct file *file, unsigned long pfn,
676                               unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
677 {
678         if (!pfn_valid(pfn))
679                 return pgprot_noncached(vma_prot);
680         else if (file->f_flags & O_SYNC)
681                 return pgprot_writecombine(vma_prot);
682         return vma_prot;
683 }
684 EXPORT_SYMBOL(phys_mem_access_prot);
685 #endif
686
687 #define vectors_base()  (vectors_high() ? 0xffff0000 : 0)
688
689 static void __init *early_alloc(unsigned long sz)
690 {
691         void *ptr = memblock_alloc(sz, sz);
692
693         if (!ptr)
694                 panic("%s: Failed to allocate %lu bytes align=0x%lx\n",
695                       __func__, sz, sz);
696
697         return ptr;
698 }
699
700 static void *__init late_alloc(unsigned long sz)
701 {
702         void *ptr = (void *)__get_free_pages(GFP_PGTABLE_KERNEL, get_order(sz));
703
704         if (!ptr || !pgtable_pte_page_ctor(virt_to_page(ptr)))
705                 BUG();
706         return ptr;
707 }
708
709 static pte_t * __init arm_pte_alloc(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
710                                 unsigned long prot,
711                                 void *(*alloc)(unsigned long sz))
712 {
713         if (pmd_none(*pmd)) {
714                 pte_t *pte = alloc(PTE_HWTABLE_OFF + PTE_HWTABLE_SIZE);
715                 __pmd_populate(pmd, __pa(pte), prot);
716         }
717         BUG_ON(pmd_bad(*pmd));
718         return pte_offset_kernel(pmd, addr);
719 }
720
721 static pte_t * __init early_pte_alloc(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
722                                       unsigned long prot)
723 {
724         return arm_pte_alloc(pmd, addr, prot, early_alloc);
725 }
726
727 static void __init alloc_init_pte(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
728                                   unsigned long end, unsigned long pfn,
729                                   const struct mem_type *type,
730                                   void *(*alloc)(unsigned long sz),
731                                   bool ng)
732 {
733         pte_t *pte = arm_pte_alloc(pmd, addr, type->prot_l1, alloc);
734         do {
735                 set_pte_ext(pte, pfn_pte(pfn, __pgprot(type->prot_pte)),
736                             ng ? PTE_EXT_NG : 0);
737                 pfn++;
738         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
739 }
740
741 static void __init __map_init_section(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
742                         unsigned long end, phys_addr_t phys,
743                         const struct mem_type *type, bool ng)
744 {
745         pmd_t *p = pmd;
746
747 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
748         /*
749          * In classic MMU format, puds and pmds are folded in to
750          * the pgds. pmd_offset gives the PGD entry. PGDs refer to a
751          * group of L1 entries making up one logical pointer to
752          * an L2 table (2MB), where as PMDs refer to the individual
753          * L1 entries (1MB). Hence increment to get the correct
754          * offset for odd 1MB sections.
755          * (See arch/arm/include/asm/pgtable-2level.h)
756          */
757         if (addr & SECTION_SIZE)
758                 pmd++;
759 #endif
760         do {
761                 *pmd = __pmd(phys | type->prot_sect | (ng ? PMD_SECT_nG : 0));
762                 phys += SECTION_SIZE;
763         } while (pmd++, addr += SECTION_SIZE, addr != end);
764
765         flush_pmd_entry(p);
766 }
767
768 static void __init alloc_init_pmd(pud_t *pud, unsigned long addr,
769                                       unsigned long end, phys_addr_t phys,
770                                       const struct mem_type *type,
771                                       void *(*alloc)(unsigned long sz), bool ng)
772 {
773         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
774         unsigned long next;
775
776         do {
777                 /*
778                  * With LPAE, we must loop over to map
779                  * all the pmds for the given range.
780                  */
781                 next = pmd_addr_end(addr, end);
782
783                 /*
784                  * Try a section mapping - addr, next and phys must all be
785                  * aligned to a section boundary.
786                  */
787                 if (type->prot_sect &&
788                                 ((addr | next | phys) & ~SECTION_MASK) == 0) {
789                         __map_init_section(pmd, addr, next, phys, type, ng);
790                 } else {
791                         alloc_init_pte(pmd, addr, next,
792                                        __phys_to_pfn(phys), type, alloc, ng);
793                 }
794
795                 phys += next - addr;
796
797         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
798 }
799
800 static void __init alloc_init_pud(p4d_t *p4d, unsigned long addr,
801                                   unsigned long end, phys_addr_t phys,
802                                   const struct mem_type *type,
803                                   void *(*alloc)(unsigned long sz), bool ng)
804 {
805         pud_t *pud = pud_offset(p4d, addr);
806         unsigned long next;
807
808         do {
809                 next = pud_addr_end(addr, end);
810                 alloc_init_pmd(pud, addr, next, phys, type, alloc, ng);
811                 phys += next - addr;
812         } while (pud++, addr = next, addr != end);
813 }
814
815 static void __init alloc_init_p4d(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
816                                   unsigned long end, phys_addr_t phys,
817                                   const struct mem_type *type,
818                                   void *(*alloc)(unsigned long sz), bool ng)
819 {
820         p4d_t *p4d = p4d_offset(pgd, addr);
821         unsigned long next;
822
823         do {
824                 next = p4d_addr_end(addr, end);
825                 alloc_init_pud(p4d, addr, next, phys, type, alloc, ng);
826                 phys += next - addr;
827         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
828 }
829
830 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
831 static void __init create_36bit_mapping(struct mm_struct *mm,
832                                         struct map_desc *md,
833                                         const struct mem_type *type,
834                                         bool ng)
835 {
836         unsigned long addr, length, end;
837         phys_addr_t phys;
838         pgd_t *pgd;
839
840         addr = md->virtual;
841         phys = __pfn_to_phys(md->pfn);
842         length = PAGE_ALIGN(md->length);
843
844         if (!(cpu_architecture() >= CPU_ARCH_ARMv6 || cpu_is_xsc3())) {
845                 pr_err("MM: CPU does not support supersection mapping for 0x%08llx at 0x%08lx\n",
846                        (long long)__pfn_to_phys((u64)md->pfn), addr);
847                 return;
848         }
849
850         /* N.B. ARMv6 supersections are only defined to work with domain 0.
851          *      Since domain assignments can in fact be arbitrary, the
852          *      'domain == 0' check below is required to insure that ARMv6
853          *      supersections are only allocated for domain 0 regardless
854          *      of the actual domain assignments in use.
855          */
856         if (type->domain) {
857                 pr_err("MM: invalid domain in supersection mapping for 0x%08llx at 0x%08lx\n",
858                        (long long)__pfn_to_phys((u64)md->pfn), addr);
859                 return;
860         }
861
862         if ((addr | length | __pfn_to_phys(md->pfn)) & ~SUPERSECTION_MASK) {
863                 pr_err("MM: cannot create mapping for 0x%08llx at 0x%08lx invalid alignment\n",
864                        (long long)__pfn_to_phys((u64)md->pfn), addr);
865                 return;
866         }
867
868         /*
869          * Shift bits [35:32] of address into bits [23:20] of PMD
870          * (See ARMv6 spec).
871          */
872         phys |= (((md->pfn >> (32 - PAGE_SHIFT)) & 0xF) << 20);
873
874         pgd = pgd_offset(mm, addr);
875         end = addr + length;
876         do {
877                 p4d_t *p4d = p4d_offset(pgd, addr);
878                 pud_t *pud = pud_offset(p4d, addr);
879                 pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
880                 int i;
881
882                 for (i = 0; i < 16; i++)
883                         *pmd++ = __pmd(phys | type->prot_sect | PMD_SECT_SUPER |
884                                        (ng ? PMD_SECT_nG : 0));
885
886                 addr += SUPERSECTION_SIZE;
887                 phys += SUPERSECTION_SIZE;
888                 pgd += SUPERSECTION_SIZE >> PGDIR_SHIFT;
889         } while (addr != end);
890 }
891 #endif  /* !CONFIG_ARM_LPAE */
892
893 static void __init __create_mapping(struct mm_struct *mm, struct map_desc *md,
894                                     void *(*alloc)(unsigned long sz),
895                                     bool ng)
896 {
897         unsigned long addr, length, end;
898         phys_addr_t phys;
899         const struct mem_type *type;
900         pgd_t *pgd;
901
902         type = &mem_types[md->type];
903
904 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
905         /*
906          * Catch 36-bit addresses
907          */
908         if (md->pfn >= 0x100000) {
909                 create_36bit_mapping(mm, md, type, ng);
910                 return;
911         }
912 #endif
913
914         addr = md->virtual & PAGE_MASK;
915         phys = __pfn_to_phys(md->pfn);
916         length = PAGE_ALIGN(md->length + (md->virtual & ~PAGE_MASK));
917
918         if (type->prot_l1 == 0 && ((addr | phys | length) & ~SECTION_MASK)) {
919                 pr_warn("BUG: map for 0x%08llx at 0x%08lx can not be mapped using pages, ignoring.\n",
920                         (long long)__pfn_to_phys(md->pfn), addr);
921                 return;
922         }
923
924         pgd = pgd_offset(mm, addr);
925         end = addr + length;
926         do {
927                 unsigned long next = pgd_addr_end(addr, end);
928
929                 alloc_init_p4d(pgd, addr, next, phys, type, alloc, ng);
930
931                 phys += next - addr;
932                 addr = next;
933         } while (pgd++, addr != end);
934 }
935
936 /*
937  * Create the page directory entries and any necessary
938  * page tables for the mapping specified by `md'.  We
939  * are able to cope here with varying sizes and address
940  * offsets, and we take full advantage of sections and
941  * supersections.
942  */
943 static void __init create_mapping(struct map_desc *md)
944 {
945         if (md->virtual != vectors_base() && md->virtual < TASK_SIZE) {
946                 pr_warn("BUG: not creating mapping for 0x%08llx at 0x%08lx in user region\n",
947                         (long long)__pfn_to_phys((u64)md->pfn), md->virtual);
948                 return;
949         }
950
951         if ((md->type == MT_DEVICE || md->type == MT_ROM) &&
952             md->virtual >= PAGE_OFFSET && md->virtual < FIXADDR_START &&
953             (md->virtual < VMALLOC_START || md->virtual >= VMALLOC_END)) {
954                 pr_warn("BUG: mapping for 0x%08llx at 0x%08lx out of vmalloc space\n",
955                         (long long)__pfn_to_phys((u64)md->pfn), md->virtual);
956         }
957
958         __create_mapping(&init_mm, md, early_alloc, false);
959 }
960
961 void __init create_mapping_late(struct mm_struct *mm, struct map_desc *md,
962                                 bool ng)
963 {
964 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
965         p4d_t *p4d;
966         pud_t *pud;
967
968         p4d = p4d_alloc(mm, pgd_offset(mm, md->virtual), md->virtual);
969         if (!WARN_ON(!p4d))
970                 return;
971         pud = pud_alloc(mm, p4d, md->virtual);
972         if (WARN_ON(!pud))
973                 return;
974         pmd_alloc(mm, pud, 0);
975 #endif
976         __create_mapping(mm, md, late_alloc, ng);
977 }
978
979 /*
980  * Create the architecture specific mappings
981  */
982 void __init iotable_init(struct map_desc *io_desc, int nr)
983 {
984         struct map_desc *md;
985         struct vm_struct *vm;
986         struct static_vm *svm;
987
988         if (!nr)
989                 return;
990
991         svm = memblock_alloc(sizeof(*svm) * nr, __alignof__(*svm));
992         if (!svm)
993                 panic("%s: Failed to allocate %zu bytes align=0x%zx\n",
994                       __func__, sizeof(*svm) * nr, __alignof__(*svm));
995
996         for (md = io_desc; nr; md++, nr--) {
997                 create_mapping(md);
998
999                 vm = &svm->vm;
1000                 vm->addr = (void *)(md->virtual & PAGE_MASK);
1001                 vm->size = PAGE_ALIGN(md->length + (md->virtual & ~PAGE_MASK));
1002                 vm->phys_addr = __pfn_to_phys(md->pfn);
1003                 vm->flags = VM_IOREMAP | VM_ARM_STATIC_MAPPING;
1004                 vm->flags |= VM_ARM_MTYPE(md->type);
1005                 vm->caller = iotable_init;
1006                 add_static_vm_early(svm++);
1007         }
1008 }
1009
1010 void __init vm_reserve_area_early(unsigned long addr, unsigned long size,
1011                                   void *caller)
1012 {
1013         struct vm_struct *vm;
1014         struct static_vm *svm;
1015
1016         svm = memblock_alloc(sizeof(*svm), __alignof__(*svm));
1017         if (!svm)
1018                 panic("%s: Failed to allocate %zu bytes align=0x%zx\n",
1019                       __func__, sizeof(*svm), __alignof__(*svm));
1020
1021         vm = &svm->vm;
1022         vm->addr = (void *)addr;
1023         vm->size = size;
1024         vm->flags = VM_IOREMAP | VM_ARM_EMPTY_MAPPING;
1025         vm->caller = caller;
1026         add_static_vm_early(svm);
1027 }
1028
1029 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
1030
1031 /*
1032  * The Linux PMD is made of two consecutive section entries covering 2MB
1033  * (see definition in include/asm/pgtable-2level.h).  However a call to
1034  * create_mapping() may optimize static mappings by using individual
1035  * 1MB section mappings.  This leaves the actual PMD potentially half
1036  * initialized if the top or bottom section entry isn't used, leaving it
1037  * open to problems if a subsequent ioremap() or vmalloc() tries to use
1038  * the virtual space left free by that unused section entry.
1039  *
1040  * Let's avoid the issue by inserting dummy vm entries covering the unused
1041  * PMD halves once the static mappings are in place.
1042  */
1043
1044 static void __init pmd_empty_section_gap(unsigned long addr)
1045 {
1046         vm_reserve_area_early(addr, SECTION_SIZE, pmd_empty_section_gap);
1047 }
1048
1049 static void __init fill_pmd_gaps(void)
1050 {
1051         struct static_vm *svm;
1052         struct vm_struct *vm;
1053         unsigned long addr, next = 0;
1054         pmd_t *pmd;
1055
1056         list_for_each_entry(svm, &static_vmlist, list) {
1057                 vm = &svm->vm;
1058                 addr = (unsigned long)vm->addr;
1059                 if (addr < next)
1060                         continue;
1061
1062                 /*
1063                  * Check if this vm starts on an odd section boundary.
1064                  * If so and the first section entry for this PMD is free
1065                  * then we block the corresponding virtual address.
1066                  */
1067                 if ((addr & ~PMD_MASK) == SECTION_SIZE) {
1068                         pmd = pmd_off_k(addr);
1069                         if (pmd_none(*pmd))
1070                                 pmd_empty_section_gap(addr & PMD_MASK);
1071                 }
1072
1073                 /*
1074                  * Then check if this vm ends on an odd section boundary.
1075                  * If so and the second section entry for this PMD is empty
1076                  * then we block the corresponding virtual address.
1077                  */
1078                 addr += vm->size;
1079                 if ((addr & ~PMD_MASK) == SECTION_SIZE) {
1080                         pmd = pmd_off_k(addr) + 1;
1081                         if (pmd_none(*pmd))
1082                                 pmd_empty_section_gap(addr);
1083                 }
1084
1085                 /* no need to look at any vm entry until we hit the next PMD */
1086                 next = (addr + PMD_SIZE - 1) & PMD_MASK;
1087         }
1088 }
1089
1090 #else
1091 #define fill_pmd_gaps() do { } while (0)
1092 #endif
1093
1094 #if defined(CONFIG_PCI) && !defined(CONFIG_NEED_MACH_IO_H)
1095 static void __init pci_reserve_io(void)
1096 {
1097         struct static_vm *svm;
1098
1099         svm = find_static_vm_vaddr((void *)PCI_IO_VIRT_BASE);
1100         if (svm)
1101                 return;
1102
1103         vm_reserve_area_early(PCI_IO_VIRT_BASE, SZ_2M, pci_reserve_io);
1104 }
1105 #else
1106 #define pci_reserve_io() do { } while (0)
1107 #endif
1108
1109 #ifdef CONFIG_DEBUG_LL
1110 void __init debug_ll_io_init(void)
1111 {
1112         struct map_desc map;
1113
1114         debug_ll_addr(&map.pfn, &map.virtual);
1115         if (!map.pfn || !map.virtual)
1116                 return;
1117         map.pfn = __phys_to_pfn(map.pfn);
1118         map.virtual &= PAGE_MASK;
1119         map.length = PAGE_SIZE;
1120         map.type = MT_DEVICE;
1121         iotable_init(&map, 1);
1122 }
1123 #endif
1124
1125 static void * __initdata vmalloc_min =
1126         (void *)(VMALLOC_END - (240 << 20) - VMALLOC_OFFSET);
1127
1128 /*
1129  * vmalloc=size forces the vmalloc area to be exactly 'size'
1130  * bytes. This can be used to increase (or decrease) the vmalloc
1131  * area - the default is 240m.
1132  */
1133 static int __init early_vmalloc(char *arg)
1134 {
1135         unsigned long vmalloc_reserve = memparse(arg, NULL);
1136
1137         if (vmalloc_reserve < SZ_16M) {
1138                 vmalloc_reserve = SZ_16M;
1139                 pr_warn("vmalloc area too small, limiting to %luMB\n",
1140                         vmalloc_reserve >> 20);
1141         }
1142
1143         if (vmalloc_reserve > VMALLOC_END - (PAGE_OFFSET + SZ_32M)) {
1144                 vmalloc_reserve = VMALLOC_END - (PAGE_OFFSET + SZ_32M);
1145                 pr_warn("vmalloc area is too big, limiting to %luMB\n",
1146                         vmalloc_reserve >> 20);
1147         }
1148
1149         vmalloc_min = (void *)(VMALLOC_END - vmalloc_reserve);
1150         return 0;
1151 }
1152 early_param("vmalloc", early_vmalloc);
1153
1154 phys_addr_t arm_lowmem_limit __initdata = 0;
1155
1156 void __init adjust_lowmem_bounds(void)
1157 {
1158         phys_addr_t memblock_limit = 0;
1159         u64 vmalloc_limit;
1160         struct memblock_region *reg;
1161         phys_addr_t lowmem_limit = 0;
1162
1163         /*
1164          * Let's use our own (unoptimized) equivalent of __pa() that is
1165          * not affected by wrap-arounds when sizeof(phys_addr_t) == 4.
1166          * The result is used as the upper bound on physical memory address
1167          * and may itself be outside the valid range for which phys_addr_t
1168          * and therefore __pa() is defined.
1169          */
1170         vmalloc_limit = (u64)(uintptr_t)vmalloc_min - PAGE_OFFSET + PHYS_OFFSET;
1171
1172         /*
1173          * The first usable region must be PMD aligned. Mark its start
1174          * as MEMBLOCK_NOMAP if it isn't
1175          */
1176         for_each_memblock(memory, reg) {
1177                 if (!memblock_is_nomap(reg)) {
1178                         if (!IS_ALIGNED(reg->base, PMD_SIZE)) {
1179                                 phys_addr_t len;
1180
1181                                 len = round_up(reg->base, PMD_SIZE) - reg->base;
1182                                 memblock_mark_nomap(reg->base, len);
1183                         }
1184                         break;
1185                 }
1186         }
1187
1188         for_each_memblock(memory, reg) {
1189                 phys_addr_t block_start = reg->base;
1190                 phys_addr_t block_end = reg->base + reg->size;
1191
1192                 if (memblock_is_nomap(reg))
1193                         continue;
1194
1195                 if (reg->base < vmalloc_limit) {
1196                         if (block_end > lowmem_limit)
1197                                 /*
1198                                  * Compare as u64 to ensure vmalloc_limit does
1199                                  * not get truncated. block_end should always
1200                                  * fit in phys_addr_t so there should be no
1201                                  * issue with assignment.
1202                                  */
1203                                 lowmem_limit = min_t(u64,
1204                                                          vmalloc_limit,
1205                                                          block_end);
1206
1207                         /*
1208                          * Find the first non-pmd-aligned page, and point
1209                          * memblock_limit at it. This relies on rounding the
1210                          * limit down to be pmd-aligned, which happens at the
1211                          * end of this function.
1212                          *
1213                          * With this algorithm, the start or end of almost any
1214                          * bank can be non-pmd-aligned. The only exception is
1215                          * that the start of the bank 0 must be section-
1216                          * aligned, since otherwise memory would need to be
1217                          * allocated when mapping the start of bank 0, which
1218                          * occurs before any free memory is mapped.
1219                          */
1220                         if (!memblock_limit) {
1221                                 if (!IS_ALIGNED(block_start, PMD_SIZE))
1222                                         memblock_limit = block_start;
1223                                 else if (!IS_ALIGNED(block_end, PMD_SIZE))
1224                                         memblock_limit = lowmem_limit;
1225                         }
1226
1227                 }
1228         }
1229
1230         arm_lowmem_limit = lowmem_limit;
1231
1232         high_memory = __va(arm_lowmem_limit - 1) + 1;
1233
1234         if (!memblock_limit)
1235                 memblock_limit = arm_lowmem_limit;
1236
1237         /*
1238          * Round the memblock limit down to a pmd size.  This
1239          * helps to ensure that we will allocate memory from the
1240          * last full pmd, which should be mapped.
1241          */
1242         memblock_limit = round_down(memblock_limit, PMD_SIZE);
1243
1244         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HIGHMEM) || cache_is_vipt_aliasing()) {
1245                 if (memblock_end_of_DRAM() > arm_lowmem_limit) {
1246                         phys_addr_t end = memblock_end_of_DRAM();
1247
1248                         pr_notice("Ignoring RAM at %pa-%pa\n",
1249                                   &memblock_limit, &end);
1250                         pr_notice("Consider using a HIGHMEM enabled kernel.\n");
1251
1252                         memblock_remove(memblock_limit, end - memblock_limit);
1253                 }
1254         }
1255
1256         memblock_set_current_limit(memblock_limit);
1257 }
1258
1259 static inline void prepare_page_table(void)
1260 {
1261         unsigned long addr;
1262         phys_addr_t end;
1263
1264         /*
1265          * Clear out all the mappings below the kernel image.
1266          */
1267         for (addr = 0; addr < MODULES_VADDR; addr += PMD_SIZE)
1268                 pmd_clear(pmd_off_k(addr));
1269
1270 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
1271         /* The XIP kernel is mapped in the module area -- skip over it */
1272         addr = ((unsigned long)_exiprom + PMD_SIZE - 1) & PMD_MASK;
1273 #endif
1274         for ( ; addr < PAGE_OFFSET; addr += PMD_SIZE)
1275                 pmd_clear(pmd_off_k(addr));
1276
1277         /*
1278          * Find the end of the first block of lowmem.
1279          */
1280         end = memblock.memory.regions[0].base + memblock.memory.regions[0].size;
1281         if (end >= arm_lowmem_limit)
1282                 end = arm_lowmem_limit;
1283
1284         /*
1285          * Clear out all the kernel space mappings, except for the first
1286          * memory bank, up to the vmalloc region.
1287          */
1288         for (addr = __phys_to_virt(end);
1289              addr < VMALLOC_START; addr += PMD_SIZE)
1290                 pmd_clear(pmd_off_k(addr));
1291 }
1292
1293 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
1294 /* the first page is reserved for pgd */
1295 #define SWAPPER_PG_DIR_SIZE     (PAGE_SIZE + \
1296                                  PTRS_PER_PGD * PTRS_PER_PMD * sizeof(pmd_t))
1297 #else
1298 #define SWAPPER_PG_DIR_SIZE     (PTRS_PER_PGD * sizeof(pgd_t))
1299 #endif
1300
1301 /*
1302  * Reserve the special regions of memory
1303  */
1304 void __init arm_mm_memblock_reserve(void)
1305 {
1306         /*
1307          * Reserve the page tables.  These are already in use,
1308          * and can only be in node 0.
1309          */
1310         memblock_reserve(__pa(swapper_pg_dir), SWAPPER_PG_DIR_SIZE);
1311
1312 #ifdef CONFIG_SA1111
1313         /*
1314          * Because of the SA1111 DMA bug, we want to preserve our
1315          * precious DMA-able memory...
1316          */
1317         memblock_reserve(PHYS_OFFSET, __pa(swapper_pg_dir) - PHYS_OFFSET);
1318 #endif
1319 }
1320
1321 /*
1322  * Set up the device mappings.  Since we clear out the page tables for all
1323  * mappings above VMALLOC_START, except early fixmap, we might remove debug
1324  * device mappings.  This means earlycon can be used to debug this function
1325  * Any other function or debugging method which may touch any device _will_
1326  * crash the kernel.
1327  */
1328 static void __init devicemaps_init(const struct machine_desc *mdesc)
1329 {
1330         struct map_desc map;
1331         unsigned long addr;
1332         void *vectors;
1333
1334         /*
1335          * Allocate the vector page early.
1336          */
1337         vectors = early_alloc(PAGE_SIZE * 2);
1338
1339         early_trap_init(vectors);
1340
1341         /*
1342          * Clear page table except top pmd used by early fixmaps
1343          */
1344         for (addr = VMALLOC_START; addr < (FIXADDR_TOP & PMD_MASK); addr += PMD_SIZE)
1345                 pmd_clear(pmd_off_k(addr));
1346
1347         /*
1348          * Map the kernel if it is XIP.
1349          * It is always first in the modulearea.
1350          */
1351 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
1352         map.pfn = __phys_to_pfn(CONFIG_XIP_PHYS_ADDR & SECTION_MASK);
1353         map.virtual = MODULES_VADDR;
1354         map.length = ((unsigned long)_exiprom - map.virtual + ~SECTION_MASK) & SECTION_MASK;
1355         map.type = MT_ROM;
1356         create_mapping(&map);
1357 #endif
1358
1359         /*
1360          * Map the cache flushing regions.
1361          */
1362 #ifdef FLUSH_BASE
1363         map.pfn = __phys_to_pfn(FLUSH_BASE_PHYS);
1364         map.virtual = FLUSH_BASE;
1365         map.length = SZ_1M;
1366         map.type = MT_CACHECLEAN;
1367         create_mapping(&map);
1368 #endif
1369 #ifdef FLUSH_BASE_MINICACHE
1370         map.pfn = __phys_to_pfn(FLUSH_BASE_PHYS + SZ_1M);
1371         map.virtual = FLUSH_BASE_MINICACHE;
1372         map.length = SZ_1M;
1373         map.type = MT_MINICLEAN;
1374         create_mapping(&map);
1375 #endif
1376
1377         /*
1378          * Create a mapping for the machine vectors at the high-vectors
1379          * location (0xffff0000).  If we aren't using high-vectors, also
1380          * create a mapping at the low-vectors virtual address.
1381          */
1382         map.pfn = __phys_to_pfn(virt_to_phys(vectors));
1383         map.virtual = 0xffff0000;
1384         map.length = PAGE_SIZE;
1385 #ifdef CONFIG_KUSER_HELPERS
1386         map.type = MT_HIGH_VECTORS;
1387 #else
1388         map.type = MT_LOW_VECTORS;
1389 #endif
1390         create_mapping(&map);
1391
1392         if (!vectors_high()) {
1393                 map.virtual = 0;
1394                 map.length = PAGE_SIZE * 2;
1395                 map.type = MT_LOW_VECTORS;
1396                 create_mapping(&map);
1397         }
1398
1399         /* Now create a kernel read-only mapping */
1400         map.pfn += 1;
1401         map.virtual = 0xffff0000 + PAGE_SIZE;
1402         map.length = PAGE_SIZE;
1403         map.type = MT_LOW_VECTORS;
1404         create_mapping(&map);
1405
1406         /*
1407          * Ask the machine support to map in the statically mapped devices.
1408          */
1409         if (mdesc->map_io)
1410                 mdesc->map_io();
1411         else
1412                 debug_ll_io_init();
1413         fill_pmd_gaps();
1414
1415         /* Reserve fixed i/o space in VMALLOC region */
1416         pci_reserve_io();
1417
1418         /*
1419          * Finally flush the caches and tlb to ensure that we're in a
1420          * consistent state wrt the writebuffer.  This also ensures that
1421          * any write-allocated cache lines in the vector page are written
1422          * back.  After this point, we can start to touch devices again.
1423          */
1424         local_flush_tlb_all();
1425         flush_cache_all();
1426
1427         /* Enable asynchronous aborts */
1428         early_abt_enable();
1429 }
1430
1431 static void __init kmap_init(void)
1432 {
1433 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1434         pkmap_page_table = early_pte_alloc(pmd_off_k(PKMAP_BASE),
1435                 PKMAP_BASE, _PAGE_KERNEL_TABLE);
1436 #endif
1437
1438         early_pte_alloc(pmd_off_k(FIXADDR_START), FIXADDR_START,
1439                         _PAGE_KERNEL_TABLE);
1440 }
1441
1442 static void __init map_lowmem(void)
1443 {
1444         struct memblock_region *reg;
1445         phys_addr_t kernel_x_start = round_down(__pa(KERNEL_START), SECTION_SIZE);
1446         phys_addr_t kernel_x_end = round_up(__pa(__init_end), SECTION_SIZE);
1447
1448         /* Map all the lowmem memory banks. */
1449         for_each_memblock(memory, reg) {
1450                 phys_addr_t start = reg->base;
1451                 phys_addr_t end = start + reg->size;
1452                 struct map_desc map;
1453
1454                 if (memblock_is_nomap(reg))
1455                         continue;
1456
1457                 if (end > arm_lowmem_limit)
1458                         end = arm_lowmem_limit;
1459                 if (start >= end)
1460                         break;
1461
1462                 if (end < kernel_x_start) {
1463                         map.pfn = __phys_to_pfn(start);
1464                         map.virtual = __phys_to_virt(start);
1465                         map.length = end - start;
1466                         map.type = MT_MEMORY_RWX;
1467
1468                         create_mapping(&map);
1469                 } else if (start >= kernel_x_end) {
1470                         map.pfn = __phys_to_pfn(start);
1471                         map.virtual = __phys_to_virt(start);
1472                         map.length = end - start;
1473                         map.type = MT_MEMORY_RW;
1474
1475                         create_mapping(&map);
1476                 } else {
1477                         /* This better cover the entire kernel */
1478                         if (start < kernel_x_start) {
1479                                 map.pfn = __phys_to_pfn(start);
1480                                 map.virtual = __phys_to_virt(start);
1481                                 map.length = kernel_x_start - start;
1482                                 map.type = MT_MEMORY_RW;
1483
1484                                 create_mapping(&map);
1485                         }
1486
1487                         map.pfn = __phys_to_pfn(kernel_x_start);
1488                         map.virtual = __phys_to_virt(kernel_x_start);
1489                         map.length = kernel_x_end - kernel_x_start;
1490                         map.type = MT_MEMORY_RWX;
1491
1492                         create_mapping(&map);
1493
1494                         if (kernel_x_end < end) {
1495                                 map.pfn = __phys_to_pfn(kernel_x_end);
1496                                 map.virtual = __phys_to_virt(kernel_x_end);
1497                                 map.length = end - kernel_x_end;
1498                                 map.type = MT_MEMORY_RW;
1499
1500                                 create_mapping(&map);
1501                         }
1502                 }
1503         }
1504 }
1505
1506 #ifdef CONFIG_ARM_PV_FIXUP
1507 extern unsigned long __atags_pointer;
1508 typedef void pgtables_remap(long long offset, unsigned long pgd, void *bdata);
1509 pgtables_remap lpae_pgtables_remap_asm;
1510
1511 /*
1512  * early_paging_init() recreates boot time page table setup, allowing machines
1513  * to switch over to a high (>4G) address space on LPAE systems
1514  */
1515 static void __init early_paging_init(const struct machine_desc *mdesc)
1516 {
1517         pgtables_remap *lpae_pgtables_remap;
1518         unsigned long pa_pgd;
1519         unsigned int cr, ttbcr;
1520         long long offset;
1521         void *boot_data;
1522
1523         if (!mdesc->pv_fixup)
1524                 return;
1525
1526         offset = mdesc->pv_fixup();
1527         if (offset == 0)
1528                 return;
1529
1530         /*
1531          * Get the address of the remap function in the 1:1 identity
1532          * mapping setup by the early page table assembly code.  We
1533          * must get this prior to the pv update.  The following barrier
1534          * ensures that this is complete before we fixup any P:V offsets.
1535          */
1536         lpae_pgtables_remap = (pgtables_remap *)(unsigned long)__pa(lpae_pgtables_remap_asm);
1537         pa_pgd = __pa(swapper_pg_dir);
1538         boot_data = __va(__atags_pointer);
1539         barrier();
1540
1541         pr_info("Switching physical address space to 0x%08llx\n",
1542                 (u64)PHYS_OFFSET + offset);
1543
1544         /* Re-set the phys pfn offset, and the pv offset */
1545         __pv_offset += offset;
1546         __pv_phys_pfn_offset += PFN_DOWN(offset);
1547
1548         /* Run the patch stub to update the constants */
1549         fixup_pv_table(&__pv_table_begin,
1550                 (&__pv_table_end - &__pv_table_begin) << 2);
1551
1552         /*
1553          * We changing not only the virtual to physical mapping, but also
1554          * the physical addresses used to access memory.  We need to flush
1555          * all levels of cache in the system with caching disabled to
1556          * ensure that all data is written back, and nothing is prefetched
1557          * into the caches.  We also need to prevent the TLB walkers
1558          * allocating into the caches too.  Note that this is ARMv7 LPAE
1559          * specific.
1560          */
1561         cr = get_cr();
1562         set_cr(cr & ~(CR_I | CR_C));
1563         asm("mrc p15, 0, %0, c2, c0, 2" : "=r" (ttbcr));
1564         asm volatile("mcr p15, 0, %0, c2, c0, 2"
1565                 : : "r" (ttbcr & ~(3 << 8 | 3 << 10)));
1566         flush_cache_all();
1567
1568         /*
1569          * Fixup the page tables - this must be in the idmap region as
1570          * we need to disable the MMU to do this safely, and hence it
1571          * needs to be assembly.  It's fairly simple, as we're using the
1572          * temporary tables setup by the initial assembly code.
1573          */
1574         lpae_pgtables_remap(offset, pa_pgd, boot_data);
1575
1576         /* Re-enable the caches and cacheable TLB walks */
1577         asm volatile("mcr p15, 0, %0, c2, c0, 2" : : "r" (ttbcr));
1578         set_cr(cr);
1579 }
1580
1581 #else
1582
1583 static void __init early_paging_init(const struct machine_desc *mdesc)
1584 {
1585         long long offset;
1586
1587         if (!mdesc->pv_fixup)
1588                 return;
1589
1590         offset = mdesc->pv_fixup();
1591         if (offset == 0)
1592                 return;
1593
1594         pr_crit("Physical address space modification is only to support Keystone2.\n");
1595         pr_crit("Please enable ARM_LPAE and ARM_PATCH_PHYS_VIRT support to use this\n");
1596         pr_crit("feature. Your kernel may crash now, have a good day.\n");
1597         add_taint(TAINT_CPU_OUT_OF_SPEC, LOCKDEP_STILL_OK);
1598 }
1599
1600 #endif
1601
1602 static void __init early_fixmap_shutdown(void)
1603 {
1604         int i;
1605         unsigned long va = fix_to_virt(__end_of_permanent_fixed_addresses - 1);
1606
1607         pte_offset_fixmap = pte_offset_late_fixmap;
1608         pmd_clear(fixmap_pmd(va));
1609         local_flush_tlb_kernel_page(va);
1610
1611         for (i = 0; i < __end_of_permanent_fixed_addresses; i++) {
1612                 pte_t *pte;
1613                 struct map_desc map;
1614
1615                 map.virtual = fix_to_virt(i);
1616                 pte = pte_offset_early_fixmap(pmd_off_k(map.virtual), map.virtual);
1617
1618                 /* Only i/o device mappings are supported ATM */
1619                 if (pte_none(*pte) ||
1620                     (pte_val(*pte) & L_PTE_MT_MASK) != L_PTE_MT_DEV_SHARED)
1621                         continue;
1622
1623                 map.pfn = pte_pfn(*pte);
1624                 map.type = MT_DEVICE;
1625                 map.length = PAGE_SIZE;
1626
1627                 create_mapping(&map);
1628         }
1629 }
1630
1631 /*
1632  * paging_init() sets up the page tables, initialises the zone memory
1633  * maps, and sets up the zero page, bad page and bad page tables.
1634  */
1635 void __init paging_init(const struct machine_desc *mdesc)
1636 {
1637         void *zero_page;
1638
1639         prepare_page_table();
1640         map_lowmem();
1641         memblock_set_current_limit(arm_lowmem_limit);
1642         dma_contiguous_remap();
1643         early_fixmap_shutdown();
1644         devicemaps_init(mdesc);
1645         kmap_init();
1646         tcm_init();
1647
1648         top_pmd = pmd_off_k(0xffff0000);
1649
1650         /* allocate the zero page. */
1651         zero_page = early_alloc(PAGE_SIZE);
1652
1653         bootmem_init();
1654
1655         empty_zero_page = virt_to_page(zero_page);
1656         __flush_dcache_page(NULL, empty_zero_page);
1657
1658         /* Compute the virt/idmap offset, mostly for the sake of KVM */
1659         kimage_voffset = (unsigned long)&kimage_voffset - virt_to_idmap(&kimage_voffset);
1660 }
1661
1662 void __init early_mm_init(const struct machine_desc *mdesc)
1663 {
1664         build_mem_type_table();
1665         early_paging_init(mdesc);
1666 }
1667
1668 void set_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
1669                               pte_t *ptep, pte_t pteval)
1670 {
1671         unsigned long ext = 0;
1672
1673         if (addr < TASK_SIZE && pte_valid_user(pteval)) {
1674                 if (!pte_special(pteval))
1675                         __sync_icache_dcache(pteval);
1676                 ext |= PTE_EXT_NG;
1677         }
1678
1679         set_pte_ext(ptep, pteval, ext);
1680 }