Merge tag 'spi-v5.18' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/broonie/spi
[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/cachetype.h>
21 #include <asm/sections.h>
22 #include <asm/setup.h>
23 #include <asm/smp_plat.h>
24 #include <asm/tlb.h>
25 #include <asm/highmem.h>
26 #include <asm/system_info.h>
27 #include <asm/traps.h>
28 #include <asm/procinfo.h>
29 #include <asm/memory.h>
30 #include <asm/pgalloc.h>
31 #include <asm/kasan_def.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 extern unsigned long __atags_pointer;
43
44 /*
45  * empty_zero_page is a special page that is used for
46  * zero-initialized data and COW.
47  */
48 struct page *empty_zero_page;
49 EXPORT_SYMBOL(empty_zero_page);
50
51 /*
52  * The pmd table for the upper-most set of pages.
53  */
54 pmd_t *top_pmd;
55
56 pmdval_t user_pmd_table = _PAGE_USER_TABLE;
57
58 #define CPOLICY_UNCACHED        0
59 #define CPOLICY_BUFFERED        1
60 #define CPOLICY_WRITETHROUGH    2
61 #define CPOLICY_WRITEBACK       3
62 #define CPOLICY_WRITEALLOC      4
63
64 static unsigned int cachepolicy __initdata = CPOLICY_WRITEBACK;
65 static unsigned int ecc_mask __initdata = 0;
66 pgprot_t pgprot_user;
67 pgprot_t pgprot_kernel;
68
69 EXPORT_SYMBOL(pgprot_user);
70 EXPORT_SYMBOL(pgprot_kernel);
71
72 struct cachepolicy {
73         const char      policy[16];
74         unsigned int    cr_mask;
75         pmdval_t        pmd;
76         pteval_t        pte;
77 };
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         return 0;
216 }
217 early_param("cachepolicy", early_cachepolicy);
218
219 static int __init noalign_setup(char *__unused)
220 {
221         pr_warn("noalign kernel parameter not supported without cp15\n");
222         return 1;
223 }
224 __setup("noalign", noalign_setup);
225
226 #endif /* ifdef CONFIG_CPU_CP15 / else */
227
228 #define PROT_PTE_DEVICE         L_PTE_PRESENT|L_PTE_YOUNG|L_PTE_DIRTY|L_PTE_XN
229 #define PROT_PTE_S2_DEVICE      PROT_PTE_DEVICE
230 #define PROT_SECT_DEVICE        PMD_TYPE_SECT|PMD_SECT_AP_WRITE
231
232 static struct mem_type mem_types[] __ro_after_init = {
233         [MT_DEVICE] = {           /* Strongly ordered / ARMv6 shared device */
234                 .prot_pte       = PROT_PTE_DEVICE | L_PTE_MT_DEV_SHARED |
235                                   L_PTE_SHARED,
236                 .prot_l1        = PMD_TYPE_TABLE,
237                 .prot_sect      = PROT_SECT_DEVICE | PMD_SECT_S,
238                 .domain         = DOMAIN_IO,
239         },
240         [MT_DEVICE_NONSHARED] = { /* ARMv6 non-shared device */
241                 .prot_pte       = PROT_PTE_DEVICE | L_PTE_MT_DEV_NONSHARED,
242                 .prot_l1        = PMD_TYPE_TABLE,
243                 .prot_sect      = PROT_SECT_DEVICE,
244                 .domain         = DOMAIN_IO,
245         },
246         [MT_DEVICE_CACHED] = {    /* ioremap_cache */
247                 .prot_pte       = PROT_PTE_DEVICE | L_PTE_MT_DEV_CACHED,
248                 .prot_l1        = PMD_TYPE_TABLE,
249                 .prot_sect      = PROT_SECT_DEVICE | PMD_SECT_WB,
250                 .domain         = DOMAIN_IO,
251         },
252         [MT_DEVICE_WC] = {      /* ioremap_wc */
253                 .prot_pte       = PROT_PTE_DEVICE | L_PTE_MT_DEV_WC,
254                 .prot_l1        = PMD_TYPE_TABLE,
255                 .prot_sect      = PROT_SECT_DEVICE,
256                 .domain         = DOMAIN_IO,
257         },
258         [MT_UNCACHED] = {
259                 .prot_pte       = PROT_PTE_DEVICE,
260                 .prot_l1        = PMD_TYPE_TABLE,
261                 .prot_sect      = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_XN,
262                 .domain         = DOMAIN_IO,
263         },
264         [MT_CACHECLEAN] = {
265                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_XN,
266                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
267         },
268 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
269         [MT_MINICLEAN] = {
270                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_XN | PMD_SECT_MINICACHE,
271                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
272         },
273 #endif
274         [MT_LOW_VECTORS] = {
275                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
276                                 L_PTE_RDONLY,
277                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
278                 .domain    = DOMAIN_VECTORS,
279         },
280         [MT_HIGH_VECTORS] = {
281                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
282                                 L_PTE_USER | L_PTE_RDONLY,
283                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
284                 .domain    = DOMAIN_VECTORS,
285         },
286         [MT_MEMORY_RWX] = {
287                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY,
288                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
289                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_AP_WRITE,
290                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
291         },
292         [MT_MEMORY_RW] = {
293                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
294                              L_PTE_XN,
295                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
296                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_AP_WRITE,
297                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
298         },
299         [MT_ROM] = {
300                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT,
301                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
302         },
303         [MT_MEMORY_RWX_NONCACHED] = {
304                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
305                                 L_PTE_MT_BUFFERABLE,
306                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
307                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_AP_WRITE,
308                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
309         },
310         [MT_MEMORY_RW_DTCM] = {
311                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
312                                 L_PTE_XN,
313                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
314                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_XN,
315                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
316         },
317         [MT_MEMORY_RWX_ITCM] = {
318                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY,
319                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
320                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
321         },
322         [MT_MEMORY_RW_SO] = {
323                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
324                                 L_PTE_MT_UNCACHED | L_PTE_XN,
325                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
326                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_AP_WRITE | PMD_SECT_S |
327                                 PMD_SECT_UNCACHED | PMD_SECT_XN,
328                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
329         },
330         [MT_MEMORY_DMA_READY] = {
331                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
332                                 L_PTE_XN,
333                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
334                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
335         },
336 };
337
338 const struct mem_type *get_mem_type(unsigned int type)
339 {
340         return type < ARRAY_SIZE(mem_types) ? &mem_types[type] : NULL;
341 }
342 EXPORT_SYMBOL(get_mem_type);
343
344 static pte_t *(*pte_offset_fixmap)(pmd_t *dir, unsigned long addr);
345
346 static pte_t bm_pte[PTRS_PER_PTE + PTE_HWTABLE_PTRS]
347         __aligned(PTE_HWTABLE_OFF + PTE_HWTABLE_SIZE) __initdata;
348
349 static pte_t * __init pte_offset_early_fixmap(pmd_t *dir, unsigned long addr)
350 {
351         return &bm_pte[pte_index(addr)];
352 }
353
354 static pte_t *pte_offset_late_fixmap(pmd_t *dir, unsigned long addr)
355 {
356         return pte_offset_kernel(dir, addr);
357 }
358
359 static inline pmd_t * __init fixmap_pmd(unsigned long addr)
360 {
361         return pmd_off_k(addr);
362 }
363
364 void __init early_fixmap_init(void)
365 {
366         pmd_t *pmd;
367
368         /*
369          * The early fixmap range spans multiple pmds, for which
370          * we are not prepared:
371          */
372         BUILD_BUG_ON((__fix_to_virt(__end_of_early_ioremap_region) >> PMD_SHIFT)
373                      != FIXADDR_TOP >> PMD_SHIFT);
374
375         pmd = fixmap_pmd(FIXADDR_TOP);
376         pmd_populate_kernel(&init_mm, pmd, bm_pte);
377
378         pte_offset_fixmap = pte_offset_early_fixmap;
379 }
380
381 /*
382  * To avoid TLB flush broadcasts, this uses local_flush_tlb_kernel_range().
383  * As a result, this can only be called with preemption disabled, as under
384  * stop_machine().
385  */
386 void __set_fixmap(enum fixed_addresses idx, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
387 {
388         unsigned long vaddr = __fix_to_virt(idx);
389         pte_t *pte = pte_offset_fixmap(pmd_off_k(vaddr), vaddr);
390
391         /* Make sure fixmap region does not exceed available allocation. */
392         BUILD_BUG_ON(__fix_to_virt(__end_of_fixed_addresses) < FIXADDR_START);
393         BUG_ON(idx >= __end_of_fixed_addresses);
394
395         /* We support only device mappings before pgprot_kernel is set. */
396         if (WARN_ON(pgprot_val(prot) != pgprot_val(FIXMAP_PAGE_IO) &&
397                     pgprot_val(prot) && pgprot_val(pgprot_kernel) == 0))
398                 return;
399
400         if (pgprot_val(prot))
401                 set_pte_at(NULL, vaddr, pte,
402                         pfn_pte(phys >> PAGE_SHIFT, prot));
403         else
404                 pte_clear(NULL, vaddr, pte);
405         local_flush_tlb_kernel_range(vaddr, vaddr + PAGE_SIZE);
406 }
407
408 /*
409  * Adjust the PMD section entries according to the CPU in use.
410  */
411 static void __init build_mem_type_table(void)
412 {
413         struct cachepolicy *cp;
414         unsigned int cr = get_cr();
415         pteval_t user_pgprot, kern_pgprot, vecs_pgprot;
416         int cpu_arch = cpu_architecture();
417         int i;
418
419         if (cpu_arch < CPU_ARCH_ARMv6) {
420 #if defined(CONFIG_CPU_DCACHE_DISABLE)
421                 if (cachepolicy > CPOLICY_BUFFERED)
422                         cachepolicy = CPOLICY_BUFFERED;
423 #elif defined(CONFIG_CPU_DCACHE_WRITETHROUGH)
424                 if (cachepolicy > CPOLICY_WRITETHROUGH)
425                         cachepolicy = CPOLICY_WRITETHROUGH;
426 #endif
427         }
428         if (cpu_arch < CPU_ARCH_ARMv5) {
429                 if (cachepolicy >= CPOLICY_WRITEALLOC)
430                         cachepolicy = CPOLICY_WRITEBACK;
431                 ecc_mask = 0;
432         }
433
434         if (is_smp()) {
435                 if (cachepolicy != CPOLICY_WRITEALLOC) {
436                         pr_warn("Forcing write-allocate cache policy for SMP\n");
437                         cachepolicy = CPOLICY_WRITEALLOC;
438                 }
439                 if (!(initial_pmd_value & PMD_SECT_S)) {
440                         pr_warn("Forcing shared mappings for SMP\n");
441                         initial_pmd_value |= PMD_SECT_S;
442                 }
443         }
444
445         /*
446          * Strip out features not present on earlier architectures.
447          * Pre-ARMv5 CPUs don't have TEX bits.  Pre-ARMv6 CPUs or those
448          * without extended page tables don't have the 'Shared' bit.
449          */
450         if (cpu_arch < CPU_ARCH_ARMv5)
451                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mem_types); i++)
452                         mem_types[i].prot_sect &= ~PMD_SECT_TEX(7);
453         if ((cpu_arch < CPU_ARCH_ARMv6 || !(cr & CR_XP)) && !cpu_is_xsc3())
454                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mem_types); i++)
455                         mem_types[i].prot_sect &= ~PMD_SECT_S;
456
457         /*
458          * ARMv5 and lower, bit 4 must be set for page tables (was: cache
459          * "update-able on write" bit on ARM610).  However, Xscale and
460          * Xscale3 require this bit to be cleared.
461          */
462         if (cpu_is_xscale_family()) {
463                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mem_types); i++) {
464                         mem_types[i].prot_sect &= ~PMD_BIT4;
465                         mem_types[i].prot_l1 &= ~PMD_BIT4;
466                 }
467         } else if (cpu_arch < CPU_ARCH_ARMv6) {
468                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mem_types); i++) {
469                         if (mem_types[i].prot_l1)
470                                 mem_types[i].prot_l1 |= PMD_BIT4;
471                         if (mem_types[i].prot_sect)
472                                 mem_types[i].prot_sect |= PMD_BIT4;
473                 }
474         }
475
476         /*
477          * Mark the device areas according to the CPU/architecture.
478          */
479         if (cpu_is_xsc3() || (cpu_arch >= CPU_ARCH_ARMv6 && (cr & CR_XP))) {
480                 if (!cpu_is_xsc3()) {
481                         /*
482                          * Mark device regions on ARMv6+ as execute-never
483                          * to prevent speculative instruction fetches.
484                          */
485                         mem_types[MT_DEVICE].prot_sect |= PMD_SECT_XN;
486                         mem_types[MT_DEVICE_NONSHARED].prot_sect |= PMD_SECT_XN;
487                         mem_types[MT_DEVICE_CACHED].prot_sect |= PMD_SECT_XN;
488                         mem_types[MT_DEVICE_WC].prot_sect |= PMD_SECT_XN;
489
490                         /* Also setup NX memory mapping */
491                         mem_types[MT_MEMORY_RW].prot_sect |= PMD_SECT_XN;
492                 }
493                 if (cpu_arch >= CPU_ARCH_ARMv7 && (cr & CR_TRE)) {
494                         /*
495                          * For ARMv7 with TEX remapping,
496                          * - shared device is SXCB=1100
497                          * - nonshared device is SXCB=0100
498                          * - write combine device mem is SXCB=0001
499                          * (Uncached Normal memory)
500                          */
501                         mem_types[MT_DEVICE].prot_sect |= PMD_SECT_TEX(1);
502                         mem_types[MT_DEVICE_NONSHARED].prot_sect |= PMD_SECT_TEX(1);
503                         mem_types[MT_DEVICE_WC].prot_sect |= PMD_SECT_BUFFERABLE;
504                 } else if (cpu_is_xsc3()) {
505                         /*
506                          * For Xscale3,
507                          * - shared device is TEXCB=00101
508                          * - nonshared device is TEXCB=01000
509                          * - write combine device mem is TEXCB=00100
510                          * (Inner/Outer Uncacheable in xsc3 parlance)
511                          */
512                         mem_types[MT_DEVICE].prot_sect |= PMD_SECT_TEX(1) | PMD_SECT_BUFFERED;
513                         mem_types[MT_DEVICE_NONSHARED].prot_sect |= PMD_SECT_TEX(2);
514                         mem_types[MT_DEVICE_WC].prot_sect |= PMD_SECT_TEX(1);
515                 } else {
516                         /*
517                          * For ARMv6 and ARMv7 without TEX remapping,
518                          * - shared device is TEXCB=00001
519                          * - nonshared device is TEXCB=01000
520                          * - write combine device mem is TEXCB=00100
521                          * (Uncached Normal in ARMv6 parlance).
522                          */
523                         mem_types[MT_DEVICE].prot_sect |= PMD_SECT_BUFFERED;
524                         mem_types[MT_DEVICE_NONSHARED].prot_sect |= PMD_SECT_TEX(2);
525                         mem_types[MT_DEVICE_WC].prot_sect |= PMD_SECT_TEX(1);
526                 }
527         } else {
528                 /*
529                  * On others, write combining is "Uncached/Buffered"
530                  */
531                 mem_types[MT_DEVICE_WC].prot_sect |= PMD_SECT_BUFFERABLE;
532         }
533
534         /*
535          * Now deal with the memory-type mappings
536          */
537         cp = &cache_policies[cachepolicy];
538         vecs_pgprot = kern_pgprot = user_pgprot = cp->pte;
539
540 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
541         /*
542          * We don't use domains on ARMv6 (since this causes problems with
543          * v6/v7 kernels), so we must use a separate memory type for user
544          * r/o, kernel r/w to map the vectors page.
545          */
546         if (cpu_arch == CPU_ARCH_ARMv6)
547                 vecs_pgprot |= L_PTE_MT_VECTORS;
548
549         /*
550          * Check is it with support for the PXN bit
551          * in the Short-descriptor translation table format descriptors.
552          */
553         if (cpu_arch == CPU_ARCH_ARMv7 &&
554                 (read_cpuid_ext(CPUID_EXT_MMFR0) & 0xF) >= 4) {
555                 user_pmd_table |= PMD_PXNTABLE;
556         }
557 #endif
558
559         /*
560          * ARMv6 and above have extended page tables.
561          */
562         if (cpu_arch >= CPU_ARCH_ARMv6 && (cr & CR_XP)) {
563 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
564                 /*
565                  * Mark cache clean areas and XIP ROM read only
566                  * from SVC mode and no access from userspace.
567                  */
568                 mem_types[MT_ROM].prot_sect |= PMD_SECT_APX|PMD_SECT_AP_WRITE;
569                 mem_types[MT_MINICLEAN].prot_sect |= PMD_SECT_APX|PMD_SECT_AP_WRITE;
570                 mem_types[MT_CACHECLEAN].prot_sect |= PMD_SECT_APX|PMD_SECT_AP_WRITE;
571 #endif
572
573                 /*
574                  * If the initial page tables were created with the S bit
575                  * set, then we need to do the same here for the same
576                  * reasons given in early_cachepolicy().
577                  */
578                 if (initial_pmd_value & PMD_SECT_S) {
579                         user_pgprot |= L_PTE_SHARED;
580                         kern_pgprot |= L_PTE_SHARED;
581                         vecs_pgprot |= L_PTE_SHARED;
582                         mem_types[MT_DEVICE_WC].prot_sect |= PMD_SECT_S;
583                         mem_types[MT_DEVICE_WC].prot_pte |= L_PTE_SHARED;
584                         mem_types[MT_DEVICE_CACHED].prot_sect |= PMD_SECT_S;
585                         mem_types[MT_DEVICE_CACHED].prot_pte |= L_PTE_SHARED;
586                         mem_types[MT_MEMORY_RWX].prot_sect |= PMD_SECT_S;
587                         mem_types[MT_MEMORY_RWX].prot_pte |= L_PTE_SHARED;
588                         mem_types[MT_MEMORY_RW].prot_sect |= PMD_SECT_S;
589                         mem_types[MT_MEMORY_RW].prot_pte |= L_PTE_SHARED;
590                         mem_types[MT_MEMORY_DMA_READY].prot_pte |= L_PTE_SHARED;
591                         mem_types[MT_MEMORY_RWX_NONCACHED].prot_sect |= PMD_SECT_S;
592                         mem_types[MT_MEMORY_RWX_NONCACHED].prot_pte |= L_PTE_SHARED;
593                 }
594         }
595
596         /*
597          * Non-cacheable Normal - intended for memory areas that must
598          * not cause dirty cache line writebacks when used
599          */
600         if (cpu_arch >= CPU_ARCH_ARMv6) {
601                 if (cpu_arch >= CPU_ARCH_ARMv7 && (cr & CR_TRE)) {
602                         /* Non-cacheable Normal is XCB = 001 */
603                         mem_types[MT_MEMORY_RWX_NONCACHED].prot_sect |=
604                                 PMD_SECT_BUFFERED;
605                 } else {
606                         /* For both ARMv6 and non-TEX-remapping ARMv7 */
607                         mem_types[MT_MEMORY_RWX_NONCACHED].prot_sect |=
608                                 PMD_SECT_TEX(1);
609                 }
610         } else {
611                 mem_types[MT_MEMORY_RWX_NONCACHED].prot_sect |= PMD_SECT_BUFFERABLE;
612         }
613
614 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
615         /*
616          * Do not generate access flag faults for the kernel mappings.
617          */
618         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mem_types); i++) {
619                 mem_types[i].prot_pte |= PTE_EXT_AF;
620                 if (mem_types[i].prot_sect)
621                         mem_types[i].prot_sect |= PMD_SECT_AF;
622         }
623         kern_pgprot |= PTE_EXT_AF;
624         vecs_pgprot |= PTE_EXT_AF;
625
626         /*
627          * Set PXN for user mappings
628          */
629         user_pgprot |= PTE_EXT_PXN;
630 #endif
631
632         for (i = 0; i < 16; i++) {
633                 pteval_t v = pgprot_val(protection_map[i]);
634                 protection_map[i] = __pgprot(v | user_pgprot);
635         }
636
637         mem_types[MT_LOW_VECTORS].prot_pte |= vecs_pgprot;
638         mem_types[MT_HIGH_VECTORS].prot_pte |= vecs_pgprot;
639
640         pgprot_user   = __pgprot(L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | user_pgprot);
641         pgprot_kernel = __pgprot(L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG |
642                                  L_PTE_DIRTY | kern_pgprot);
643
644         mem_types[MT_LOW_VECTORS].prot_l1 |= ecc_mask;
645         mem_types[MT_HIGH_VECTORS].prot_l1 |= ecc_mask;
646         mem_types[MT_MEMORY_RWX].prot_sect |= ecc_mask | cp->pmd;
647         mem_types[MT_MEMORY_RWX].prot_pte |= kern_pgprot;
648         mem_types[MT_MEMORY_RW].prot_sect |= ecc_mask | cp->pmd;
649         mem_types[MT_MEMORY_RW].prot_pte |= kern_pgprot;
650         mem_types[MT_MEMORY_DMA_READY].prot_pte |= kern_pgprot;
651         mem_types[MT_MEMORY_RWX_NONCACHED].prot_sect |= ecc_mask;
652         mem_types[MT_ROM].prot_sect |= cp->pmd;
653
654         switch (cp->pmd) {
655         case PMD_SECT_WT:
656                 mem_types[MT_CACHECLEAN].prot_sect |= PMD_SECT_WT;
657                 break;
658         case PMD_SECT_WB:
659         case PMD_SECT_WBWA:
660                 mem_types[MT_CACHECLEAN].prot_sect |= PMD_SECT_WB;
661                 break;
662         }
663         pr_info("Memory policy: %sData cache %s\n",
664                 ecc_mask ? "ECC enabled, " : "", cp->policy);
665
666         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mem_types); i++) {
667                 struct mem_type *t = &mem_types[i];
668                 if (t->prot_l1)
669                         t->prot_l1 |= PMD_DOMAIN(t->domain);
670                 if (t->prot_sect)
671                         t->prot_sect |= PMD_DOMAIN(t->domain);
672         }
673 }
674
675 #ifdef CONFIG_ARM_DMA_MEM_BUFFERABLE
676 pgprot_t phys_mem_access_prot(struct file *file, unsigned long pfn,
677                               unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
678 {
679         if (!pfn_valid(pfn))
680                 return pgprot_noncached(vma_prot);
681         else if (file->f_flags & O_SYNC)
682                 return pgprot_writecombine(vma_prot);
683         return vma_prot;
684 }
685 EXPORT_SYMBOL(phys_mem_access_prot);
686 #endif
687
688 #define vectors_base()  (vectors_high() ? 0xffff0000 : 0)
689
690 static void __init *early_alloc(unsigned long sz)
691 {
692         void *ptr = memblock_alloc(sz, sz);
693
694         if (!ptr)
695                 panic("%s: Failed to allocate %lu bytes align=0x%lx\n",
696                       __func__, sz, sz);
697
698         return ptr;
699 }
700
701 static void *__init late_alloc(unsigned long sz)
702 {
703         void *ptr = (void *)__get_free_pages(GFP_PGTABLE_KERNEL, get_order(sz));
704
705         if (!ptr || !pgtable_pte_page_ctor(virt_to_page(ptr)))
706                 BUG();
707         return ptr;
708 }
709
710 static pte_t * __init arm_pte_alloc(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
711                                 unsigned long prot,
712                                 void *(*alloc)(unsigned long sz))
713 {
714         if (pmd_none(*pmd)) {
715                 pte_t *pte = alloc(PTE_HWTABLE_OFF + PTE_HWTABLE_SIZE);
716                 __pmd_populate(pmd, __pa(pte), prot);
717         }
718         BUG_ON(pmd_bad(*pmd));
719         return pte_offset_kernel(pmd, addr);
720 }
721
722 static pte_t * __init early_pte_alloc(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
723                                       unsigned long prot)
724 {
725         return arm_pte_alloc(pmd, addr, prot, early_alloc);
726 }
727
728 static void __init alloc_init_pte(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
729                                   unsigned long end, unsigned long pfn,
730                                   const struct mem_type *type,
731                                   void *(*alloc)(unsigned long sz),
732                                   bool ng)
733 {
734         pte_t *pte = arm_pte_alloc(pmd, addr, type->prot_l1, alloc);
735         do {
736                 set_pte_ext(pte, pfn_pte(pfn, __pgprot(type->prot_pte)),
737                             ng ? PTE_EXT_NG : 0);
738                 pfn++;
739         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
740 }
741
742 static void __init __map_init_section(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
743                         unsigned long end, phys_addr_t phys,
744                         const struct mem_type *type, bool ng)
745 {
746         pmd_t *p = pmd;
747
748 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
749         /*
750          * In classic MMU format, puds and pmds are folded in to
751          * the pgds. pmd_offset gives the PGD entry. PGDs refer to a
752          * group of L1 entries making up one logical pointer to
753          * an L2 table (2MB), where as PMDs refer to the individual
754          * L1 entries (1MB). Hence increment to get the correct
755          * offset for odd 1MB sections.
756          * (See arch/arm/include/asm/pgtable-2level.h)
757          */
758         if (addr & SECTION_SIZE)
759                 pmd++;
760 #endif
761         do {
762                 *pmd = __pmd(phys | type->prot_sect | (ng ? PMD_SECT_nG : 0));
763                 phys += SECTION_SIZE;
764         } while (pmd++, addr += SECTION_SIZE, addr != end);
765
766         flush_pmd_entry(p);
767 }
768
769 static void __init alloc_init_pmd(pud_t *pud, unsigned long addr,
770                                       unsigned long end, phys_addr_t phys,
771                                       const struct mem_type *type,
772                                       void *(*alloc)(unsigned long sz), bool ng)
773 {
774         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
775         unsigned long next;
776
777         do {
778                 /*
779                  * With LPAE, we must loop over to map
780                  * all the pmds for the given range.
781                  */
782                 next = pmd_addr_end(addr, end);
783
784                 /*
785                  * Try a section mapping - addr, next and phys must all be
786                  * aligned to a section boundary.
787                  */
788                 if (type->prot_sect &&
789                                 ((addr | next | phys) & ~SECTION_MASK) == 0) {
790                         __map_init_section(pmd, addr, next, phys, type, ng);
791                 } else {
792                         alloc_init_pte(pmd, addr, next,
793                                        __phys_to_pfn(phys), type, alloc, ng);
794                 }
795
796                 phys += next - addr;
797
798         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
799 }
800
801 static void __init alloc_init_pud(p4d_t *p4d, unsigned long addr,
802                                   unsigned long end, phys_addr_t phys,
803                                   const struct mem_type *type,
804                                   void *(*alloc)(unsigned long sz), bool ng)
805 {
806         pud_t *pud = pud_offset(p4d, addr);
807         unsigned long next;
808
809         do {
810                 next = pud_addr_end(addr, end);
811                 alloc_init_pmd(pud, addr, next, phys, type, alloc, ng);
812                 phys += next - addr;
813         } while (pud++, addr = next, addr != end);
814 }
815
816 static void __init alloc_init_p4d(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
817                                   unsigned long end, phys_addr_t phys,
818                                   const struct mem_type *type,
819                                   void *(*alloc)(unsigned long sz), bool ng)
820 {
821         p4d_t *p4d = p4d_offset(pgd, addr);
822         unsigned long next;
823
824         do {
825                 next = p4d_addr_end(addr, end);
826                 alloc_init_pud(p4d, addr, next, phys, type, alloc, ng);
827                 phys += next - addr;
828         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
829 }
830
831 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
832 static void __init create_36bit_mapping(struct mm_struct *mm,
833                                         struct map_desc *md,
834                                         const struct mem_type *type,
835                                         bool ng)
836 {
837         unsigned long addr, length, end;
838         phys_addr_t phys;
839         pgd_t *pgd;
840
841         addr = md->virtual;
842         phys = __pfn_to_phys(md->pfn);
843         length = PAGE_ALIGN(md->length);
844
845         if (!(cpu_architecture() >= CPU_ARCH_ARMv6 || cpu_is_xsc3())) {
846                 pr_err("MM: CPU does not support supersection mapping for 0x%08llx at 0x%08lx\n",
847                        (long long)__pfn_to_phys((u64)md->pfn), addr);
848                 return;
849         }
850
851         /* N.B. ARMv6 supersections are only defined to work with domain 0.
852          *      Since domain assignments can in fact be arbitrary, the
853          *      'domain == 0' check below is required to insure that ARMv6
854          *      supersections are only allocated for domain 0 regardless
855          *      of the actual domain assignments in use.
856          */
857         if (type->domain) {
858                 pr_err("MM: invalid domain in supersection mapping for 0x%08llx at 0x%08lx\n",
859                        (long long)__pfn_to_phys((u64)md->pfn), addr);
860                 return;
861         }
862
863         if ((addr | length | __pfn_to_phys(md->pfn)) & ~SUPERSECTION_MASK) {
864                 pr_err("MM: cannot create mapping for 0x%08llx at 0x%08lx invalid alignment\n",
865                        (long long)__pfn_to_phys((u64)md->pfn), addr);
866                 return;
867         }
868
869         /*
870          * Shift bits [35:32] of address into bits [23:20] of PMD
871          * (See ARMv6 spec).
872          */
873         phys |= (((md->pfn >> (32 - PAGE_SHIFT)) & 0xF) << 20);
874
875         pgd = pgd_offset(mm, addr);
876         end = addr + length;
877         do {
878                 p4d_t *p4d = p4d_offset(pgd, addr);
879                 pud_t *pud = pud_offset(p4d, addr);
880                 pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
881                 int i;
882
883                 for (i = 0; i < 16; i++)
884                         *pmd++ = __pmd(phys | type->prot_sect | PMD_SECT_SUPER |
885                                        (ng ? PMD_SECT_nG : 0));
886
887                 addr += SUPERSECTION_SIZE;
888                 phys += SUPERSECTION_SIZE;
889                 pgd += SUPERSECTION_SIZE >> PGDIR_SHIFT;
890         } while (addr != end);
891 }
892 #endif  /* !CONFIG_ARM_LPAE */
893
894 static void __init __create_mapping(struct mm_struct *mm, struct map_desc *md,
895                                     void *(*alloc)(unsigned long sz),
896                                     bool ng)
897 {
898         unsigned long addr, length, end;
899         phys_addr_t phys;
900         const struct mem_type *type;
901         pgd_t *pgd;
902
903         type = &mem_types[md->type];
904
905 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
906         /*
907          * Catch 36-bit addresses
908          */
909         if (md->pfn >= 0x100000) {
910                 create_36bit_mapping(mm, md, type, ng);
911                 return;
912         }
913 #endif
914
915         addr = md->virtual & PAGE_MASK;
916         phys = __pfn_to_phys(md->pfn);
917         length = PAGE_ALIGN(md->length + (md->virtual & ~PAGE_MASK));
918
919         if (type->prot_l1 == 0 && ((addr | phys | length) & ~SECTION_MASK)) {
920                 pr_warn("BUG: map for 0x%08llx at 0x%08lx can not be mapped using pages, ignoring.\n",
921                         (long long)__pfn_to_phys(md->pfn), addr);
922                 return;
923         }
924
925         pgd = pgd_offset(mm, addr);
926         end = addr + length;
927         do {
928                 unsigned long next = pgd_addr_end(addr, end);
929
930                 alloc_init_p4d(pgd, addr, next, phys, type, alloc, ng);
931
932                 phys += next - addr;
933                 addr = next;
934         } while (pgd++, addr != end);
935 }
936
937 /*
938  * Create the page directory entries and any necessary
939  * page tables for the mapping specified by `md'.  We
940  * are able to cope here with varying sizes and address
941  * offsets, and we take full advantage of sections and
942  * supersections.
943  */
944 static void __init create_mapping(struct map_desc *md)
945 {
946         if (md->virtual != vectors_base() && md->virtual < TASK_SIZE) {
947                 pr_warn("BUG: not creating mapping for 0x%08llx at 0x%08lx in user region\n",
948                         (long long)__pfn_to_phys((u64)md->pfn), md->virtual);
949                 return;
950         }
951
952         if (md->type == MT_DEVICE &&
953             md->virtual >= PAGE_OFFSET && md->virtual < FIXADDR_START &&
954             (md->virtual < VMALLOC_START || md->virtual >= VMALLOC_END)) {
955                 pr_warn("BUG: mapping for 0x%08llx at 0x%08lx out of vmalloc space\n",
956                         (long long)__pfn_to_phys((u64)md->pfn), md->virtual);
957         }
958
959         __create_mapping(&init_mm, md, early_alloc, false);
960 }
961
962 void __init create_mapping_late(struct mm_struct *mm, struct map_desc *md,
963                                 bool ng)
964 {
965 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
966         p4d_t *p4d;
967         pud_t *pud;
968
969         p4d = p4d_alloc(mm, pgd_offset(mm, md->virtual), md->virtual);
970         if (WARN_ON(!p4d))
971                 return;
972         pud = pud_alloc(mm, p4d, md->virtual);
973         if (WARN_ON(!pud))
974                 return;
975         pmd_alloc(mm, pud, 0);
976 #endif
977         __create_mapping(mm, md, late_alloc, ng);
978 }
979
980 /*
981  * Create the architecture specific mappings
982  */
983 void __init iotable_init(struct map_desc *io_desc, int nr)
984 {
985         struct map_desc *md;
986         struct vm_struct *vm;
987         struct static_vm *svm;
988
989         if (!nr)
990                 return;
991
992         svm = memblock_alloc(sizeof(*svm) * nr, __alignof__(*svm));
993         if (!svm)
994                 panic("%s: Failed to allocate %zu bytes align=0x%zx\n",
995                       __func__, sizeof(*svm) * nr, __alignof__(*svm));
996
997         for (md = io_desc; nr; md++, nr--) {
998                 create_mapping(md);
999
1000                 vm = &svm->vm;
1001                 vm->addr = (void *)(md->virtual & PAGE_MASK);
1002                 vm->size = PAGE_ALIGN(md->length + (md->virtual & ~PAGE_MASK));
1003                 vm->phys_addr = __pfn_to_phys(md->pfn);
1004                 vm->flags = VM_IOREMAP | VM_ARM_STATIC_MAPPING;
1005                 vm->flags |= VM_ARM_MTYPE(md->type);
1006                 vm->caller = iotable_init;
1007                 add_static_vm_early(svm++);
1008         }
1009 }
1010
1011 void __init vm_reserve_area_early(unsigned long addr, unsigned long size,
1012                                   void *caller)
1013 {
1014         struct vm_struct *vm;
1015         struct static_vm *svm;
1016
1017         svm = memblock_alloc(sizeof(*svm), __alignof__(*svm));
1018         if (!svm)
1019                 panic("%s: Failed to allocate %zu bytes align=0x%zx\n",
1020                       __func__, sizeof(*svm), __alignof__(*svm));
1021
1022         vm = &svm->vm;
1023         vm->addr = (void *)addr;
1024         vm->size = size;
1025         vm->flags = VM_IOREMAP | VM_ARM_EMPTY_MAPPING;
1026         vm->caller = caller;
1027         add_static_vm_early(svm);
1028 }
1029
1030 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
1031
1032 /*
1033  * The Linux PMD is made of two consecutive section entries covering 2MB
1034  * (see definition in include/asm/pgtable-2level.h).  However a call to
1035  * create_mapping() may optimize static mappings by using individual
1036  * 1MB section mappings.  This leaves the actual PMD potentially half
1037  * initialized if the top or bottom section entry isn't used, leaving it
1038  * open to problems if a subsequent ioremap() or vmalloc() tries to use
1039  * the virtual space left free by that unused section entry.
1040  *
1041  * Let's avoid the issue by inserting dummy vm entries covering the unused
1042  * PMD halves once the static mappings are in place.
1043  */
1044
1045 static void __init pmd_empty_section_gap(unsigned long addr)
1046 {
1047         vm_reserve_area_early(addr, SECTION_SIZE, pmd_empty_section_gap);
1048 }
1049
1050 static void __init fill_pmd_gaps(void)
1051 {
1052         struct static_vm *svm;
1053         struct vm_struct *vm;
1054         unsigned long addr, next = 0;
1055         pmd_t *pmd;
1056
1057         list_for_each_entry(svm, &static_vmlist, list) {
1058                 vm = &svm->vm;
1059                 addr = (unsigned long)vm->addr;
1060                 if (addr < next)
1061                         continue;
1062
1063                 /*
1064                  * Check if this vm starts on an odd section boundary.
1065                  * If so and the first section entry for this PMD is free
1066                  * then we block the corresponding virtual address.
1067                  */
1068                 if ((addr & ~PMD_MASK) == SECTION_SIZE) {
1069                         pmd = pmd_off_k(addr);
1070                         if (pmd_none(*pmd))
1071                                 pmd_empty_section_gap(addr & PMD_MASK);
1072                 }
1073
1074                 /*
1075                  * Then check if this vm ends on an odd section boundary.
1076                  * If so and the second section entry for this PMD is empty
1077                  * then we block the corresponding virtual address.
1078                  */
1079                 addr += vm->size;
1080                 if ((addr & ~PMD_MASK) == SECTION_SIZE) {
1081                         pmd = pmd_off_k(addr) + 1;
1082                         if (pmd_none(*pmd))
1083                                 pmd_empty_section_gap(addr);
1084                 }
1085
1086                 /* no need to look at any vm entry until we hit the next PMD */
1087                 next = (addr + PMD_SIZE - 1) & PMD_MASK;
1088         }
1089 }
1090
1091 #else
1092 #define fill_pmd_gaps() do { } while (0)
1093 #endif
1094
1095 #if defined(CONFIG_PCI) && !defined(CONFIG_NEED_MACH_IO_H)
1096 static void __init pci_reserve_io(void)
1097 {
1098         struct static_vm *svm;
1099
1100         svm = find_static_vm_vaddr((void *)PCI_IO_VIRT_BASE);
1101         if (svm)
1102                 return;
1103
1104         vm_reserve_area_early(PCI_IO_VIRT_BASE, SZ_2M, pci_reserve_io);
1105 }
1106 #else
1107 #define pci_reserve_io() do { } while (0)
1108 #endif
1109
1110 #ifdef CONFIG_DEBUG_LL
1111 void __init debug_ll_io_init(void)
1112 {
1113         struct map_desc map;
1114
1115         debug_ll_addr(&map.pfn, &map.virtual);
1116         if (!map.pfn || !map.virtual)
1117                 return;
1118         map.pfn = __phys_to_pfn(map.pfn);
1119         map.virtual &= PAGE_MASK;
1120         map.length = PAGE_SIZE;
1121         map.type = MT_DEVICE;
1122         iotable_init(&map, 1);
1123 }
1124 #endif
1125
1126 static unsigned long __initdata vmalloc_size = 240 * SZ_1M;
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 240MiB.
1132  */
1133 static int __init early_vmalloc(char *arg)
1134 {
1135         unsigned long vmalloc_reserve = memparse(arg, NULL);
1136         unsigned long vmalloc_max;
1137
1138         if (vmalloc_reserve < SZ_16M) {
1139                 vmalloc_reserve = SZ_16M;
1140                 pr_warn("vmalloc area is too small, limiting to %luMiB\n",
1141                         vmalloc_reserve >> 20);
1142         }
1143
1144         vmalloc_max = VMALLOC_END - (PAGE_OFFSET + SZ_32M + VMALLOC_OFFSET);
1145         if (vmalloc_reserve > vmalloc_max) {
1146                 vmalloc_reserve = vmalloc_max;
1147                 pr_warn("vmalloc area is too big, limiting to %luMiB\n",
1148                         vmalloc_reserve >> 20);
1149         }
1150
1151         vmalloc_size = vmalloc_reserve;
1152         return 0;
1153 }
1154 early_param("vmalloc", early_vmalloc);
1155
1156 phys_addr_t arm_lowmem_limit __initdata = 0;
1157
1158 void __init adjust_lowmem_bounds(void)
1159 {
1160         phys_addr_t block_start, block_end, memblock_limit = 0;
1161         u64 vmalloc_limit, i;
1162         phys_addr_t lowmem_limit = 0;
1163
1164         /*
1165          * Let's use our own (unoptimized) equivalent of __pa() that is
1166          * not affected by wrap-arounds when sizeof(phys_addr_t) == 4.
1167          * The result is used as the upper bound on physical memory address
1168          * and may itself be outside the valid range for which phys_addr_t
1169          * and therefore __pa() is defined.
1170          */
1171         vmalloc_limit = (u64)VMALLOC_END - vmalloc_size - VMALLOC_OFFSET -
1172                         PAGE_OFFSET + PHYS_OFFSET;
1173
1174         /*
1175          * The first usable region must be PMD aligned. Mark its start
1176          * as MEMBLOCK_NOMAP if it isn't
1177          */
1178         for_each_mem_range(i, &block_start, &block_end) {
1179                 if (!IS_ALIGNED(block_start, PMD_SIZE)) {
1180                         phys_addr_t len;
1181
1182                         len = round_up(block_start, PMD_SIZE) - block_start;
1183                         memblock_mark_nomap(block_start, len);
1184                 }
1185                 break;
1186         }
1187
1188         for_each_mem_range(i, &block_start, &block_end) {
1189                 if (block_start < vmalloc_limit) {
1190                         if (block_end > lowmem_limit)
1191                                 /*
1192                                  * Compare as u64 to ensure vmalloc_limit does
1193                                  * not get truncated. block_end should always
1194                                  * fit in phys_addr_t so there should be no
1195                                  * issue with assignment.
1196                                  */
1197                                 lowmem_limit = min_t(u64,
1198                                                          vmalloc_limit,
1199                                                          block_end);
1200
1201                         /*
1202                          * Find the first non-pmd-aligned page, and point
1203                          * memblock_limit at it. This relies on rounding the
1204                          * limit down to be pmd-aligned, which happens at the
1205                          * end of this function.
1206                          *
1207                          * With this algorithm, the start or end of almost any
1208                          * bank can be non-pmd-aligned. The only exception is
1209                          * that the start of the bank 0 must be section-
1210                          * aligned, since otherwise memory would need to be
1211                          * allocated when mapping the start of bank 0, which
1212                          * occurs before any free memory is mapped.
1213                          */
1214                         if (!memblock_limit) {
1215                                 if (!IS_ALIGNED(block_start, PMD_SIZE))
1216                                         memblock_limit = block_start;
1217                                 else if (!IS_ALIGNED(block_end, PMD_SIZE))
1218                                         memblock_limit = lowmem_limit;
1219                         }
1220
1221                 }
1222         }
1223
1224         arm_lowmem_limit = lowmem_limit;
1225
1226         high_memory = __va(arm_lowmem_limit - 1) + 1;
1227
1228         if (!memblock_limit)
1229                 memblock_limit = arm_lowmem_limit;
1230
1231         /*
1232          * Round the memblock limit down to a pmd size.  This
1233          * helps to ensure that we will allocate memory from the
1234          * last full pmd, which should be mapped.
1235          */
1236         memblock_limit = round_down(memblock_limit, PMD_SIZE);
1237
1238         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HIGHMEM) || cache_is_vipt_aliasing()) {
1239                 if (memblock_end_of_DRAM() > arm_lowmem_limit) {
1240                         phys_addr_t end = memblock_end_of_DRAM();
1241
1242                         pr_notice("Ignoring RAM at %pa-%pa\n",
1243                                   &memblock_limit, &end);
1244                         pr_notice("Consider using a HIGHMEM enabled kernel.\n");
1245
1246                         memblock_remove(memblock_limit, end - memblock_limit);
1247                 }
1248         }
1249
1250         memblock_set_current_limit(memblock_limit);
1251 }
1252
1253 static __init void prepare_page_table(void)
1254 {
1255         unsigned long addr;
1256         phys_addr_t end;
1257
1258         /*
1259          * Clear out all the mappings below the kernel image.
1260          */
1261 #ifdef CONFIG_KASAN
1262         /*
1263          * KASan's shadow memory inserts itself between the TASK_SIZE
1264          * and MODULES_VADDR. Do not clear the KASan shadow memory mappings.
1265          */
1266         for (addr = 0; addr < KASAN_SHADOW_START; addr += PMD_SIZE)
1267                 pmd_clear(pmd_off_k(addr));
1268         /*
1269          * Skip over the KASan shadow area. KASAN_SHADOW_END is sometimes
1270          * equal to MODULES_VADDR and then we exit the pmd clearing. If we
1271          * are using a thumb-compiled kernel, there there will be 8MB more
1272          * to clear as KASan always offset to 16 MB below MODULES_VADDR.
1273          */
1274         for (addr = KASAN_SHADOW_END; addr < MODULES_VADDR; addr += PMD_SIZE)
1275                 pmd_clear(pmd_off_k(addr));
1276 #else
1277         for (addr = 0; addr < MODULES_VADDR; addr += PMD_SIZE)
1278                 pmd_clear(pmd_off_k(addr));
1279 #endif
1280
1281 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
1282         /* The XIP kernel is mapped in the module area -- skip over it */
1283         addr = ((unsigned long)_exiprom + PMD_SIZE - 1) & PMD_MASK;
1284 #endif
1285         for ( ; addr < PAGE_OFFSET; addr += PMD_SIZE)
1286                 pmd_clear(pmd_off_k(addr));
1287
1288         /*
1289          * Find the end of the first block of lowmem.
1290          */
1291         end = memblock.memory.regions[0].base + memblock.memory.regions[0].size;
1292         if (end >= arm_lowmem_limit)
1293                 end = arm_lowmem_limit;
1294
1295         /*
1296          * Clear out all the kernel space mappings, except for the first
1297          * memory bank, up to the vmalloc region.
1298          */
1299         for (addr = __phys_to_virt(end);
1300              addr < VMALLOC_START; addr += PMD_SIZE)
1301                 pmd_clear(pmd_off_k(addr));
1302 }
1303
1304 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
1305 /* the first page is reserved for pgd */
1306 #define SWAPPER_PG_DIR_SIZE     (PAGE_SIZE + \
1307                                  PTRS_PER_PGD * PTRS_PER_PMD * sizeof(pmd_t))
1308 #else
1309 #define SWAPPER_PG_DIR_SIZE     (PTRS_PER_PGD * sizeof(pgd_t))
1310 #endif
1311
1312 /*
1313  * Reserve the special regions of memory
1314  */
1315 void __init arm_mm_memblock_reserve(void)
1316 {
1317         /*
1318          * Reserve the page tables.  These are already in use,
1319          * and can only be in node 0.
1320          */
1321         memblock_reserve(__pa(swapper_pg_dir), SWAPPER_PG_DIR_SIZE);
1322
1323 #ifdef CONFIG_SA1111
1324         /*
1325          * Because of the SA1111 DMA bug, we want to preserve our
1326          * precious DMA-able memory...
1327          */
1328         memblock_reserve(PHYS_OFFSET, __pa(swapper_pg_dir) - PHYS_OFFSET);
1329 #endif
1330 }
1331
1332 /*
1333  * Set up the device mappings.  Since we clear out the page tables for all
1334  * mappings above VMALLOC_START, except early fixmap, we might remove debug
1335  * device mappings.  This means earlycon can be used to debug this function
1336  * Any other function or debugging method which may touch any device _will_
1337  * crash the kernel.
1338  */
1339 static void __init devicemaps_init(const struct machine_desc *mdesc)
1340 {
1341         struct map_desc map;
1342         unsigned long addr;
1343         void *vectors;
1344
1345         /*
1346          * Allocate the vector page early.
1347          */
1348         vectors = early_alloc(PAGE_SIZE * 2);
1349
1350         early_trap_init(vectors);
1351
1352         /*
1353          * Clear page table except top pmd used by early fixmaps
1354          */
1355         for (addr = VMALLOC_START; addr < (FIXADDR_TOP & PMD_MASK); addr += PMD_SIZE)
1356                 pmd_clear(pmd_off_k(addr));
1357
1358         if (__atags_pointer) {
1359                 /* create a read-only mapping of the device tree */
1360                 map.pfn = __phys_to_pfn(__atags_pointer & SECTION_MASK);
1361                 map.virtual = FDT_FIXED_BASE;
1362                 map.length = FDT_FIXED_SIZE;
1363                 map.type = MT_ROM;
1364                 create_mapping(&map);
1365         }
1366
1367         /*
1368          * Map the kernel if it is XIP.
1369          * It is always first in the modulearea.
1370          */
1371 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
1372         map.pfn = __phys_to_pfn(CONFIG_XIP_PHYS_ADDR & SECTION_MASK);
1373         map.virtual = MODULES_VADDR;
1374         map.length = ((unsigned long)_exiprom - map.virtual + ~SECTION_MASK) & SECTION_MASK;
1375         map.type = MT_ROM;
1376         create_mapping(&map);
1377 #endif
1378
1379         /*
1380          * Map the cache flushing regions.
1381          */
1382 #ifdef FLUSH_BASE
1383         map.pfn = __phys_to_pfn(FLUSH_BASE_PHYS);
1384         map.virtual = FLUSH_BASE;
1385         map.length = SZ_1M;
1386         map.type = MT_CACHECLEAN;
1387         create_mapping(&map);
1388 #endif
1389 #ifdef FLUSH_BASE_MINICACHE
1390         map.pfn = __phys_to_pfn(FLUSH_BASE_PHYS + SZ_1M);
1391         map.virtual = FLUSH_BASE_MINICACHE;
1392         map.length = SZ_1M;
1393         map.type = MT_MINICLEAN;
1394         create_mapping(&map);
1395 #endif
1396
1397         /*
1398          * Create a mapping for the machine vectors at the high-vectors
1399          * location (0xffff0000).  If we aren't using high-vectors, also
1400          * create a mapping at the low-vectors virtual address.
1401          */
1402         map.pfn = __phys_to_pfn(virt_to_phys(vectors));
1403         map.virtual = 0xffff0000;
1404         map.length = PAGE_SIZE;
1405 #ifdef CONFIG_KUSER_HELPERS
1406         map.type = MT_HIGH_VECTORS;
1407 #else
1408         map.type = MT_LOW_VECTORS;
1409 #endif
1410         create_mapping(&map);
1411
1412         if (!vectors_high()) {
1413                 map.virtual = 0;
1414                 map.length = PAGE_SIZE * 2;
1415                 map.type = MT_LOW_VECTORS;
1416                 create_mapping(&map);
1417         }
1418
1419         /* Now create a kernel read-only mapping */
1420         map.pfn += 1;
1421         map.virtual = 0xffff0000 + PAGE_SIZE;
1422         map.length = PAGE_SIZE;
1423         map.type = MT_LOW_VECTORS;
1424         create_mapping(&map);
1425
1426         /*
1427          * Ask the machine support to map in the statically mapped devices.
1428          */
1429         if (mdesc->map_io)
1430                 mdesc->map_io();
1431         else
1432                 debug_ll_io_init();
1433         fill_pmd_gaps();
1434
1435         /* Reserve fixed i/o space in VMALLOC region */
1436         pci_reserve_io();
1437
1438         /*
1439          * Finally flush the caches and tlb to ensure that we're in a
1440          * consistent state wrt the writebuffer.  This also ensures that
1441          * any write-allocated cache lines in the vector page are written
1442          * back.  After this point, we can start to touch devices again.
1443          */
1444         local_flush_tlb_all();
1445         flush_cache_all();
1446
1447         /* Enable asynchronous aborts */
1448         early_abt_enable();
1449 }
1450
1451 static void __init kmap_init(void)
1452 {
1453 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1454         pkmap_page_table = early_pte_alloc(pmd_off_k(PKMAP_BASE),
1455                 PKMAP_BASE, _PAGE_KERNEL_TABLE);
1456 #endif
1457
1458         early_pte_alloc(pmd_off_k(FIXADDR_START), FIXADDR_START,
1459                         _PAGE_KERNEL_TABLE);
1460 }
1461
1462 static void __init map_lowmem(void)
1463 {
1464         phys_addr_t start, end;
1465         u64 i;
1466
1467         /* Map all the lowmem memory banks. */
1468         for_each_mem_range(i, &start, &end) {
1469                 struct map_desc map;
1470
1471                 pr_debug("map lowmem start: 0x%08llx, end: 0x%08llx\n",
1472                          (long long)start, (long long)end);
1473                 if (end > arm_lowmem_limit)
1474                         end = arm_lowmem_limit;
1475                 if (start >= end)
1476                         break;
1477
1478                 /*
1479                  * If our kernel image is in the VMALLOC area we need to remove
1480                  * the kernel physical memory from lowmem since the kernel will
1481                  * be mapped separately.
1482                  *
1483                  * The kernel will typically be at the very start of lowmem,
1484                  * but any placement relative to memory ranges is possible.
1485                  *
1486                  * If the memblock contains the kernel, we have to chisel out
1487                  * the kernel memory from it and map each part separately. We
1488                  * get 6 different theoretical cases:
1489                  *
1490                  *                            +--------+ +--------+
1491                  *  +-- start --+  +--------+ | Kernel | | Kernel |
1492                  *  |           |  | Kernel | | case 2 | | case 5 |
1493                  *  |           |  | case 1 | +--------+ |        | +--------+
1494                  *  |  Memory   |  +--------+            |        | | Kernel |
1495                  *  |  range    |  +--------+            |        | | case 6 |
1496                  *  |           |  | Kernel | +--------+ |        | +--------+
1497                  *  |           |  | case 3 | | Kernel | |        |
1498                  *  +-- end ----+  +--------+ | case 4 | |        |
1499                  *                            +--------+ +--------+
1500                  */
1501
1502                 /* Case 5: kernel covers range, don't map anything, should be rare */
1503                 if ((start > kernel_sec_start) && (end < kernel_sec_end))
1504                         break;
1505
1506                 /* Cases where the kernel is starting inside the range */
1507                 if ((kernel_sec_start >= start) && (kernel_sec_start <= end)) {
1508                         /* Case 6: kernel is embedded in the range, we need two mappings */
1509                         if ((start < kernel_sec_start) && (end > kernel_sec_end)) {
1510                                 /* Map memory below the kernel */
1511                                 map.pfn = __phys_to_pfn(start);
1512                                 map.virtual = __phys_to_virt(start);
1513                                 map.length = kernel_sec_start - start;
1514                                 map.type = MT_MEMORY_RW;
1515                                 create_mapping(&map);
1516                                 /* Map memory above the kernel */
1517                                 map.pfn = __phys_to_pfn(kernel_sec_end);
1518                                 map.virtual = __phys_to_virt(kernel_sec_end);
1519                                 map.length = end - kernel_sec_end;
1520                                 map.type = MT_MEMORY_RW;
1521                                 create_mapping(&map);
1522                                 break;
1523                         }
1524                         /* Case 1: kernel and range start at the same address, should be common */
1525                         if (kernel_sec_start == start)
1526                                 start = kernel_sec_end;
1527                         /* Case 3: kernel and range end at the same address, should be rare */
1528                         if (kernel_sec_end == end)
1529                                 end = kernel_sec_start;
1530                 } else if ((kernel_sec_start < start) && (kernel_sec_end > start) && (kernel_sec_end < end)) {
1531                         /* Case 2: kernel ends inside range, starts below it */
1532                         start = kernel_sec_end;
1533                 } else if ((kernel_sec_start > start) && (kernel_sec_start < end) && (kernel_sec_end > end)) {
1534                         /* Case 4: kernel starts inside range, ends above it */
1535                         end = kernel_sec_start;
1536                 }
1537                 map.pfn = __phys_to_pfn(start);
1538                 map.virtual = __phys_to_virt(start);
1539                 map.length = end - start;
1540                 map.type = MT_MEMORY_RW;
1541                 create_mapping(&map);
1542         }
1543 }
1544
1545 static void __init map_kernel(void)
1546 {
1547         /*
1548          * We use the well known kernel section start and end and split the area in the
1549          * middle like this:
1550          *  .                .
1551          *  | RW memory      |
1552          *  +----------------+ kernel_x_start
1553          *  | Executable     |
1554          *  | kernel memory  |
1555          *  +----------------+ kernel_x_end / kernel_nx_start
1556          *  | Non-executable |
1557          *  | kernel memory  |
1558          *  +----------------+ kernel_nx_end
1559          *  | RW memory      |
1560          *  .                .
1561          *
1562          * Notice that we are dealing with section sized mappings here so all of this
1563          * will be bumped to the closest section boundary. This means that some of the
1564          * non-executable part of the kernel memory is actually mapped as executable.
1565          * This will only persist until we turn on proper memory management later on
1566          * and we remap the whole kernel with page granularity.
1567          */
1568         phys_addr_t kernel_x_start = kernel_sec_start;
1569         phys_addr_t kernel_x_end = round_up(__pa(__init_end), SECTION_SIZE);
1570         phys_addr_t kernel_nx_start = kernel_x_end;
1571         phys_addr_t kernel_nx_end = kernel_sec_end;
1572         struct map_desc map;
1573
1574         map.pfn = __phys_to_pfn(kernel_x_start);
1575         map.virtual = __phys_to_virt(kernel_x_start);
1576         map.length = kernel_x_end - kernel_x_start;
1577         map.type = MT_MEMORY_RWX;
1578         create_mapping(&map);
1579
1580         /* If the nx part is small it may end up covered by the tail of the RWX section */
1581         if (kernel_x_end == kernel_nx_end)
1582                 return;
1583
1584         map.pfn = __phys_to_pfn(kernel_nx_start);
1585         map.virtual = __phys_to_virt(kernel_nx_start);
1586         map.length = kernel_nx_end - kernel_nx_start;
1587         map.type = MT_MEMORY_RW;
1588         create_mapping(&map);
1589 }
1590
1591 #ifdef CONFIG_ARM_PV_FIXUP
1592 typedef void pgtables_remap(long long offset, unsigned long pgd);
1593 pgtables_remap lpae_pgtables_remap_asm;
1594
1595 /*
1596  * early_paging_init() recreates boot time page table setup, allowing machines
1597  * to switch over to a high (>4G) address space on LPAE systems
1598  */
1599 static void __init early_paging_init(const struct machine_desc *mdesc)
1600 {
1601         pgtables_remap *lpae_pgtables_remap;
1602         unsigned long pa_pgd;
1603         unsigned int cr, ttbcr;
1604         long long offset;
1605
1606         if (!mdesc->pv_fixup)
1607                 return;
1608
1609         offset = mdesc->pv_fixup();
1610         if (offset == 0)
1611                 return;
1612
1613         /*
1614          * Offset the kernel section physical offsets so that the kernel
1615          * mapping will work out later on.
1616          */
1617         kernel_sec_start += offset;
1618         kernel_sec_end += offset;
1619
1620         /*
1621          * Get the address of the remap function in the 1:1 identity
1622          * mapping setup by the early page table assembly code.  We
1623          * must get this prior to the pv update.  The following barrier
1624          * ensures that this is complete before we fixup any P:V offsets.
1625          */
1626         lpae_pgtables_remap = (pgtables_remap *)(unsigned long)__pa(lpae_pgtables_remap_asm);
1627         pa_pgd = __pa(swapper_pg_dir);
1628         barrier();
1629
1630         pr_info("Switching physical address space to 0x%08llx\n",
1631                 (u64)PHYS_OFFSET + offset);
1632
1633         /* Re-set the phys pfn offset, and the pv offset */
1634         __pv_offset += offset;
1635         __pv_phys_pfn_offset += PFN_DOWN(offset);
1636
1637         /* Run the patch stub to update the constants */
1638         fixup_pv_table(&__pv_table_begin,
1639                 (&__pv_table_end - &__pv_table_begin) << 2);
1640
1641         /*
1642          * We changing not only the virtual to physical mapping, but also
1643          * the physical addresses used to access memory.  We need to flush
1644          * all levels of cache in the system with caching disabled to
1645          * ensure that all data is written back, and nothing is prefetched
1646          * into the caches.  We also need to prevent the TLB walkers
1647          * allocating into the caches too.  Note that this is ARMv7 LPAE
1648          * specific.
1649          */
1650         cr = get_cr();
1651         set_cr(cr & ~(CR_I | CR_C));
1652         asm("mrc p15, 0, %0, c2, c0, 2" : "=r" (ttbcr));
1653         asm volatile("mcr p15, 0, %0, c2, c0, 2"
1654                 : : "r" (ttbcr & ~(3 << 8 | 3 << 10)));
1655         flush_cache_all();
1656
1657         /*
1658          * Fixup the page tables - this must be in the idmap region as
1659          * we need to disable the MMU to do this safely, and hence it
1660          * needs to be assembly.  It's fairly simple, as we're using the
1661          * temporary tables setup by the initial assembly code.
1662          */
1663         lpae_pgtables_remap(offset, pa_pgd);
1664
1665         /* Re-enable the caches and cacheable TLB walks */
1666         asm volatile("mcr p15, 0, %0, c2, c0, 2" : : "r" (ttbcr));
1667         set_cr(cr);
1668 }
1669
1670 #else
1671
1672 static void __init early_paging_init(const struct machine_desc *mdesc)
1673 {
1674         long long offset;
1675
1676         if (!mdesc->pv_fixup)
1677                 return;
1678
1679         offset = mdesc->pv_fixup();
1680         if (offset == 0)
1681                 return;
1682
1683         pr_crit("Physical address space modification is only to support Keystone2.\n");
1684         pr_crit("Please enable ARM_LPAE and ARM_PATCH_PHYS_VIRT support to use this\n");
1685         pr_crit("feature. Your kernel may crash now, have a good day.\n");
1686         add_taint(TAINT_CPU_OUT_OF_SPEC, LOCKDEP_STILL_OK);
1687 }
1688
1689 #endif
1690
1691 static void __init early_fixmap_shutdown(void)
1692 {
1693         int i;
1694         unsigned long va = fix_to_virt(__end_of_permanent_fixed_addresses - 1);
1695
1696         pte_offset_fixmap = pte_offset_late_fixmap;
1697         pmd_clear(fixmap_pmd(va));
1698         local_flush_tlb_kernel_page(va);
1699
1700         for (i = 0; i < __end_of_permanent_fixed_addresses; i++) {
1701                 pte_t *pte;
1702                 struct map_desc map;
1703
1704                 map.virtual = fix_to_virt(i);
1705                 pte = pte_offset_early_fixmap(pmd_off_k(map.virtual), map.virtual);
1706
1707                 /* Only i/o device mappings are supported ATM */
1708                 if (pte_none(*pte) ||
1709                     (pte_val(*pte) & L_PTE_MT_MASK) != L_PTE_MT_DEV_SHARED)
1710                         continue;
1711
1712                 map.pfn = pte_pfn(*pte);
1713                 map.type = MT_DEVICE;
1714                 map.length = PAGE_SIZE;
1715
1716                 create_mapping(&map);
1717         }
1718 }
1719
1720 /*
1721  * paging_init() sets up the page tables, initialises the zone memory
1722  * maps, and sets up the zero page, bad page and bad page tables.
1723  */
1724 void __init paging_init(const struct machine_desc *mdesc)
1725 {
1726         void *zero_page;
1727
1728         pr_debug("physical kernel sections: 0x%08llx-0x%08llx\n",
1729                  kernel_sec_start, kernel_sec_end);
1730
1731         prepare_page_table();
1732         map_lowmem();
1733         memblock_set_current_limit(arm_lowmem_limit);
1734         pr_debug("lowmem limit is %08llx\n", (long long)arm_lowmem_limit);
1735         /*
1736          * After this point early_alloc(), i.e. the memblock allocator, can
1737          * be used
1738          */
1739         map_kernel();
1740         dma_contiguous_remap();
1741         early_fixmap_shutdown();
1742         devicemaps_init(mdesc);
1743         kmap_init();
1744         tcm_init();
1745
1746         top_pmd = pmd_off_k(0xffff0000);
1747
1748         /* allocate the zero page. */
1749         zero_page = early_alloc(PAGE_SIZE);
1750
1751         bootmem_init();
1752
1753         empty_zero_page = virt_to_page(zero_page);
1754         __flush_dcache_page(NULL, empty_zero_page);
1755 }
1756
1757 void __init early_mm_init(const struct machine_desc *mdesc)
1758 {
1759         build_mem_type_table();
1760         early_paging_init(mdesc);
1761 }
1762
1763 void set_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
1764                               pte_t *ptep, pte_t pteval)
1765 {
1766         unsigned long ext = 0;
1767
1768         if (addr < TASK_SIZE && pte_valid_user(pteval)) {
1769                 if (!pte_special(pteval))
1770                         __sync_icache_dcache(pteval);
1771                 ext |= PTE_EXT_NG;
1772         }
1773
1774         set_pte_ext(ptep, pteval, ext);
1775 }