interconnect: Disallow interconnect core to be built as a module
[linux-2.6-microblaze.git] / arch / arm64 / mm / init.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  * Based on arch/arm/mm/init.c
4  *
5  * Copyright (C) 1995-2005 Russell King
6  * Copyright (C) 2012 ARM Ltd.
7  */
8
9 #include <linux/kernel.h>
10 #include <linux/export.h>
11 #include <linux/errno.h>
12 #include <linux/swap.h>
13 #include <linux/init.h>
14 #include <linux/cache.h>
15 #include <linux/mman.h>
16 #include <linux/nodemask.h>
17 #include <linux/initrd.h>
18 #include <linux/gfp.h>
19 #include <linux/memblock.h>
20 #include <linux/sort.h>
21 #include <linux/of.h>
22 #include <linux/of_fdt.h>
23 #include <linux/dma-direct.h>
24 #include <linux/dma-mapping.h>
25 #include <linux/dma-contiguous.h>
26 #include <linux/efi.h>
27 #include <linux/swiotlb.h>
28 #include <linux/vmalloc.h>
29 #include <linux/mm.h>
30 #include <linux/kexec.h>
31 #include <linux/crash_dump.h>
32 #include <linux/hugetlb.h>
33
34 #include <asm/boot.h>
35 #include <asm/fixmap.h>
36 #include <asm/kasan.h>
37 #include <asm/kernel-pgtable.h>
38 #include <asm/memory.h>
39 #include <asm/numa.h>
40 #include <asm/sections.h>
41 #include <asm/setup.h>
42 #include <linux/sizes.h>
43 #include <asm/tlb.h>
44 #include <asm/alternative.h>
45
46 #define ARM64_ZONE_DMA_BITS     30
47
48 /*
49  * We need to be able to catch inadvertent references to memstart_addr
50  * that occur (potentially in generic code) before arm64_memblock_init()
51  * executes, which assigns it its actual value. So use a default value
52  * that cannot be mistaken for a real physical address.
53  */
54 s64 memstart_addr __ro_after_init = -1;
55 EXPORT_SYMBOL(memstart_addr);
56
57 s64 physvirt_offset __ro_after_init;
58 EXPORT_SYMBOL(physvirt_offset);
59
60 struct page *vmemmap __ro_after_init;
61 EXPORT_SYMBOL(vmemmap);
62
63 /*
64  * We create both ZONE_DMA and ZONE_DMA32. ZONE_DMA covers the first 1G of
65  * memory as some devices, namely the Raspberry Pi 4, have peripherals with
66  * this limited view of the memory. ZONE_DMA32 will cover the rest of the 32
67  * bit addressable memory area.
68  */
69 phys_addr_t arm64_dma_phys_limit __ro_after_init;
70 static phys_addr_t arm64_dma32_phys_limit __ro_after_init;
71
72 #ifdef CONFIG_KEXEC_CORE
73 /*
74  * reserve_crashkernel() - reserves memory for crash kernel
75  *
76  * This function reserves memory area given in "crashkernel=" kernel command
77  * line parameter. The memory reserved is used by dump capture kernel when
78  * primary kernel is crashing.
79  */
80 static void __init reserve_crashkernel(void)
81 {
82         unsigned long long crash_base, crash_size;
83         int ret;
84
85         ret = parse_crashkernel(boot_command_line, memblock_phys_mem_size(),
86                                 &crash_size, &crash_base);
87         /* no crashkernel= or invalid value specified */
88         if (ret || !crash_size)
89                 return;
90
91         crash_size = PAGE_ALIGN(crash_size);
92
93         if (crash_base == 0) {
94                 /* Current arm64 boot protocol requires 2MB alignment */
95                 crash_base = memblock_find_in_range(0, arm64_dma32_phys_limit,
96                                 crash_size, SZ_2M);
97                 if (crash_base == 0) {
98                         pr_warn("cannot allocate crashkernel (size:0x%llx)\n",
99                                 crash_size);
100                         return;
101                 }
102         } else {
103                 /* User specifies base address explicitly. */
104                 if (!memblock_is_region_memory(crash_base, crash_size)) {
105                         pr_warn("cannot reserve crashkernel: region is not memory\n");
106                         return;
107                 }
108
109                 if (memblock_is_region_reserved(crash_base, crash_size)) {
110                         pr_warn("cannot reserve crashkernel: region overlaps reserved memory\n");
111                         return;
112                 }
113
114                 if (!IS_ALIGNED(crash_base, SZ_2M)) {
115                         pr_warn("cannot reserve crashkernel: base address is not 2MB aligned\n");
116                         return;
117                 }
118         }
119         memblock_reserve(crash_base, crash_size);
120
121         pr_info("crashkernel reserved: 0x%016llx - 0x%016llx (%lld MB)\n",
122                 crash_base, crash_base + crash_size, crash_size >> 20);
123
124         crashk_res.start = crash_base;
125         crashk_res.end = crash_base + crash_size - 1;
126 }
127 #else
128 static void __init reserve_crashkernel(void)
129 {
130 }
131 #endif /* CONFIG_KEXEC_CORE */
132
133 #ifdef CONFIG_CRASH_DUMP
134 static int __init early_init_dt_scan_elfcorehdr(unsigned long node,
135                 const char *uname, int depth, void *data)
136 {
137         const __be32 *reg;
138         int len;
139
140         if (depth != 1 || strcmp(uname, "chosen") != 0)
141                 return 0;
142
143         reg = of_get_flat_dt_prop(node, "linux,elfcorehdr", &len);
144         if (!reg || (len < (dt_root_addr_cells + dt_root_size_cells)))
145                 return 1;
146
147         elfcorehdr_addr = dt_mem_next_cell(dt_root_addr_cells, &reg);
148         elfcorehdr_size = dt_mem_next_cell(dt_root_size_cells, &reg);
149
150         return 1;
151 }
152
153 /*
154  * reserve_elfcorehdr() - reserves memory for elf core header
155  *
156  * This function reserves the memory occupied by an elf core header
157  * described in the device tree. This region contains all the
158  * information about primary kernel's core image and is used by a dump
159  * capture kernel to access the system memory on primary kernel.
160  */
161 static void __init reserve_elfcorehdr(void)
162 {
163         of_scan_flat_dt(early_init_dt_scan_elfcorehdr, NULL);
164
165         if (!elfcorehdr_size)
166                 return;
167
168         if (memblock_is_region_reserved(elfcorehdr_addr, elfcorehdr_size)) {
169                 pr_warn("elfcorehdr is overlapped\n");
170                 return;
171         }
172
173         memblock_reserve(elfcorehdr_addr, elfcorehdr_size);
174
175         pr_info("Reserving %lldKB of memory at 0x%llx for elfcorehdr\n",
176                 elfcorehdr_size >> 10, elfcorehdr_addr);
177 }
178 #else
179 static void __init reserve_elfcorehdr(void)
180 {
181 }
182 #endif /* CONFIG_CRASH_DUMP */
183
184 /*
185  * Return the maximum physical address for a zone with a given address size
186  * limit. It currently assumes that for memory starting above 4G, 32-bit
187  * devices will use a DMA offset.
188  */
189 static phys_addr_t __init max_zone_phys(unsigned int zone_bits)
190 {
191         phys_addr_t offset = memblock_start_of_DRAM() & GENMASK_ULL(63, zone_bits);
192         return min(offset + (1ULL << zone_bits), memblock_end_of_DRAM());
193 }
194
195 #ifdef CONFIG_NUMA
196
197 static void __init zone_sizes_init(unsigned long min, unsigned long max)
198 {
199         unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES]  = {0};
200
201 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
202         max_zone_pfns[ZONE_DMA] = PFN_DOWN(arm64_dma_phys_limit);
203 #endif
204 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
205         max_zone_pfns[ZONE_DMA32] = PFN_DOWN(arm64_dma32_phys_limit);
206 #endif
207         max_zone_pfns[ZONE_NORMAL] = max;
208
209         free_area_init_nodes(max_zone_pfns);
210 }
211
212 #else
213
214 static void __init zone_sizes_init(unsigned long min, unsigned long max)
215 {
216         struct memblock_region *reg;
217         unsigned long zone_size[MAX_NR_ZONES], zhole_size[MAX_NR_ZONES];
218         unsigned long __maybe_unused max_dma, max_dma32;
219
220         memset(zone_size, 0, sizeof(zone_size));
221
222         max_dma = max_dma32 = min;
223 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
224         max_dma = max_dma32 = PFN_DOWN(arm64_dma_phys_limit);
225         zone_size[ZONE_DMA] = max_dma - min;
226 #endif
227 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
228         max_dma32 = PFN_DOWN(arm64_dma32_phys_limit);
229         zone_size[ZONE_DMA32] = max_dma32 - max_dma;
230 #endif
231         zone_size[ZONE_NORMAL] = max - max_dma32;
232
233         memcpy(zhole_size, zone_size, sizeof(zhole_size));
234
235         for_each_memblock(memory, reg) {
236                 unsigned long start = memblock_region_memory_base_pfn(reg);
237                 unsigned long end = memblock_region_memory_end_pfn(reg);
238
239 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
240                 if (start >= min && start < max_dma) {
241                         unsigned long dma_end = min(end, max_dma);
242                         zhole_size[ZONE_DMA] -= dma_end - start;
243                         start = dma_end;
244                 }
245 #endif
246 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
247                 if (start >= max_dma && start < max_dma32) {
248                         unsigned long dma32_end = min(end, max_dma32);
249                         zhole_size[ZONE_DMA32] -= dma32_end - start;
250                         start = dma32_end;
251                 }
252 #endif
253                 if (start >= max_dma32 && start < max) {
254                         unsigned long normal_end = min(end, max);
255                         zhole_size[ZONE_NORMAL] -= normal_end - start;
256                 }
257         }
258
259         free_area_init_node(0, zone_size, min, zhole_size);
260 }
261
262 #endif /* CONFIG_NUMA */
263
264 int pfn_valid(unsigned long pfn)
265 {
266         phys_addr_t addr = pfn << PAGE_SHIFT;
267
268         if ((addr >> PAGE_SHIFT) != pfn)
269                 return 0;
270
271 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
272         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
273                 return 0;
274
275         if (!valid_section(__nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn))))
276                 return 0;
277 #endif
278         return memblock_is_map_memory(addr);
279 }
280 EXPORT_SYMBOL(pfn_valid);
281
282 static phys_addr_t memory_limit = PHYS_ADDR_MAX;
283
284 /*
285  * Limit the memory size that was specified via FDT.
286  */
287 static int __init early_mem(char *p)
288 {
289         if (!p)
290                 return 1;
291
292         memory_limit = memparse(p, &p) & PAGE_MASK;
293         pr_notice("Memory limited to %lldMB\n", memory_limit >> 20);
294
295         return 0;
296 }
297 early_param("mem", early_mem);
298
299 static int __init early_init_dt_scan_usablemem(unsigned long node,
300                 const char *uname, int depth, void *data)
301 {
302         struct memblock_region *usablemem = data;
303         const __be32 *reg;
304         int len;
305
306         if (depth != 1 || strcmp(uname, "chosen") != 0)
307                 return 0;
308
309         reg = of_get_flat_dt_prop(node, "linux,usable-memory-range", &len);
310         if (!reg || (len < (dt_root_addr_cells + dt_root_size_cells)))
311                 return 1;
312
313         usablemem->base = dt_mem_next_cell(dt_root_addr_cells, &reg);
314         usablemem->size = dt_mem_next_cell(dt_root_size_cells, &reg);
315
316         return 1;
317 }
318
319 static void __init fdt_enforce_memory_region(void)
320 {
321         struct memblock_region reg = {
322                 .size = 0,
323         };
324
325         of_scan_flat_dt(early_init_dt_scan_usablemem, &reg);
326
327         if (reg.size)
328                 memblock_cap_memory_range(reg.base, reg.size);
329 }
330
331 void __init arm64_memblock_init(void)
332 {
333         const s64 linear_region_size = BIT(vabits_actual - 1);
334
335         /* Handle linux,usable-memory-range property */
336         fdt_enforce_memory_region();
337
338         /* Remove memory above our supported physical address size */
339         memblock_remove(1ULL << PHYS_MASK_SHIFT, ULLONG_MAX);
340
341         /*
342          * Select a suitable value for the base of physical memory.
343          */
344         memstart_addr = round_down(memblock_start_of_DRAM(),
345                                    ARM64_MEMSTART_ALIGN);
346
347         physvirt_offset = PHYS_OFFSET - PAGE_OFFSET;
348
349         vmemmap = ((struct page *)VMEMMAP_START - (memstart_addr >> PAGE_SHIFT));
350
351         /*
352          * If we are running with a 52-bit kernel VA config on a system that
353          * does not support it, we have to offset our vmemmap and physvirt_offset
354          * s.t. we avoid the 52-bit portion of the direct linear map
355          */
356         if (IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_VA_BITS_52) && (vabits_actual != 52)) {
357                 vmemmap += (_PAGE_OFFSET(48) - _PAGE_OFFSET(52)) >> PAGE_SHIFT;
358                 physvirt_offset = PHYS_OFFSET - _PAGE_OFFSET(48);
359         }
360
361         /*
362          * Remove the memory that we will not be able to cover with the
363          * linear mapping. Take care not to clip the kernel which may be
364          * high in memory.
365          */
366         memblock_remove(max_t(u64, memstart_addr + linear_region_size,
367                         __pa_symbol(_end)), ULLONG_MAX);
368         if (memstart_addr + linear_region_size < memblock_end_of_DRAM()) {
369                 /* ensure that memstart_addr remains sufficiently aligned */
370                 memstart_addr = round_up(memblock_end_of_DRAM() - linear_region_size,
371                                          ARM64_MEMSTART_ALIGN);
372                 memblock_remove(0, memstart_addr);
373         }
374
375         /*
376          * Apply the memory limit if it was set. Since the kernel may be loaded
377          * high up in memory, add back the kernel region that must be accessible
378          * via the linear mapping.
379          */
380         if (memory_limit != PHYS_ADDR_MAX) {
381                 memblock_mem_limit_remove_map(memory_limit);
382                 memblock_add(__pa_symbol(_text), (u64)(_end - _text));
383         }
384
385         if (IS_ENABLED(CONFIG_BLK_DEV_INITRD) && phys_initrd_size) {
386                 /*
387                  * Add back the memory we just removed if it results in the
388                  * initrd to become inaccessible via the linear mapping.
389                  * Otherwise, this is a no-op
390                  */
391                 u64 base = phys_initrd_start & PAGE_MASK;
392                 u64 size = PAGE_ALIGN(phys_initrd_start + phys_initrd_size) - base;
393
394                 /*
395                  * We can only add back the initrd memory if we don't end up
396                  * with more memory than we can address via the linear mapping.
397                  * It is up to the bootloader to position the kernel and the
398                  * initrd reasonably close to each other (i.e., within 32 GB of
399                  * each other) so that all granule/#levels combinations can
400                  * always access both.
401                  */
402                 if (WARN(base < memblock_start_of_DRAM() ||
403                          base + size > memblock_start_of_DRAM() +
404                                        linear_region_size,
405                         "initrd not fully accessible via the linear mapping -- please check your bootloader ...\n")) {
406                         phys_initrd_size = 0;
407                 } else {
408                         memblock_remove(base, size); /* clear MEMBLOCK_ flags */
409                         memblock_add(base, size);
410                         memblock_reserve(base, size);
411                 }
412         }
413
414         if (IS_ENABLED(CONFIG_RANDOMIZE_BASE)) {
415                 extern u16 memstart_offset_seed;
416                 u64 range = linear_region_size -
417                             (memblock_end_of_DRAM() - memblock_start_of_DRAM());
418
419                 /*
420                  * If the size of the linear region exceeds, by a sufficient
421                  * margin, the size of the region that the available physical
422                  * memory spans, randomize the linear region as well.
423                  */
424                 if (memstart_offset_seed > 0 && range >= ARM64_MEMSTART_ALIGN) {
425                         range /= ARM64_MEMSTART_ALIGN;
426                         memstart_addr -= ARM64_MEMSTART_ALIGN *
427                                          ((range * memstart_offset_seed) >> 16);
428                 }
429         }
430
431         /*
432          * Register the kernel text, kernel data, initrd, and initial
433          * pagetables with memblock.
434          */
435         memblock_reserve(__pa_symbol(_text), _end - _text);
436         if (IS_ENABLED(CONFIG_BLK_DEV_INITRD) && phys_initrd_size) {
437                 /* the generic initrd code expects virtual addresses */
438                 initrd_start = __phys_to_virt(phys_initrd_start);
439                 initrd_end = initrd_start + phys_initrd_size;
440         }
441
442         early_init_fdt_scan_reserved_mem();
443
444         if (IS_ENABLED(CONFIG_ZONE_DMA)) {
445                 zone_dma_bits = ARM64_ZONE_DMA_BITS;
446                 arm64_dma_phys_limit = max_zone_phys(ARM64_ZONE_DMA_BITS);
447         }
448
449         if (IS_ENABLED(CONFIG_ZONE_DMA32))
450                 arm64_dma32_phys_limit = max_zone_phys(32);
451         else
452                 arm64_dma32_phys_limit = PHYS_MASK + 1;
453
454         reserve_crashkernel();
455
456         reserve_elfcorehdr();
457
458         high_memory = __va(memblock_end_of_DRAM() - 1) + 1;
459
460         dma_contiguous_reserve(arm64_dma32_phys_limit);
461
462 #ifdef CONFIG_ARM64_4K_PAGES
463         hugetlb_cma_reserve(PUD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
464 #endif
465
466 }
467
468 void __init bootmem_init(void)
469 {
470         unsigned long min, max;
471
472         min = PFN_UP(memblock_start_of_DRAM());
473         max = PFN_DOWN(memblock_end_of_DRAM());
474
475         early_memtest(min << PAGE_SHIFT, max << PAGE_SHIFT);
476
477         max_pfn = max_low_pfn = max;
478         min_low_pfn = min;
479
480         arm64_numa_init();
481         /*
482          * Sparsemem tries to allocate bootmem in memory_present(), so must be
483          * done after the fixed reservations.
484          */
485         memblocks_present();
486
487         sparse_init();
488         zone_sizes_init(min, max);
489
490         memblock_dump_all();
491 }
492
493 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
494 static inline void free_memmap(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
495 {
496         struct page *start_pg, *end_pg;
497         unsigned long pg, pgend;
498
499         /*
500          * Convert start_pfn/end_pfn to a struct page pointer.
501          */
502         start_pg = pfn_to_page(start_pfn - 1) + 1;
503         end_pg = pfn_to_page(end_pfn - 1) + 1;
504
505         /*
506          * Convert to physical addresses, and round start upwards and end
507          * downwards.
508          */
509         pg = (unsigned long)PAGE_ALIGN(__pa(start_pg));
510         pgend = (unsigned long)__pa(end_pg) & PAGE_MASK;
511
512         /*
513          * If there are free pages between these, free the section of the
514          * memmap array.
515          */
516         if (pg < pgend)
517                 memblock_free(pg, pgend - pg);
518 }
519
520 /*
521  * The mem_map array can get very big. Free the unused area of the memory map.
522  */
523 static void __init free_unused_memmap(void)
524 {
525         unsigned long start, prev_end = 0;
526         struct memblock_region *reg;
527
528         for_each_memblock(memory, reg) {
529                 start = __phys_to_pfn(reg->base);
530
531 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
532                 /*
533                  * Take care not to free memmap entries that don't exist due
534                  * to SPARSEMEM sections which aren't present.
535                  */
536                 start = min(start, ALIGN(prev_end, PAGES_PER_SECTION));
537 #endif
538                 /*
539                  * If we had a previous bank, and there is a space between the
540                  * current bank and the previous, free it.
541                  */
542                 if (prev_end && prev_end < start)
543                         free_memmap(prev_end, start);
544
545                 /*
546                  * Align up here since the VM subsystem insists that the
547                  * memmap entries are valid from the bank end aligned to
548                  * MAX_ORDER_NR_PAGES.
549                  */
550                 prev_end = ALIGN(__phys_to_pfn(reg->base + reg->size),
551                                  MAX_ORDER_NR_PAGES);
552         }
553
554 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
555         if (!IS_ALIGNED(prev_end, PAGES_PER_SECTION))
556                 free_memmap(prev_end, ALIGN(prev_end, PAGES_PER_SECTION));
557 #endif
558 }
559 #endif  /* !CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP */
560
561 /*
562  * mem_init() marks the free areas in the mem_map and tells us how much memory
563  * is free.  This is done after various parts of the system have claimed their
564  * memory after the kernel image.
565  */
566 void __init mem_init(void)
567 {
568         if (swiotlb_force == SWIOTLB_FORCE ||
569             max_pfn > PFN_DOWN(arm64_dma_phys_limit ? : arm64_dma32_phys_limit))
570                 swiotlb_init(1);
571         else
572                 swiotlb_force = SWIOTLB_NO_FORCE;
573
574         set_max_mapnr(max_pfn - PHYS_PFN_OFFSET);
575
576 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
577         free_unused_memmap();
578 #endif
579         /* this will put all unused low memory onto the freelists */
580         memblock_free_all();
581
582         mem_init_print_info(NULL);
583
584         /*
585          * Check boundaries twice: Some fundamental inconsistencies can be
586          * detected at build time already.
587          */
588 #ifdef CONFIG_COMPAT
589         BUILD_BUG_ON(TASK_SIZE_32 > DEFAULT_MAP_WINDOW_64);
590 #endif
591
592         if (PAGE_SIZE >= 16384 && get_num_physpages() <= 128) {
593                 extern int sysctl_overcommit_memory;
594                 /*
595                  * On a machine this small we won't get anywhere without
596                  * overcommit, so turn it on by default.
597                  */
598                 sysctl_overcommit_memory = OVERCOMMIT_ALWAYS;
599         }
600 }
601
602 void free_initmem(void)
603 {
604         free_reserved_area(lm_alias(__init_begin),
605                            lm_alias(__init_end),
606                            POISON_FREE_INITMEM, "unused kernel");
607         /*
608          * Unmap the __init region but leave the VM area in place. This
609          * prevents the region from being reused for kernel modules, which
610          * is not supported by kallsyms.
611          */
612         unmap_kernel_range((u64)__init_begin, (u64)(__init_end - __init_begin));
613 }
614
615 /*
616  * Dump out memory limit information on panic.
617  */
618 static int dump_mem_limit(struct notifier_block *self, unsigned long v, void *p)
619 {
620         if (memory_limit != PHYS_ADDR_MAX) {
621                 pr_emerg("Memory Limit: %llu MB\n", memory_limit >> 20);
622         } else {
623                 pr_emerg("Memory Limit: none\n");
624         }
625         return 0;
626 }
627
628 static struct notifier_block mem_limit_notifier = {
629         .notifier_call = dump_mem_limit,
630 };
631
632 static int __init register_mem_limit_dumper(void)
633 {
634         atomic_notifier_chain_register(&panic_notifier_list,
635                                        &mem_limit_notifier);
636         return 0;
637 }
638 __initcall(register_mem_limit_dumper);