arch/x86/mm/init_32.c

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