arch/arm/mm/init.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  *  linux/arch/arm/mm/init.c
   4  *
   5  *  Copyright (C) 1995-2005 Russell King
   6  */
   7 #include <linux/kernel.h>
   8 #include <linux/errno.h>
   9 #include <linux/swap.h>
  10 #include <linux/init.h>
  11 #include <linux/mman.h>
  12 #include <linux/sched/signal.h>
  13 #include <linux/sched/task.h>
  14 #include <linux/export.h>
  15 #include <linux/nodemask.h>
  16 #include <linux/initrd.h>
  17 #include <linux/of_fdt.h>
  18 #include <linux/highmem.h>
  19 #include <linux/gfp.h>
  20 #include <linux/memblock.h>
  21 #include <linux/dma-map-ops.h>
  22 #include <linux/sizes.h>
  23 #include <linux/stop_machine.h>
  24 #include <linux/swiotlb.h>
  25
  26 #include <asm/cp15.h>
  27 #include <asm/mach-types.h>
  28 #include <asm/memblock.h>
  29 #include <asm/memory.h>
  30 #include <asm/prom.h>
  31 #include <asm/sections.h>
  32 #include <asm/setup.h>
  33 #include <asm/set_memory.h>
  34 #include <asm/system_info.h>
  35 #include <asm/tlb.h>
  36 #include <asm/fixmap.h>
  37 #include <asm/ptdump.h>
  38
  39 #include <asm/mach/arch.h>
  40 #include <asm/mach/map.h>
  41
  42 #include "mm.h"
  43
  44 #ifdef CONFIG_CPU_CP15_MMU
  45 unsigned long __init __clear_cr(unsigned long mask)
  46 {
  47         cr_alignment = cr_alignment & ~mask;
  48         return cr_alignment;
  49 }
  50 #endif
  51
  52 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
  53 static int __init parse_tag_initrd(const struct tag *tag)
  54 {
  55         pr_warn("ATAG_INITRD is deprecated; "
  56                 "please update your bootloader.\n");
  57         phys_initrd_start = __virt_to_phys(tag->u.initrd.start);
  58         phys_initrd_size = tag->u.initrd.size;
  59         return 0;
  60 }
  61
  62 __tagtable(ATAG_INITRD, parse_tag_initrd);
  63
  64 static int __init parse_tag_initrd2(const struct tag *tag)
  65 {
  66         phys_initrd_start = tag->u.initrd.start;
  67         phys_initrd_size = tag->u.initrd.size;
  68         return 0;
  69 }
  70
  71 __tagtable(ATAG_INITRD2, parse_tag_initrd2);
  72 #endif
  73
  74 static void __init find_limits(unsigned long *min, unsigned long *max_low,
  75                                unsigned long *max_high)
  76 {
  77         *max_low = PFN_DOWN(memblock_get_current_limit());
  78         *min = PFN_UP(memblock_start_of_DRAM());
  79         *max_high = PFN_DOWN(memblock_end_of_DRAM());
  80 }
  81
  82 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
  83
  84 phys_addr_t arm_dma_zone_size __read_mostly;
  85 EXPORT_SYMBOL(arm_dma_zone_size);
  86
  87 /*
  88  * The DMA mask corresponding to the maximum bus address allocatable
  89  * using GFP_DMA.  The default here places no restriction on DMA
  90  * allocations.  This must be the smallest DMA mask in the system,
  91  * so a successful GFP_DMA allocation will always satisfy this.
  92  */
  93 phys_addr_t arm_dma_limit;
  94 unsigned long arm_dma_pfn_limit;
  95 #endif
  96
  97 void __init setup_dma_zone(const struct machine_desc *mdesc)
  98 {
  99 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
 100         if (mdesc->dma_zone_size) {
 101                 arm_dma_zone_size = mdesc->dma_zone_size;
 102                 arm_dma_limit = PHYS_OFFSET + arm_dma_zone_size - 1;
 103         } else
 104                 arm_dma_limit = 0xffffffff;
 105         arm_dma_pfn_limit = arm_dma_limit >> PAGE_SHIFT;
 106 #endif
 107 }
 108
 109 static void __init zone_sizes_init(unsigned long min, unsigned long max_low,
 110         unsigned long max_high)
 111 {
 112         unsigned long max_zone_pfn[MAX_NR_ZONES] = { 0 };
 113
 114 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
 115         max_zone_pfn[ZONE_DMA] = min(arm_dma_pfn_limit, max_low);
 116 #endif
 117         max_zone_pfn[ZONE_NORMAL] = max_low;
 118 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 119         max_zone_pfn[ZONE_HIGHMEM] = max_high;
 120 #endif
 121         free_area_init(max_zone_pfn);
 122 }
 123
 124 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_PFN_VALID
 125 int pfn_valid(unsigned long pfn)
 126 {
 127         phys_addr_t addr = __pfn_to_phys(pfn);
 128         unsigned long pageblock_size = PAGE_SIZE * pageblock_nr_pages;
 129
 130         if (__phys_to_pfn(addr) != pfn)
 131                 return 0;
 132
 133         /*
 134          * If address less than pageblock_size bytes away from a present
 135          * memory chunk there still will be a memory map entry for it
 136          * because we round freed memory map to the pageblock boundaries.
 137          */
 138         if (memblock_overlaps_region(&memblock.memory,
 139                                      ALIGN_DOWN(addr, pageblock_size),
 140                                      pageblock_size))
 141                 return 1;
 142
 143         return 0;
 144 }
 145 EXPORT_SYMBOL(pfn_valid);
 146 #endif
 147
 148 static bool arm_memblock_steal_permitted = true;
 149
 150 phys_addr_t __init arm_memblock_steal(phys_addr_t size, phys_addr_t align)
 151 {
 152         phys_addr_t phys;
 153
 154         BUG_ON(!arm_memblock_steal_permitted);
 155
 156         phys = memblock_phys_alloc(size, align);
 157         if (!phys)
 158                 panic("Failed to steal %pa bytes at %pS\n",
 159                       &size, (void *)_RET_IP_);
 160
 161         memblock_free(phys, size);
 162         memblock_remove(phys, size);
 163
 164         return phys;
 165 }
 166
 167 static void __init arm_initrd_init(void)
 168 {
 169 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
 170         phys_addr_t start;
 171         unsigned long size;
 172
 173         initrd_start = initrd_end = 0;
 174
 175         if (!phys_initrd_size)
 176                 return;
 177
 178         /*
 179          * Round the memory region to page boundaries as per free_initrd_mem()
 180          * This allows us to detect whether the pages overlapping the initrd
 181          * are in use, but more importantly, reserves the entire set of pages
 182          * as we don't want these pages allocated for other purposes.
 183          */
 184         start = round_down(phys_initrd_start, PAGE_SIZE);
 185         size = phys_initrd_size + (phys_initrd_start - start);
 186         size = round_up(size, PAGE_SIZE);
 187
 188         if (!memblock_is_region_memory(start, size)) {
 189                 pr_err("INITRD: 0x%08llx+0x%08lx is not a memory region - disabling initrd\n",
 190                        (u64)start, size);
 191                 return;
 192         }
 193
 194         if (memblock_is_region_reserved(start, size)) {
 195                 pr_err("INITRD: 0x%08llx+0x%08lx overlaps in-use memory region - disabling initrd\n",
 196                        (u64)start, size);
 197                 return;
 198         }
 199
 200         memblock_reserve(start, size);
 201
 202         /* Now convert initrd to virtual addresses */
 203         initrd_start = __phys_to_virt(phys_initrd_start);
 204         initrd_end = initrd_start + phys_initrd_size;
 205 #endif
 206 }
 207
 208 #ifdef CONFIG_CPU_ICACHE_MISMATCH_WORKAROUND
 209 void check_cpu_icache_size(int cpuid)
 210 {
 211         u32 size, ctr;
 212
 213         asm("mrc p15, 0, %0, c0, c0, 1" : "=r" (ctr));
 214
 215         size = 1 << ((ctr & 0xf) + 2);
 216         if (cpuid != 0 && icache_size != size)
 217                 pr_info("CPU%u: detected I-Cache line size mismatch, workaround enabled\n",
 218                         cpuid);
 219         if (icache_size > size)
 220                 icache_size = size;
 221 }
 222 #endif
 223
 224 void __init arm_memblock_init(const struct machine_desc *mdesc)
 225 {
 226         /* Register the kernel text, kernel data and initrd with memblock. */
 227         memblock_reserve(__pa(KERNEL_START), KERNEL_END - KERNEL_START);
 228
 229         arm_initrd_init();
 230
 231         arm_mm_memblock_reserve();
 232
 233         /* reserve any platform specific memblock areas */
 234         if (mdesc->reserve)
 235                 mdesc->reserve();
 236
 237         early_init_fdt_scan_reserved_mem();
 238
 239         /* reserve memory for DMA contiguous allocations */
 240         dma_contiguous_reserve(arm_dma_limit);
 241
 242         arm_memblock_steal_permitted = false;
 243         memblock_dump_all();
 244 }
 245
 246 void __init bootmem_init(void)
 247 {
 248         memblock_allow_resize();
 249
 250         find_limits(&min_low_pfn, &max_low_pfn, &max_pfn);
 251
 252         early_memtest((phys_addr_t)min_low_pfn << PAGE_SHIFT,
 253                       (phys_addr_t)max_low_pfn << PAGE_SHIFT);
 254
 255         /*
 256          * sparse_init() tries to allocate memory from memblock, so must be
 257          * done after the fixed reservations
 258          */
 259         sparse_init();
 260
 261         /*
 262          * Now free the memory - free_area_init needs
 263          * the sparse mem_map arrays initialized by sparse_init()
 264          * for memmap_init_zone(), otherwise all PFNs are invalid.
 265          */
 266         zone_sizes_init(min_low_pfn, max_low_pfn, max_pfn);
 267 }
 268
 269 /*
 270  * Poison init memory with an undefined instruction (ARM) or a branch to an
 271  * undefined instruction (Thumb).
 272  */
 273 static inline void poison_init_mem(void *s, size_t count)
 274 {
 275         u32 *p = (u32 *)s;
 276         for (; count != 0; count -= 4)
 277                 *p++ = 0xe7fddef0;
 278 }
 279
 280 static void __init free_highpages(void)
 281 {
 282 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 283         unsigned long max_low = max_low_pfn;
 284         phys_addr_t range_start, range_end;
 285         u64 i;
 286
 287         /* set highmem page free */
 288         for_each_free_mem_range(i, NUMA_NO_NODE, MEMBLOCK_NONE,
 289                                 &range_start, &range_end, NULL) {
 290                 unsigned long start = PFN_UP(range_start);
 291                 unsigned long end = PFN_DOWN(range_end);
 292
 293                 /* Ignore complete lowmem entries */
 294                 if (end <= max_low)
 295                         continue;
 296
 297                 /* Truncate partial highmem entries */
 298                 if (start < max_low)
 299                         start = max_low;
 300
 301                 for (; start < end; start++)
 302                         free_highmem_page(pfn_to_page(start));
 303         }
 304 #endif
 305 }
 306
 307 /*
 308  * mem_init() marks the free areas in the mem_map and tells us how much
 309  * memory is free.  This is done after various parts of the system have
 310  * claimed their memory after the kernel image.
 311  */
 312 void __init mem_init(void)
 313 {
 314 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
 315         if (swiotlb_force == SWIOTLB_FORCE ||
 316             max_pfn > arm_dma_pfn_limit)
 317                 swiotlb_init(1);
 318         else
 319                 swiotlb_force = SWIOTLB_NO_FORCE;
 320 #endif
 321
 322         set_max_mapnr(pfn_to_page(max_pfn) - mem_map);
 323
 324         /* this will put all unused low memory onto the freelists */
 325         memblock_free_all();
 326
 327 #ifdef CONFIG_SA1111
 328         /* now that our DMA memory is actually so designated, we can free it */
 329         free_reserved_area(__va(PHYS_OFFSET), swapper_pg_dir, -1, NULL);
 330 #endif
 331
 332         free_highpages();
 333
 334         /*
 335          * Check boundaries twice: Some fundamental inconsistencies can
 336          * be detected at build time already.
 337          */
 338 #ifdef CONFIG_MMU
 339         BUILD_BUG_ON(TASK_SIZE                          > MODULES_VADDR);
 340         BUG_ON(TASK_SIZE                                > MODULES_VADDR);
 341 #endif
 342
 343 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 344         BUILD_BUG_ON(PKMAP_BASE + LAST_PKMAP * PAGE_SIZE > PAGE_OFFSET);
 345         BUG_ON(PKMAP_BASE + LAST_PKMAP * PAGE_SIZE      > PAGE_OFFSET);
 346 #endif
 347 }
 348
 349 #ifdef CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX
 350 struct section_perm {
 351         const char *name;
 352         unsigned long start;
 353         unsigned long end;
 354         pmdval_t mask;
 355         pmdval_t prot;
 356         pmdval_t clear;
 357 };
 358
 359 /* First section-aligned location at or after __start_rodata. */
 360 extern char __start_rodata_section_aligned[];
 361
 362 static struct section_perm nx_perms[] = {
 363         /* Make pages tables, etc before _stext RW (set NX). */
 364         {
 365                 .name   = "pre-text NX",
 366                 .start  = PAGE_OFFSET,
 367                 .end    = (unsigned long)_stext,
 368                 .mask   = ~PMD_SECT_XN,
 369                 .prot   = PMD_SECT_XN,
 370         },
 371         /* Make init RW (set NX). */
 372         {
 373                 .name   = "init NX",
 374                 .start  = (unsigned long)__init_begin,
 375                 .end    = (unsigned long)_sdata,
 376                 .mask   = ~PMD_SECT_XN,
 377                 .prot   = PMD_SECT_XN,
 378         },
 379         /* Make rodata NX (set RO in ro_perms below). */
 380         {
 381                 .name   = "rodata NX",
 382                 .start  = (unsigned long)__start_rodata_section_aligned,
 383                 .end    = (unsigned long)__init_begin,
 384                 .mask   = ~PMD_SECT_XN,
 385                 .prot   = PMD_SECT_XN,
 386         },
 387 };
 388
 389 static struct section_perm ro_perms[] = {
 390         /* Make kernel code and rodata RX (set RO). */
 391         {
 392                 .name   = "text/rodata RO",
 393                 .start  = (unsigned long)_stext,
 394                 .end    = (unsigned long)__init_begin,
 395 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
 396                 .mask   = ~(L_PMD_SECT_RDONLY | PMD_SECT_AP2),
 397                 .prot   = L_PMD_SECT_RDONLY | PMD_SECT_AP2,
 398 #else
 399                 .mask   = ~(PMD_SECT_APX | PMD_SECT_AP_WRITE),
 400                 .prot   = PMD_SECT_APX | PMD_SECT_AP_WRITE,
 401                 .clear  = PMD_SECT_AP_WRITE,
 402 #endif
 403         },
 404 };
 405
 406 /*
 407  * Updates section permissions only for the current mm (sections are
 408  * copied into each mm). During startup, this is the init_mm. Is only
 409  * safe to be called with preemption disabled, as under stop_machine().
 410  */
 411 static inline void section_update(unsigned long addr, pmdval_t mask,
 412                                   pmdval_t prot, struct mm_struct *mm)
 413 {
 414         pmd_t *pmd;
 415
 416         pmd = pmd_offset(pud_offset(p4d_offset(pgd_offset(mm, addr), addr), addr), addr);
 417
 418 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
 419         pmd[0] = __pmd((pmd_val(pmd[0]) & mask) | prot);
 420 #else
 421         if (addr & SECTION_SIZE)
 422                 pmd[1] = __pmd((pmd_val(pmd[1]) & mask) | prot);
 423         else
 424                 pmd[0] = __pmd((pmd_val(pmd[0]) & mask) | prot);
 425 #endif
 426         flush_pmd_entry(pmd);
 427         local_flush_tlb_kernel_range(addr, addr + SECTION_SIZE);
 428 }
 429
 430 /* Make sure extended page tables are in use. */
 431 static inline bool arch_has_strict_perms(void)
 432 {
 433         if (cpu_architecture() < CPU_ARCH_ARMv6)
 434                 return false;
 435
 436         return !!(get_cr() & CR_XP);
 437 }
 438
 439 static void set_section_perms(struct section_perm *perms, int n, bool set,
 440                               struct mm_struct *mm)
 441 {
 442         size_t i;
 443         unsigned long addr;
 444
 445         if (!arch_has_strict_perms())
 446                 return;
 447
 448         for (i = 0; i < n; i++) {
 449                 if (!IS_ALIGNED(perms[i].start, SECTION_SIZE) ||
 450                     !IS_ALIGNED(perms[i].end, SECTION_SIZE)) {
 451                         pr_err("BUG: %s section %lx-%lx not aligned to %lx\n",
 452                                 perms[i].name, perms[i].start, perms[i].end,
 453                                 SECTION_SIZE);
 454                         continue;
 455                 }
 456
 457                 for (addr = perms[i].start;
 458                      addr < perms[i].end;
 459                      addr += SECTION_SIZE)
 460                         section_update(addr, perms[i].mask,
 461                                 set ? perms[i].prot : perms[i].clear, mm);
 462         }
 463
 464 }
 465
 466 /**
 467  * update_sections_early intended to be called only through stop_machine
 468  * framework and executed by only one CPU while all other CPUs will spin and
 469  * wait, so no locking is required in this function.
 470  */
 471 static void update_sections_early(struct section_perm perms[], int n)
 472 {
 473         struct task_struct *t, *s;
 474
 475         for_each_process(t) {
 476                 if (t->flags & PF_KTHREAD)
 477                         continue;
 478                 for_each_thread(t, s)
 479                         if (s->mm)
 480                                 set_section_perms(perms, n, true, s->mm);
 481         }
 482         set_section_perms(perms, n, true, current->active_mm);
 483         set_section_perms(perms, n, true, &init_mm);
 484 }
 485
 486 static int __fix_kernmem_perms(void *unused)
 487 {
 488         update_sections_early(nx_perms, ARRAY_SIZE(nx_perms));
 489         return 0;
 490 }
 491
 492 static void fix_kernmem_perms(void)
 493 {
 494         stop_machine(__fix_kernmem_perms, NULL, NULL);
 495 }
 496
 497 static int __mark_rodata_ro(void *unused)
 498 {
 499         update_sections_early(ro_perms, ARRAY_SIZE(ro_perms));
 500         return 0;
 501 }
 502
 503 void mark_rodata_ro(void)
 504 {
 505         stop_machine(__mark_rodata_ro, NULL, NULL);
 506         debug_checkwx();
 507 }
 508
 509 #else
 510 static inline void fix_kernmem_perms(void) { }
 511 #endif /* CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX */
 512
 513 void free_initmem(void)
 514 {
 515         fix_kernmem_perms();
 516
 517         poison_init_mem(__init_begin, __init_end - __init_begin);
 518         if (!machine_is_integrator() && !machine_is_cintegrator())
 519                 free_initmem_default(-1);
 520 }
 521
 522 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
 523 void free_initrd_mem(unsigned long start, unsigned long end)
 524 {
 525         if (start == initrd_start)
 526                 start = round_down(start, PAGE_SIZE);
 527         if (end == initrd_end)
 528                 end = round_up(end, PAGE_SIZE);
 529
 530         poison_init_mem((void *)start, PAGE_ALIGN(end) - start);
 531         free_reserved_area((void *)start, (void *)end, -1, "initrd");
 532 }
 533 #endif