Merge tag 'timers-urgent-2020-12-27' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel...
[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/fixmap.h>
22 #include <asm/sections.h>
23 #include <asm/setup.h>
24 #include <asm/smp_plat.h>
25 #include <asm/tlb.h>
26 #include <asm/highmem.h>
27 #include <asm/system_info.h>
28 #include <asm/traps.h>
29 #include <asm/procinfo.h>
30 #include <asm/memory.h>
31 #include <asm/pgalloc.h>
32 #include <asm/kasan_def.h>
33
34 #include <asm/mach/arch.h>
35 #include <asm/mach/map.h>
36 #include <asm/mach/pci.h>
37 #include <asm/fixmap.h>
38
39 #include "fault.h"
40 #include "mm.h"
41 #include "tcm.h"
42
43 extern unsigned long __atags_pointer;
44
45 /*
46  * empty_zero_page is a special page that is used for
47  * zero-initialized data and COW.
48  */
49 struct page *empty_zero_page;
50 EXPORT_SYMBOL(empty_zero_page);
51
52 /*
53  * The pmd table for the upper-most set of pages.
54  */
55 pmd_t *top_pmd;
56
57 pmdval_t user_pmd_table = _PAGE_USER_TABLE;
58
59 #define CPOLICY_UNCACHED        0
60 #define CPOLICY_BUFFERED        1
61 #define CPOLICY_WRITETHROUGH    2
62 #define CPOLICY_WRITEBACK       3
63 #define CPOLICY_WRITEALLOC      4
64
65 static unsigned int cachepolicy __initdata = CPOLICY_WRITEBACK;
66 static unsigned int ecc_mask __initdata = 0;
67 pgprot_t pgprot_user;
68 pgprot_t pgprot_kernel;
69
70 EXPORT_SYMBOL(pgprot_user);
71 EXPORT_SYMBOL(pgprot_kernel);
72
73 struct cachepolicy {
74         const char      policy[16];
75         unsigned int    cr_mask;
76         pmdval_t        pmd;
77         pteval_t        pte;
78 };
79
80 static struct cachepolicy cache_policies[] __initdata = {
81         {
82                 .policy         = "uncached",
83                 .cr_mask        = CR_W|CR_C,
84                 .pmd            = PMD_SECT_UNCACHED,
85                 .pte            = L_PTE_MT_UNCACHED,
86         }, {
87                 .policy         = "buffered",
88                 .cr_mask        = CR_C,
89                 .pmd            = PMD_SECT_BUFFERED,
90                 .pte            = L_PTE_MT_BUFFERABLE,
91         }, {
92                 .policy         = "writethrough",
93                 .cr_mask        = 0,
94                 .pmd            = PMD_SECT_WT,
95                 .pte            = L_PTE_MT_WRITETHROUGH,
96         }, {
97                 .policy         = "writeback",
98                 .cr_mask        = 0,
99                 .pmd            = PMD_SECT_WB,
100                 .pte            = L_PTE_MT_WRITEBACK,
101         }, {
102                 .policy         = "writealloc",
103                 .cr_mask        = 0,
104                 .pmd            = PMD_SECT_WBWA,
105                 .pte            = L_PTE_MT_WRITEALLOC,
106         }
107 };
108
109 #ifdef CONFIG_CPU_CP15
110 static unsigned long initial_pmd_value __initdata = 0;
111
112 /*
113  * Initialise the cache_policy variable with the initial state specified
114  * via the "pmd" value.  This is used to ensure that on ARMv6 and later,
115  * the C code sets the page tables up with the same policy as the head
116  * assembly code, which avoids an illegal state where the TLBs can get
117  * confused.  See comments in early_cachepolicy() for more information.
118  */
119 void __init init_default_cache_policy(unsigned long pmd)
120 {
121         int i;
122
123         initial_pmd_value = pmd;
124
125         pmd &= PMD_SECT_CACHE_MASK;
126
127         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(cache_policies); i++)
128                 if (cache_policies[i].pmd == pmd) {
129                         cachepolicy = i;
130                         break;
131                 }
132
133         if (i == ARRAY_SIZE(cache_policies))
134                 pr_err("ERROR: could not find cache policy\n");
135 }
136
137 /*
138  * These are useful for identifying cache coherency problems by allowing
139  * the cache or the cache and writebuffer to be turned off.  (Note: the
140  * write buffer should not be on and the cache off).
141  */
142 static int __init early_cachepolicy(char *p)
143 {
144         int i, selected = -1;
145
146         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(cache_policies); i++) {
147                 int len = strlen(cache_policies[i].policy);
148
149                 if (memcmp(p, cache_policies[i].policy, len) == 0) {
150                         selected = i;
151                         break;
152                 }
153         }
154
155         if (selected == -1)
156                 pr_err("ERROR: unknown or unsupported cache policy\n");
157
158         /*
159          * This restriction is partly to do with the way we boot; it is
160          * unpredictable to have memory mapped using two different sets of
161          * memory attributes (shared, type, and cache attribs).  We can not
162          * change these attributes once the initial assembly has setup the
163          * page tables.
164          */
165         if (cpu_architecture() >= CPU_ARCH_ARMv6 && selected != cachepolicy) {
166                 pr_warn("Only cachepolicy=%s supported on ARMv6 and later\n",
167                         cache_policies[cachepolicy].policy);
168                 return 0;
169         }
170
171         if (selected != cachepolicy) {
172                 unsigned long cr = __clear_cr(cache_policies[selected].cr_mask);
173                 cachepolicy = selected;
174                 flush_cache_all();
175                 set_cr(cr);
176         }
177         return 0;
178 }
179 early_param("cachepolicy", early_cachepolicy);
180
181 static int __init early_nocache(char *__unused)
182 {
183         char *p = "buffered";
184         pr_warn("nocache is deprecated; use cachepolicy=%s\n", p);
185         early_cachepolicy(p);
186         return 0;
187 }
188 early_param("nocache", early_nocache);
189
190 static int __init early_nowrite(char *__unused)
191 {
192         char *p = "uncached";
193         pr_warn("nowb is deprecated; use cachepolicy=%s\n", p);
194         early_cachepolicy(p);
195         return 0;
196 }
197 early_param("nowb", early_nowrite);
198
199 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
200 static int __init early_ecc(char *p)
201 {
202         if (memcmp(p, "on", 2) == 0)
203                 ecc_mask = PMD_PROTECTION;
204         else if (memcmp(p, "off", 3) == 0)
205                 ecc_mask = 0;
206         return 0;
207 }
208 early_param("ecc", early_ecc);
209 #endif
210
211 #else /* ifdef CONFIG_CPU_CP15 */
212
213 static int __init early_cachepolicy(char *p)
214 {
215         pr_warn("cachepolicy kernel parameter not supported without cp15\n");
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 }
223 __setup("noalign", noalign_setup);
224
225 #endif /* ifdef CONFIG_CPU_CP15 / else */
226
227 #define PROT_PTE_DEVICE         L_PTE_PRESENT|L_PTE_YOUNG|L_PTE_DIRTY|L_PTE_XN
228 #define PROT_PTE_S2_DEVICE      PROT_PTE_DEVICE
229 #define PROT_SECT_DEVICE        PMD_TYPE_SECT|PMD_SECT_AP_WRITE
230
231 static struct mem_type mem_types[] __ro_after_init = {
232         [MT_DEVICE] = {           /* Strongly ordered / ARMv6 shared device */
233                 .prot_pte       = PROT_PTE_DEVICE | L_PTE_MT_DEV_SHARED |
234                                   L_PTE_SHARED,
235                 .prot_l1        = PMD_TYPE_TABLE,
236                 .prot_sect      = PROT_SECT_DEVICE | PMD_SECT_S,
237                 .domain         = DOMAIN_IO,
238         },
239         [MT_DEVICE_NONSHARED] = { /* ARMv6 non-shared device */
240                 .prot_pte       = PROT_PTE_DEVICE | L_PTE_MT_DEV_NONSHARED,
241                 .prot_l1        = PMD_TYPE_TABLE,
242                 .prot_sect      = PROT_SECT_DEVICE,
243                 .domain         = DOMAIN_IO,
244         },
245         [MT_DEVICE_CACHED] = {    /* ioremap_cache */
246                 .prot_pte       = PROT_PTE_DEVICE | L_PTE_MT_DEV_CACHED,
247                 .prot_l1        = PMD_TYPE_TABLE,
248                 .prot_sect      = PROT_SECT_DEVICE | PMD_SECT_WB,
249                 .domain         = DOMAIN_IO,
250         },
251         [MT_DEVICE_WC] = {      /* ioremap_wc */
252                 .prot_pte       = PROT_PTE_DEVICE | L_PTE_MT_DEV_WC,
253                 .prot_l1        = PMD_TYPE_TABLE,
254                 .prot_sect      = PROT_SECT_DEVICE,
255                 .domain         = DOMAIN_IO,
256         },
257         [MT_UNCACHED] = {
258                 .prot_pte       = PROT_PTE_DEVICE,
259                 .prot_l1        = PMD_TYPE_TABLE,
260                 .prot_sect      = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_XN,
261                 .domain         = DOMAIN_IO,
262         },
263         [MT_CACHECLEAN] = {
264                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_XN,
265                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
266         },
267 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
268         [MT_MINICLEAN] = {
269                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_XN | PMD_SECT_MINICACHE,
270                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
271         },
272 #endif
273         [MT_LOW_VECTORS] = {
274                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
275                                 L_PTE_RDONLY,
276                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
277                 .domain    = DOMAIN_VECTORS,
278         },
279         [MT_HIGH_VECTORS] = {
280                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
281                                 L_PTE_USER | L_PTE_RDONLY,
282                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
283                 .domain    = DOMAIN_VECTORS,
284         },
285         [MT_MEMORY_RWX] = {
286                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY,
287                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
288                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_AP_WRITE,
289                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
290         },
291         [MT_MEMORY_RW] = {
292                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
293                              L_PTE_XN,
294                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
295                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_AP_WRITE,
296                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
297         },
298         [MT_ROM] = {
299                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT,
300                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
301         },
302         [MT_MEMORY_RWX_NONCACHED] = {
303                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
304                                 L_PTE_MT_BUFFERABLE,
305                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
306                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_AP_WRITE,
307                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
308         },
309         [MT_MEMORY_RW_DTCM] = {
310                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
311                                 L_PTE_XN,
312                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
313                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_XN,
314                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
315         },
316         [MT_MEMORY_RWX_ITCM] = {
317                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY,
318                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
319                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
320         },
321         [MT_MEMORY_RW_SO] = {
322                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
323                                 L_PTE_MT_UNCACHED | L_PTE_XN,
324                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
325                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_AP_WRITE | PMD_SECT_S |
326                                 PMD_SECT_UNCACHED | PMD_SECT_XN,
327                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
328         },
329         [MT_MEMORY_DMA_READY] = {
330                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
331                                 L_PTE_XN,
332                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
333                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
334         },
335 };
336
337 const struct mem_type *get_mem_type(unsigned int type)
338 {
339         return type < ARRAY_SIZE(mem_types) ? &mem_types[type] : NULL;
340 }
341 EXPORT_SYMBOL(get_mem_type);
342
343 static pte_t *(*pte_offset_fixmap)(pmd_t *dir, unsigned long addr);
344
345 static pte_t bm_pte[PTRS_PER_PTE + PTE_HWTABLE_PTRS]
346         __aligned(PTE_HWTABLE_OFF + PTE_HWTABLE_SIZE) __initdata;
347
348 static pte_t * __init pte_offset_early_fixmap(pmd_t *dir, unsigned long addr)
349 {
350         return &bm_pte[pte_index(addr)];
351 }
352
353 static pte_t *pte_offset_late_fixmap(pmd_t *dir, unsigned long addr)
354 {
355         return pte_offset_kernel(dir, addr);
356 }
357
358 static inline pmd_t * __init fixmap_pmd(unsigned long addr)
359 {
360         return pmd_off_k(addr);
361 }
362
363 void __init early_fixmap_init(void)
364 {
365         pmd_t *pmd;
366
367         /*
368          * The early fixmap range spans multiple pmds, for which
369          * we are not prepared:
370          */
371         BUILD_BUG_ON((__fix_to_virt(__end_of_early_ioremap_region) >> PMD_SHIFT)
372                      != FIXADDR_TOP >> PMD_SHIFT);
373
374         pmd = fixmap_pmd(FIXADDR_TOP);
375         pmd_populate_kernel(&init_mm, pmd, bm_pte);
376
377         pte_offset_fixmap = pte_offset_early_fixmap;
378 }
379
380 /*
381  * To avoid TLB flush broadcasts, this uses local_flush_tlb_kernel_range().
382  * As a result, this can only be called with preemption disabled, as under
383  * stop_machine().
384  */
385 void __set_fixmap(enum fixed_addresses idx, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
386 {
387         unsigned long vaddr = __fix_to_virt(idx);
388         pte_t *pte = pte_offset_fixmap(pmd_off_k(vaddr), vaddr);
389
390         /* Make sure fixmap region does not exceed available allocation. */
391         BUILD_BUG_ON(FIXADDR_START + (__end_of_fixed_addresses * PAGE_SIZE) >
392                      FIXADDR_END);
393         BUG_ON(idx >= __end_of_fixed_addresses);
394
395         /* we only support device mappings until pgprot_kernel has been set */
396         if (WARN_ON(pgprot_val(prot) != pgprot_val(FIXMAP_PAGE_IO) &&
397                     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 void * __initdata vmalloc_min =
1127         (void *)(VMALLOC_END - (240 << 20) - VMALLOC_OFFSET);
1128
1129 /*
1130  * vmalloc=size forces the vmalloc area to be exactly 'size'
1131  * bytes. This can be used to increase (or decrease) the vmalloc
1132  * area - the default is 240m.
1133  */
1134 static int __init early_vmalloc(char *arg)
1135 {
1136         unsigned long vmalloc_reserve = memparse(arg, NULL);
1137
1138         if (vmalloc_reserve < SZ_16M) {
1139                 vmalloc_reserve = SZ_16M;
1140                 pr_warn("vmalloc area too small, limiting to %luMB\n",
1141                         vmalloc_reserve >> 20);
1142         }
1143
1144         if (vmalloc_reserve > VMALLOC_END - (PAGE_OFFSET + SZ_32M)) {
1145                 vmalloc_reserve = VMALLOC_END - (PAGE_OFFSET + SZ_32M);
1146                 pr_warn("vmalloc area is too big, limiting to %luMB\n",
1147                         vmalloc_reserve >> 20);
1148         }
1149
1150         vmalloc_min = (void *)(VMALLOC_END - vmalloc_reserve);
1151         return 0;
1152 }
1153 early_param("vmalloc", early_vmalloc);
1154
1155 phys_addr_t arm_lowmem_limit __initdata = 0;
1156
1157 void __init adjust_lowmem_bounds(void)
1158 {
1159         phys_addr_t block_start, block_end, memblock_limit = 0;
1160         u64 vmalloc_limit, i;
1161         phys_addr_t lowmem_limit = 0;
1162
1163         /*
1164          * Let's use our own (unoptimized) equivalent of __pa() that is
1165          * not affected by wrap-arounds when sizeof(phys_addr_t) == 4.
1166          * The result is used as the upper bound on physical memory address
1167          * and may itself be outside the valid range for which phys_addr_t
1168          * and therefore __pa() is defined.
1169          */
1170         vmalloc_limit = (u64)(uintptr_t)vmalloc_min - PAGE_OFFSET + PHYS_OFFSET;
1171
1172         /*
1173          * The first usable region must be PMD aligned. Mark its start
1174          * as MEMBLOCK_NOMAP if it isn't
1175          */
1176         for_each_mem_range(i, &block_start, &block_end) {
1177                 if (!IS_ALIGNED(block_start, PMD_SIZE)) {
1178                         phys_addr_t len;
1179
1180                         len = round_up(block_start, PMD_SIZE) - block_start;
1181                         memblock_mark_nomap(block_start, len);
1182                 }
1183                 break;
1184         }
1185
1186         for_each_mem_range(i, &block_start, &block_end) {
1187                 if (block_start < vmalloc_limit) {
1188                         if (block_end > lowmem_limit)
1189                                 /*
1190                                  * Compare as u64 to ensure vmalloc_limit does
1191                                  * not get truncated. block_end should always
1192                                  * fit in phys_addr_t so there should be no
1193                                  * issue with assignment.
1194                                  */
1195                                 lowmem_limit = min_t(u64,
1196                                                          vmalloc_limit,
1197                                                          block_end);
1198
1199                         /*
1200                          * Find the first non-pmd-aligned page, and point
1201                          * memblock_limit at it. This relies on rounding the
1202                          * limit down to be pmd-aligned, which happens at the
1203                          * end of this function.
1204                          *
1205                          * With this algorithm, the start or end of almost any
1206                          * bank can be non-pmd-aligned. The only exception is
1207                          * that the start of the bank 0 must be section-
1208                          * aligned, since otherwise memory would need to be
1209                          * allocated when mapping the start of bank 0, which
1210                          * occurs before any free memory is mapped.
1211                          */
1212                         if (!memblock_limit) {
1213                                 if (!IS_ALIGNED(block_start, PMD_SIZE))
1214                                         memblock_limit = block_start;
1215                                 else if (!IS_ALIGNED(block_end, PMD_SIZE))
1216                                         memblock_limit = lowmem_limit;
1217                         }
1218
1219                 }
1220         }
1221
1222         arm_lowmem_limit = lowmem_limit;
1223
1224         high_memory = __va(arm_lowmem_limit - 1) + 1;
1225
1226         if (!memblock_limit)
1227                 memblock_limit = arm_lowmem_limit;
1228
1229         /*
1230          * Round the memblock limit down to a pmd size.  This
1231          * helps to ensure that we will allocate memory from the
1232          * last full pmd, which should be mapped.
1233          */
1234         memblock_limit = round_down(memblock_limit, PMD_SIZE);
1235
1236         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HIGHMEM) || cache_is_vipt_aliasing()) {
1237                 if (memblock_end_of_DRAM() > arm_lowmem_limit) {
1238                         phys_addr_t end = memblock_end_of_DRAM();
1239
1240                         pr_notice("Ignoring RAM at %pa-%pa\n",
1241                                   &memblock_limit, &end);
1242                         pr_notice("Consider using a HIGHMEM enabled kernel.\n");
1243
1244                         memblock_remove(memblock_limit, end - memblock_limit);
1245                 }
1246         }
1247
1248         memblock_set_current_limit(memblock_limit);
1249 }
1250
1251 static inline void prepare_page_table(void)
1252 {
1253         unsigned long addr;
1254         phys_addr_t end;
1255
1256         /*
1257          * Clear out all the mappings below the kernel image.
1258          */
1259 #ifdef CONFIG_KASAN
1260         /*
1261          * KASan's shadow memory inserts itself between the TASK_SIZE
1262          * and MODULES_VADDR. Do not clear the KASan shadow memory mappings.
1263          */
1264         for (addr = 0; addr < KASAN_SHADOW_START; addr += PMD_SIZE)
1265                 pmd_clear(pmd_off_k(addr));
1266         /*
1267          * Skip over the KASan shadow area. KASAN_SHADOW_END is sometimes
1268          * equal to MODULES_VADDR and then we exit the pmd clearing. If we
1269          * are using a thumb-compiled kernel, there there will be 8MB more
1270          * to clear as KASan always offset to 16 MB below MODULES_VADDR.
1271          */
1272         for (addr = KASAN_SHADOW_END; addr < MODULES_VADDR; addr += PMD_SIZE)
1273                 pmd_clear(pmd_off_k(addr));
1274 #else
1275         for (addr = 0; addr < MODULES_VADDR; addr += PMD_SIZE)
1276                 pmd_clear(pmd_off_k(addr));
1277 #endif
1278
1279 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
1280         /* The XIP kernel is mapped in the module area -- skip over it */
1281         addr = ((unsigned long)_exiprom + PMD_SIZE - 1) & PMD_MASK;
1282 #endif
1283         for ( ; addr < PAGE_OFFSET; addr += PMD_SIZE)
1284                 pmd_clear(pmd_off_k(addr));
1285
1286         /*
1287          * Find the end of the first block of lowmem.
1288          */
1289         end = memblock.memory.regions[0].base + memblock.memory.regions[0].size;
1290         if (end >= arm_lowmem_limit)
1291                 end = arm_lowmem_limit;
1292
1293         /*
1294          * Clear out all the kernel space mappings, except for the first
1295          * memory bank, up to the vmalloc region.
1296          */
1297         for (addr = __phys_to_virt(end);
1298              addr < VMALLOC_START; addr += PMD_SIZE)
1299                 pmd_clear(pmd_off_k(addr));
1300 }
1301
1302 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
1303 /* the first page is reserved for pgd */
1304 #define SWAPPER_PG_DIR_SIZE     (PAGE_SIZE + \
1305                                  PTRS_PER_PGD * PTRS_PER_PMD * sizeof(pmd_t))
1306 #else
1307 #define SWAPPER_PG_DIR_SIZE     (PTRS_PER_PGD * sizeof(pgd_t))
1308 #endif
1309
1310 /*
1311  * Reserve the special regions of memory
1312  */
1313 void __init arm_mm_memblock_reserve(void)
1314 {
1315         /*
1316          * Reserve the page tables.  These are already in use,
1317          * and can only be in node 0.
1318          */
1319         memblock_reserve(__pa(swapper_pg_dir), SWAPPER_PG_DIR_SIZE);
1320
1321 #ifdef CONFIG_SA1111
1322         /*
1323          * Because of the SA1111 DMA bug, we want to preserve our
1324          * precious DMA-able memory...
1325          */
1326         memblock_reserve(PHYS_OFFSET, __pa(swapper_pg_dir) - PHYS_OFFSET);
1327 #endif
1328 }
1329
1330 /*
1331  * Set up the device mappings.  Since we clear out the page tables for all
1332  * mappings above VMALLOC_START, except early fixmap, we might remove debug
1333  * device mappings.  This means earlycon can be used to debug this function
1334  * Any other function or debugging method which may touch any device _will_
1335  * crash the kernel.
1336  */
1337 static void __init devicemaps_init(const struct machine_desc *mdesc)
1338 {
1339         struct map_desc map;
1340         unsigned long addr;
1341         void *vectors;
1342
1343         /*
1344          * Allocate the vector page early.
1345          */
1346         vectors = early_alloc(PAGE_SIZE * 2);
1347
1348         early_trap_init(vectors);
1349
1350         /*
1351          * Clear page table except top pmd used by early fixmaps
1352          */
1353         for (addr = VMALLOC_START; addr < (FIXADDR_TOP & PMD_MASK); addr += PMD_SIZE)
1354                 pmd_clear(pmd_off_k(addr));
1355
1356         if (__atags_pointer) {
1357                 /* create a read-only mapping of the device tree */
1358                 map.pfn = __phys_to_pfn(__atags_pointer & SECTION_MASK);
1359                 map.virtual = FDT_FIXED_BASE;
1360                 map.length = FDT_FIXED_SIZE;
1361                 map.type = MT_ROM;
1362                 create_mapping(&map);
1363         }
1364
1365         /*
1366          * Map the kernel if it is XIP.
1367          * It is always first in the modulearea.
1368          */
1369 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
1370         map.pfn = __phys_to_pfn(CONFIG_XIP_PHYS_ADDR & SECTION_MASK);
1371         map.virtual = MODULES_VADDR;
1372         map.length = ((unsigned long)_exiprom - map.virtual + ~SECTION_MASK) & SECTION_MASK;
1373         map.type = MT_ROM;
1374         create_mapping(&map);
1375 #endif
1376
1377         /*
1378          * Map the cache flushing regions.
1379          */
1380 #ifdef FLUSH_BASE
1381         map.pfn = __phys_to_pfn(FLUSH_BASE_PHYS);
1382         map.virtual = FLUSH_BASE;
1383         map.length = SZ_1M;
1384         map.type = MT_CACHECLEAN;
1385         create_mapping(&map);
1386 #endif
1387 #ifdef FLUSH_BASE_MINICACHE
1388         map.pfn = __phys_to_pfn(FLUSH_BASE_PHYS + SZ_1M);
1389         map.virtual = FLUSH_BASE_MINICACHE;
1390         map.length = SZ_1M;
1391         map.type = MT_MINICLEAN;
1392         create_mapping(&map);
1393 #endif
1394
1395         /*
1396          * Create a mapping for the machine vectors at the high-vectors
1397          * location (0xffff0000).  If we aren't using high-vectors, also
1398          * create a mapping at the low-vectors virtual address.
1399          */
1400         map.pfn = __phys_to_pfn(virt_to_phys(vectors));
1401         map.virtual = 0xffff0000;
1402         map.length = PAGE_SIZE;
1403 #ifdef CONFIG_KUSER_HELPERS
1404         map.type = MT_HIGH_VECTORS;
1405 #else
1406         map.type = MT_LOW_VECTORS;
1407 #endif
1408         create_mapping(&map);
1409
1410         if (!vectors_high()) {
1411                 map.virtual = 0;
1412                 map.length = PAGE_SIZE * 2;
1413                 map.type = MT_LOW_VECTORS;
1414                 create_mapping(&map);
1415         }
1416
1417         /* Now create a kernel read-only mapping */
1418         map.pfn += 1;
1419         map.virtual = 0xffff0000 + PAGE_SIZE;
1420         map.length = PAGE_SIZE;
1421         map.type = MT_LOW_VECTORS;
1422         create_mapping(&map);
1423
1424         /*
1425          * Ask the machine support to map in the statically mapped devices.
1426          */
1427         if (mdesc->map_io)
1428                 mdesc->map_io();
1429         else
1430                 debug_ll_io_init();
1431         fill_pmd_gaps();
1432
1433         /* Reserve fixed i/o space in VMALLOC region */
1434         pci_reserve_io();
1435
1436         /*
1437          * Finally flush the caches and tlb to ensure that we're in a
1438          * consistent state wrt the writebuffer.  This also ensures that
1439          * any write-allocated cache lines in the vector page are written
1440          * back.  After this point, we can start to touch devices again.
1441          */
1442         local_flush_tlb_all();
1443         flush_cache_all();
1444
1445         /* Enable asynchronous aborts */
1446         early_abt_enable();
1447 }
1448
1449 static void __init kmap_init(void)
1450 {
1451 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1452         pkmap_page_table = early_pte_alloc(pmd_off_k(PKMAP_BASE),
1453                 PKMAP_BASE, _PAGE_KERNEL_TABLE);
1454 #endif
1455
1456         early_pte_alloc(pmd_off_k(FIXADDR_START), FIXADDR_START,
1457                         _PAGE_KERNEL_TABLE);
1458 }
1459
1460 static void __init map_lowmem(void)
1461 {
1462         phys_addr_t kernel_x_start = round_down(__pa(KERNEL_START), SECTION_SIZE);
1463         phys_addr_t kernel_x_end = round_up(__pa(__init_end), SECTION_SIZE);
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                 if (end > arm_lowmem_limit)
1472                         end = arm_lowmem_limit;
1473                 if (start >= end)
1474                         break;
1475
1476                 if (end < kernel_x_start) {
1477                         map.pfn = __phys_to_pfn(start);
1478                         map.virtual = __phys_to_virt(start);
1479                         map.length = end - start;
1480                         map.type = MT_MEMORY_RWX;
1481
1482                         create_mapping(&map);
1483                 } else if (start >= kernel_x_end) {
1484                         map.pfn = __phys_to_pfn(start);
1485                         map.virtual = __phys_to_virt(start);
1486                         map.length = end - start;
1487                         map.type = MT_MEMORY_RW;
1488
1489                         create_mapping(&map);
1490                 } else {
1491                         /* This better cover the entire kernel */
1492                         if (start < kernel_x_start) {
1493                                 map.pfn = __phys_to_pfn(start);
1494                                 map.virtual = __phys_to_virt(start);
1495                                 map.length = kernel_x_start - start;
1496                                 map.type = MT_MEMORY_RW;
1497
1498                                 create_mapping(&map);
1499                         }
1500
1501                         map.pfn = __phys_to_pfn(kernel_x_start);
1502                         map.virtual = __phys_to_virt(kernel_x_start);
1503                         map.length = kernel_x_end - kernel_x_start;
1504                         map.type = MT_MEMORY_RWX;
1505
1506                         create_mapping(&map);
1507
1508                         if (kernel_x_end < end) {
1509                                 map.pfn = __phys_to_pfn(kernel_x_end);
1510                                 map.virtual = __phys_to_virt(kernel_x_end);
1511                                 map.length = end - kernel_x_end;
1512                                 map.type = MT_MEMORY_RW;
1513
1514                                 create_mapping(&map);
1515                         }
1516                 }
1517         }
1518 }
1519
1520 #ifdef CONFIG_ARM_PV_FIXUP
1521 typedef void pgtables_remap(long long offset, unsigned long pgd);
1522 pgtables_remap lpae_pgtables_remap_asm;
1523
1524 /*
1525  * early_paging_init() recreates boot time page table setup, allowing machines
1526  * to switch over to a high (>4G) address space on LPAE systems
1527  */
1528 static void __init early_paging_init(const struct machine_desc *mdesc)
1529 {
1530         pgtables_remap *lpae_pgtables_remap;
1531         unsigned long pa_pgd;
1532         unsigned int cr, ttbcr;
1533         long long offset;
1534
1535         if (!mdesc->pv_fixup)
1536                 return;
1537
1538         offset = mdesc->pv_fixup();
1539         if (offset == 0)
1540                 return;
1541
1542         /*
1543          * Get the address of the remap function in the 1:1 identity
1544          * mapping setup by the early page table assembly code.  We
1545          * must get this prior to the pv update.  The following barrier
1546          * ensures that this is complete before we fixup any P:V offsets.
1547          */
1548         lpae_pgtables_remap = (pgtables_remap *)(unsigned long)__pa(lpae_pgtables_remap_asm);
1549         pa_pgd = __pa(swapper_pg_dir);
1550         barrier();
1551
1552         pr_info("Switching physical address space to 0x%08llx\n",
1553                 (u64)PHYS_OFFSET + offset);
1554
1555         /* Re-set the phys pfn offset, and the pv offset */
1556         __pv_offset += offset;
1557         __pv_phys_pfn_offset += PFN_DOWN(offset);
1558
1559         /* Run the patch stub to update the constants */
1560         fixup_pv_table(&__pv_table_begin,
1561                 (&__pv_table_end - &__pv_table_begin) << 2);
1562
1563         /*
1564          * We changing not only the virtual to physical mapping, but also
1565          * the physical addresses used to access memory.  We need to flush
1566          * all levels of cache in the system with caching disabled to
1567          * ensure that all data is written back, and nothing is prefetched
1568          * into the caches.  We also need to prevent the TLB walkers
1569          * allocating into the caches too.  Note that this is ARMv7 LPAE
1570          * specific.
1571          */
1572         cr = get_cr();
1573         set_cr(cr & ~(CR_I | CR_C));
1574         asm("mrc p15, 0, %0, c2, c0, 2" : "=r" (ttbcr));
1575         asm volatile("mcr p15, 0, %0, c2, c0, 2"
1576                 : : "r" (ttbcr & ~(3 << 8 | 3 << 10)));
1577         flush_cache_all();
1578
1579         /*
1580          * Fixup the page tables - this must be in the idmap region as
1581          * we need to disable the MMU to do this safely, and hence it
1582          * needs to be assembly.  It's fairly simple, as we're using the
1583          * temporary tables setup by the initial assembly code.
1584          */
1585         lpae_pgtables_remap(offset, pa_pgd);
1586
1587         /* Re-enable the caches and cacheable TLB walks */
1588         asm volatile("mcr p15, 0, %0, c2, c0, 2" : : "r" (ttbcr));
1589         set_cr(cr);
1590 }
1591
1592 #else
1593
1594 static void __init early_paging_init(const struct machine_desc *mdesc)
1595 {
1596         long long offset;
1597
1598         if (!mdesc->pv_fixup)
1599                 return;
1600
1601         offset = mdesc->pv_fixup();
1602         if (offset == 0)
1603                 return;
1604
1605         pr_crit("Physical address space modification is only to support Keystone2.\n");
1606         pr_crit("Please enable ARM_LPAE and ARM_PATCH_PHYS_VIRT support to use this\n");
1607         pr_crit("feature. Your kernel may crash now, have a good day.\n");
1608         add_taint(TAINT_CPU_OUT_OF_SPEC, LOCKDEP_STILL_OK);
1609 }
1610
1611 #endif
1612
1613 static void __init early_fixmap_shutdown(void)
1614 {
1615         int i;
1616         unsigned long va = fix_to_virt(__end_of_permanent_fixed_addresses - 1);
1617
1618         pte_offset_fixmap = pte_offset_late_fixmap;
1619         pmd_clear(fixmap_pmd(va));
1620         local_flush_tlb_kernel_page(va);
1621
1622         for (i = 0; i < __end_of_permanent_fixed_addresses; i++) {
1623                 pte_t *pte;
1624                 struct map_desc map;
1625
1626                 map.virtual = fix_to_virt(i);
1627                 pte = pte_offset_early_fixmap(pmd_off_k(map.virtual), map.virtual);
1628
1629                 /* Only i/o device mappings are supported ATM */
1630                 if (pte_none(*pte) ||
1631                     (pte_val(*pte) & L_PTE_MT_MASK) != L_PTE_MT_DEV_SHARED)
1632                         continue;
1633
1634                 map.pfn = pte_pfn(*pte);
1635                 map.type = MT_DEVICE;
1636                 map.length = PAGE_SIZE;
1637
1638                 create_mapping(&map);
1639         }
1640 }
1641
1642 /*
1643  * paging_init() sets up the page tables, initialises the zone memory
1644  * maps, and sets up the zero page, bad page and bad page tables.
1645  */
1646 void __init paging_init(const struct machine_desc *mdesc)
1647 {
1648         void *zero_page;
1649
1650         prepare_page_table();
1651         map_lowmem();
1652         memblock_set_current_limit(arm_lowmem_limit);
1653         dma_contiguous_remap();
1654         early_fixmap_shutdown();
1655         devicemaps_init(mdesc);
1656         kmap_init();
1657         tcm_init();
1658
1659         top_pmd = pmd_off_k(0xffff0000);
1660
1661         /* allocate the zero page. */
1662         zero_page = early_alloc(PAGE_SIZE);
1663
1664         bootmem_init();
1665
1666         empty_zero_page = virt_to_page(zero_page);
1667         __flush_dcache_page(NULL, empty_zero_page);
1668 }
1669
1670 void __init early_mm_init(const struct machine_desc *mdesc)
1671 {
1672         build_mem_type_table();
1673         early_paging_init(mdesc);
1674 }
1675
1676 void set_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
1677                               pte_t *ptep, pte_t pteval)
1678 {
1679         unsigned long ext = 0;
1680
1681         if (addr < TASK_SIZE && pte_valid_user(pteval)) {
1682                 if (!pte_special(pteval))
1683                         __sync_icache_dcache(pteval);
1684                 ext |= PTE_EXT_NG;
1685         }
1686
1687         set_pte_ext(ptep, pteval, ext);
1688 }