Merge branch 'for-5.11-null-console' into for-linus
[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
33 #include <asm/mach/arch.h>
34 #include <asm/mach/map.h>
35 #include <asm/mach/pci.h>
36 #include <asm/fixmap.h>
37
38 #include "fault.h"
39 #include "mm.h"
40 #include "tcm.h"
41
42 /*
43  * empty_zero_page is a special page that is used for
44  * zero-initialized data and COW.
45  */
46 struct page *empty_zero_page;
47 EXPORT_SYMBOL(empty_zero_page);
48
49 /*
50  * The pmd table for the upper-most set of pages.
51  */
52 pmd_t *top_pmd;
53
54 pmdval_t user_pmd_table = _PAGE_USER_TABLE;
55
56 #define CPOLICY_UNCACHED        0
57 #define CPOLICY_BUFFERED        1
58 #define CPOLICY_WRITETHROUGH    2
59 #define CPOLICY_WRITEBACK       3
60 #define CPOLICY_WRITEALLOC      4
61
62 static unsigned int cachepolicy __initdata = CPOLICY_WRITEBACK;
63 static unsigned int ecc_mask __initdata = 0;
64 pgprot_t pgprot_user;
65 pgprot_t pgprot_kernel;
66
67 EXPORT_SYMBOL(pgprot_user);
68 EXPORT_SYMBOL(pgprot_kernel);
69
70 struct cachepolicy {
71         const char      policy[16];
72         unsigned int    cr_mask;
73         pmdval_t        pmd;
74         pteval_t        pte;
75 };
76
77 static struct cachepolicy cache_policies[] __initdata = {
78         {
79                 .policy         = "uncached",
80                 .cr_mask        = CR_W|CR_C,
81                 .pmd            = PMD_SECT_UNCACHED,
82                 .pte            = L_PTE_MT_UNCACHED,
83         }, {
84                 .policy         = "buffered",
85                 .cr_mask        = CR_C,
86                 .pmd            = PMD_SECT_BUFFERED,
87                 .pte            = L_PTE_MT_BUFFERABLE,
88         }, {
89                 .policy         = "writethrough",
90                 .cr_mask        = 0,
91                 .pmd            = PMD_SECT_WT,
92                 .pte            = L_PTE_MT_WRITETHROUGH,
93         }, {
94                 .policy         = "writeback",
95                 .cr_mask        = 0,
96                 .pmd            = PMD_SECT_WB,
97                 .pte            = L_PTE_MT_WRITEBACK,
98         }, {
99                 .policy         = "writealloc",
100                 .cr_mask        = 0,
101                 .pmd            = PMD_SECT_WBWA,
102                 .pte            = L_PTE_MT_WRITEALLOC,
103         }
104 };
105
106 #ifdef CONFIG_CPU_CP15
107 static unsigned long initial_pmd_value __initdata = 0;
108
109 /*
110  * Initialise the cache_policy variable with the initial state specified
111  * via the "pmd" value.  This is used to ensure that on ARMv6 and later,
112  * the C code sets the page tables up with the same policy as the head
113  * assembly code, which avoids an illegal state where the TLBs can get
114  * confused.  See comments in early_cachepolicy() for more information.
115  */
116 void __init init_default_cache_policy(unsigned long pmd)
117 {
118         int i;
119
120         initial_pmd_value = pmd;
121
122         pmd &= PMD_SECT_CACHE_MASK;
123
124         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(cache_policies); i++)
125                 if (cache_policies[i].pmd == pmd) {
126                         cachepolicy = i;
127                         break;
128                 }
129
130         if (i == ARRAY_SIZE(cache_policies))
131                 pr_err("ERROR: could not find cache policy\n");
132 }
133
134 /*
135  * These are useful for identifying cache coherency problems by allowing
136  * the cache or the cache and writebuffer to be turned off.  (Note: the
137  * write buffer should not be on and the cache off).
138  */
139 static int __init early_cachepolicy(char *p)
140 {
141         int i, selected = -1;
142
143         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(cache_policies); i++) {
144                 int len = strlen(cache_policies[i].policy);
145
146                 if (memcmp(p, cache_policies[i].policy, len) == 0) {
147                         selected = i;
148                         break;
149                 }
150         }
151
152         if (selected == -1)
153                 pr_err("ERROR: unknown or unsupported cache policy\n");
154
155         /*
156          * This restriction is partly to do with the way we boot; it is
157          * unpredictable to have memory mapped using two different sets of
158          * memory attributes (shared, type, and cache attribs).  We can not
159          * change these attributes once the initial assembly has setup the
160          * page tables.
161          */
162         if (cpu_architecture() >= CPU_ARCH_ARMv6 && selected != cachepolicy) {
163                 pr_warn("Only cachepolicy=%s supported on ARMv6 and later\n",
164                         cache_policies[cachepolicy].policy);
165                 return 0;
166         }
167
168         if (selected != cachepolicy) {
169                 unsigned long cr = __clear_cr(cache_policies[selected].cr_mask);
170                 cachepolicy = selected;
171                 flush_cache_all();
172                 set_cr(cr);
173         }
174         return 0;
175 }
176 early_param("cachepolicy", early_cachepolicy);
177
178 static int __init early_nocache(char *__unused)
179 {
180         char *p = "buffered";
181         pr_warn("nocache is deprecated; use cachepolicy=%s\n", p);
182         early_cachepolicy(p);
183         return 0;
184 }
185 early_param("nocache", early_nocache);
186
187 static int __init early_nowrite(char *__unused)
188 {
189         char *p = "uncached";
190         pr_warn("nowb is deprecated; use cachepolicy=%s\n", p);
191         early_cachepolicy(p);
192         return 0;
193 }
194 early_param("nowb", early_nowrite);
195
196 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
197 static int __init early_ecc(char *p)
198 {
199         if (memcmp(p, "on", 2) == 0)
200                 ecc_mask = PMD_PROTECTION;
201         else if (memcmp(p, "off", 3) == 0)
202                 ecc_mask = 0;
203         return 0;
204 }
205 early_param("ecc", early_ecc);
206 #endif
207
208 #else /* ifdef CONFIG_CPU_CP15 */
209
210 static int __init early_cachepolicy(char *p)
211 {
212         pr_warn("cachepolicy kernel parameter not supported without cp15\n");
213 }
214 early_param("cachepolicy", early_cachepolicy);
215
216 static int __init noalign_setup(char *__unused)
217 {
218         pr_warn("noalign kernel parameter not supported without cp15\n");
219 }
220 __setup("noalign", noalign_setup);
221
222 #endif /* ifdef CONFIG_CPU_CP15 / else */
223
224 #define PROT_PTE_DEVICE         L_PTE_PRESENT|L_PTE_YOUNG|L_PTE_DIRTY|L_PTE_XN
225 #define PROT_PTE_S2_DEVICE      PROT_PTE_DEVICE
226 #define PROT_SECT_DEVICE        PMD_TYPE_SECT|PMD_SECT_AP_WRITE
227
228 static struct mem_type mem_types[] __ro_after_init = {
229         [MT_DEVICE] = {           /* Strongly ordered / ARMv6 shared device */
230                 .prot_pte       = PROT_PTE_DEVICE | L_PTE_MT_DEV_SHARED |
231                                   L_PTE_SHARED,
232                 .prot_l1        = PMD_TYPE_TABLE,
233                 .prot_sect      = PROT_SECT_DEVICE | PMD_SECT_S,
234                 .domain         = DOMAIN_IO,
235         },
236         [MT_DEVICE_NONSHARED] = { /* ARMv6 non-shared device */
237                 .prot_pte       = PROT_PTE_DEVICE | L_PTE_MT_DEV_NONSHARED,
238                 .prot_l1        = PMD_TYPE_TABLE,
239                 .prot_sect      = PROT_SECT_DEVICE,
240                 .domain         = DOMAIN_IO,
241         },
242         [MT_DEVICE_CACHED] = {    /* ioremap_cache */
243                 .prot_pte       = PROT_PTE_DEVICE | L_PTE_MT_DEV_CACHED,
244                 .prot_l1        = PMD_TYPE_TABLE,
245                 .prot_sect      = PROT_SECT_DEVICE | PMD_SECT_WB,
246                 .domain         = DOMAIN_IO,
247         },
248         [MT_DEVICE_WC] = {      /* ioremap_wc */
249                 .prot_pte       = PROT_PTE_DEVICE | L_PTE_MT_DEV_WC,
250                 .prot_l1        = PMD_TYPE_TABLE,
251                 .prot_sect      = PROT_SECT_DEVICE,
252                 .domain         = DOMAIN_IO,
253         },
254         [MT_UNCACHED] = {
255                 .prot_pte       = PROT_PTE_DEVICE,
256                 .prot_l1        = PMD_TYPE_TABLE,
257                 .prot_sect      = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_XN,
258                 .domain         = DOMAIN_IO,
259         },
260         [MT_CACHECLEAN] = {
261                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_XN,
262                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
263         },
264 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
265         [MT_MINICLEAN] = {
266                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_XN | PMD_SECT_MINICACHE,
267                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
268         },
269 #endif
270         [MT_LOW_VECTORS] = {
271                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
272                                 L_PTE_RDONLY,
273                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
274                 .domain    = DOMAIN_VECTORS,
275         },
276         [MT_HIGH_VECTORS] = {
277                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
278                                 L_PTE_USER | L_PTE_RDONLY,
279                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
280                 .domain    = DOMAIN_VECTORS,
281         },
282         [MT_MEMORY_RWX] = {
283                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY,
284                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
285                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_AP_WRITE,
286                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
287         },
288         [MT_MEMORY_RW] = {
289                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
290                              L_PTE_XN,
291                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
292                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_AP_WRITE,
293                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
294         },
295         [MT_ROM] = {
296                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT,
297                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
298         },
299         [MT_MEMORY_RWX_NONCACHED] = {
300                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
301                                 L_PTE_MT_BUFFERABLE,
302                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
303                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_AP_WRITE,
304                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
305         },
306         [MT_MEMORY_RW_DTCM] = {
307                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
308                                 L_PTE_XN,
309                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
310                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_XN,
311                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
312         },
313         [MT_MEMORY_RWX_ITCM] = {
314                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY,
315                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
316                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
317         },
318         [MT_MEMORY_RW_SO] = {
319                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
320                                 L_PTE_MT_UNCACHED | L_PTE_XN,
321                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
322                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_AP_WRITE | PMD_SECT_S |
323                                 PMD_SECT_UNCACHED | PMD_SECT_XN,
324                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
325         },
326         [MT_MEMORY_DMA_READY] = {
327                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
328                                 L_PTE_XN,
329                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
330                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
331         },
332 };
333
334 const struct mem_type *get_mem_type(unsigned int type)
335 {
336         return type < ARRAY_SIZE(mem_types) ? &mem_types[type] : NULL;
337 }
338 EXPORT_SYMBOL(get_mem_type);
339
340 static pte_t *(*pte_offset_fixmap)(pmd_t *dir, unsigned long addr);
341
342 static pte_t bm_pte[PTRS_PER_PTE + PTE_HWTABLE_PTRS]
343         __aligned(PTE_HWTABLE_OFF + PTE_HWTABLE_SIZE) __initdata;
344
345 static pte_t * __init pte_offset_early_fixmap(pmd_t *dir, unsigned long addr)
346 {
347         return &bm_pte[pte_index(addr)];
348 }
349
350 static pte_t *pte_offset_late_fixmap(pmd_t *dir, unsigned long addr)
351 {
352         return pte_offset_kernel(dir, addr);
353 }
354
355 static inline pmd_t * __init fixmap_pmd(unsigned long addr)
356 {
357         return pmd_off_k(addr);
358 }
359
360 void __init early_fixmap_init(void)
361 {
362         pmd_t *pmd;
363
364         /*
365          * The early fixmap range spans multiple pmds, for which
366          * we are not prepared:
367          */
368         BUILD_BUG_ON((__fix_to_virt(__end_of_early_ioremap_region) >> PMD_SHIFT)
369                      != FIXADDR_TOP >> PMD_SHIFT);
370
371         pmd = fixmap_pmd(FIXADDR_TOP);
372         pmd_populate_kernel(&init_mm, pmd, bm_pte);
373
374         pte_offset_fixmap = pte_offset_early_fixmap;
375 }
376
377 /*
378  * To avoid TLB flush broadcasts, this uses local_flush_tlb_kernel_range().
379  * As a result, this can only be called with preemption disabled, as under
380  * stop_machine().
381  */
382 void __set_fixmap(enum fixed_addresses idx, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
383 {
384         unsigned long vaddr = __fix_to_virt(idx);
385         pte_t *pte = pte_offset_fixmap(pmd_off_k(vaddr), vaddr);
386
387         /* Make sure fixmap region does not exceed available allocation. */
388         BUILD_BUG_ON(FIXADDR_START + (__end_of_fixed_addresses * PAGE_SIZE) >
389                      FIXADDR_END);
390         BUG_ON(idx >= __end_of_fixed_addresses);
391
392         /* we only support device mappings until pgprot_kernel has been set */
393         if (WARN_ON(pgprot_val(prot) != pgprot_val(FIXMAP_PAGE_IO) &&
394                     pgprot_val(pgprot_kernel) == 0))
395                 return;
396
397         if (pgprot_val(prot))
398                 set_pte_at(NULL, vaddr, pte,
399                         pfn_pte(phys >> PAGE_SHIFT, prot));
400         else
401                 pte_clear(NULL, vaddr, pte);
402         local_flush_tlb_kernel_range(vaddr, vaddr + PAGE_SIZE);
403 }
404
405 /*
406  * Adjust the PMD section entries according to the CPU in use.
407  */
408 static void __init build_mem_type_table(void)
409 {
410         struct cachepolicy *cp;
411         unsigned int cr = get_cr();
412         pteval_t user_pgprot, kern_pgprot, vecs_pgprot;
413         int cpu_arch = cpu_architecture();
414         int i;
415
416         if (cpu_arch < CPU_ARCH_ARMv6) {
417 #if defined(CONFIG_CPU_DCACHE_DISABLE)
418                 if (cachepolicy > CPOLICY_BUFFERED)
419                         cachepolicy = CPOLICY_BUFFERED;
420 #elif defined(CONFIG_CPU_DCACHE_WRITETHROUGH)
421                 if (cachepolicy > CPOLICY_WRITETHROUGH)
422                         cachepolicy = CPOLICY_WRITETHROUGH;
423 #endif
424         }
425         if (cpu_arch < CPU_ARCH_ARMv5) {
426                 if (cachepolicy >= CPOLICY_WRITEALLOC)
427                         cachepolicy = CPOLICY_WRITEBACK;
428                 ecc_mask = 0;
429         }
430
431         if (is_smp()) {
432                 if (cachepolicy != CPOLICY_WRITEALLOC) {
433                         pr_warn("Forcing write-allocate cache policy for SMP\n");
434                         cachepolicy = CPOLICY_WRITEALLOC;
435                 }
436                 if (!(initial_pmd_value & PMD_SECT_S)) {
437                         pr_warn("Forcing shared mappings for SMP\n");
438                         initial_pmd_value |= PMD_SECT_S;
439                 }
440         }
441
442         /*
443          * Strip out features not present on earlier architectures.
444          * Pre-ARMv5 CPUs don't have TEX bits.  Pre-ARMv6 CPUs or those
445          * without extended page tables don't have the 'Shared' bit.
446          */
447         if (cpu_arch < CPU_ARCH_ARMv5)
448                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mem_types); i++)
449                         mem_types[i].prot_sect &= ~PMD_SECT_TEX(7);
450         if ((cpu_arch < CPU_ARCH_ARMv6 || !(cr & CR_XP)) && !cpu_is_xsc3())
451                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mem_types); i++)
452                         mem_types[i].prot_sect &= ~PMD_SECT_S;
453
454         /*
455          * ARMv5 and lower, bit 4 must be set for page tables (was: cache
456          * "update-able on write" bit on ARM610).  However, Xscale and
457          * Xscale3 require this bit to be cleared.
458          */
459         if (cpu_is_xscale_family()) {
460                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mem_types); i++) {
461                         mem_types[i].prot_sect &= ~PMD_BIT4;
462                         mem_types[i].prot_l1 &= ~PMD_BIT4;
463                 }
464         } else if (cpu_arch < CPU_ARCH_ARMv6) {
465                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mem_types); i++) {
466                         if (mem_types[i].prot_l1)
467                                 mem_types[i].prot_l1 |= PMD_BIT4;
468                         if (mem_types[i].prot_sect)
469                                 mem_types[i].prot_sect |= PMD_BIT4;
470                 }
471         }
472
473         /*
474          * Mark the device areas according to the CPU/architecture.
475          */
476         if (cpu_is_xsc3() || (cpu_arch >= CPU_ARCH_ARMv6 && (cr & CR_XP))) {
477                 if (!cpu_is_xsc3()) {
478                         /*
479                          * Mark device regions on ARMv6+ as execute-never
480                          * to prevent speculative instruction fetches.
481                          */
482                         mem_types[MT_DEVICE].prot_sect |= PMD_SECT_XN;
483                         mem_types[MT_DEVICE_NONSHARED].prot_sect |= PMD_SECT_XN;
484                         mem_types[MT_DEVICE_CACHED].prot_sect |= PMD_SECT_XN;
485                         mem_types[MT_DEVICE_WC].prot_sect |= PMD_SECT_XN;
486
487                         /* Also setup NX memory mapping */
488                         mem_types[MT_MEMORY_RW].prot_sect |= PMD_SECT_XN;
489                 }
490                 if (cpu_arch >= CPU_ARCH_ARMv7 && (cr & CR_TRE)) {
491                         /*
492                          * For ARMv7 with TEX remapping,
493                          * - shared device is SXCB=1100
494                          * - nonshared device is SXCB=0100
495                          * - write combine device mem is SXCB=0001
496                          * (Uncached Normal memory)
497                          */
498                         mem_types[MT_DEVICE].prot_sect |= PMD_SECT_TEX(1);
499                         mem_types[MT_DEVICE_NONSHARED].prot_sect |= PMD_SECT_TEX(1);
500                         mem_types[MT_DEVICE_WC].prot_sect |= PMD_SECT_BUFFERABLE;
501                 } else if (cpu_is_xsc3()) {
502                         /*
503                          * For Xscale3,
504                          * - shared device is TEXCB=00101
505                          * - nonshared device is TEXCB=01000
506                          * - write combine device mem is TEXCB=00100
507                          * (Inner/Outer Uncacheable in xsc3 parlance)
508                          */
509                         mem_types[MT_DEVICE].prot_sect |= PMD_SECT_TEX(1) | PMD_SECT_BUFFERED;
510                         mem_types[MT_DEVICE_NONSHARED].prot_sect |= PMD_SECT_TEX(2);
511                         mem_types[MT_DEVICE_WC].prot_sect |= PMD_SECT_TEX(1);
512                 } else {
513                         /*
514                          * For ARMv6 and ARMv7 without TEX remapping,
515                          * - shared device is TEXCB=00001
516                          * - nonshared device is TEXCB=01000
517                          * - write combine device mem is TEXCB=00100
518                          * (Uncached Normal in ARMv6 parlance).
519                          */
520                         mem_types[MT_DEVICE].prot_sect |= PMD_SECT_BUFFERED;
521                         mem_types[MT_DEVICE_NONSHARED].prot_sect |= PMD_SECT_TEX(2);
522                         mem_types[MT_DEVICE_WC].prot_sect |= PMD_SECT_TEX(1);
523                 }
524         } else {
525                 /*
526                  * On others, write combining is "Uncached/Buffered"
527                  */
528                 mem_types[MT_DEVICE_WC].prot_sect |= PMD_SECT_BUFFERABLE;
529         }
530
531         /*
532          * Now deal with the memory-type mappings
533          */
534         cp = &cache_policies[cachepolicy];
535         vecs_pgprot = kern_pgprot = user_pgprot = cp->pte;
536
537 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
538         /*
539          * We don't use domains on ARMv6 (since this causes problems with
540          * v6/v7 kernels), so we must use a separate memory type for user
541          * r/o, kernel r/w to map the vectors page.
542          */
543         if (cpu_arch == CPU_ARCH_ARMv6)
544                 vecs_pgprot |= L_PTE_MT_VECTORS;
545
546         /*
547          * Check is it with support for the PXN bit
548          * in the Short-descriptor translation table format descriptors.
549          */
550         if (cpu_arch == CPU_ARCH_ARMv7 &&
551                 (read_cpuid_ext(CPUID_EXT_MMFR0) & 0xF) >= 4) {
552                 user_pmd_table |= PMD_PXNTABLE;
553         }
554 #endif
555
556         /*
557          * ARMv6 and above have extended page tables.
558          */
559         if (cpu_arch >= CPU_ARCH_ARMv6 && (cr & CR_XP)) {
560 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
561                 /*
562                  * Mark cache clean areas and XIP ROM read only
563                  * from SVC mode and no access from userspace.
564                  */
565                 mem_types[MT_ROM].prot_sect |= PMD_SECT_APX|PMD_SECT_AP_WRITE;
566                 mem_types[MT_MINICLEAN].prot_sect |= PMD_SECT_APX|PMD_SECT_AP_WRITE;
567                 mem_types[MT_CACHECLEAN].prot_sect |= PMD_SECT_APX|PMD_SECT_AP_WRITE;
568 #endif
569
570                 /*
571                  * If the initial page tables were created with the S bit
572                  * set, then we need to do the same here for the same
573                  * reasons given in early_cachepolicy().
574                  */
575                 if (initial_pmd_value & PMD_SECT_S) {
576                         user_pgprot |= L_PTE_SHARED;
577                         kern_pgprot |= L_PTE_SHARED;
578                         vecs_pgprot |= L_PTE_SHARED;
579                         mem_types[MT_DEVICE_WC].prot_sect |= PMD_SECT_S;
580                         mem_types[MT_DEVICE_WC].prot_pte |= L_PTE_SHARED;
581                         mem_types[MT_DEVICE_CACHED].prot_sect |= PMD_SECT_S;
582                         mem_types[MT_DEVICE_CACHED].prot_pte |= L_PTE_SHARED;
583                         mem_types[MT_MEMORY_RWX].prot_sect |= PMD_SECT_S;
584                         mem_types[MT_MEMORY_RWX].prot_pte |= L_PTE_SHARED;
585                         mem_types[MT_MEMORY_RW].prot_sect |= PMD_SECT_S;
586                         mem_types[MT_MEMORY_RW].prot_pte |= L_PTE_SHARED;
587                         mem_types[MT_MEMORY_DMA_READY].prot_pte |= L_PTE_SHARED;
588                         mem_types[MT_MEMORY_RWX_NONCACHED].prot_sect |= PMD_SECT_S;
589                         mem_types[MT_MEMORY_RWX_NONCACHED].prot_pte |= L_PTE_SHARED;
590                 }
591         }
592
593         /*
594          * Non-cacheable Normal - intended for memory areas that must
595          * not cause dirty cache line writebacks when used
596          */
597         if (cpu_arch >= CPU_ARCH_ARMv6) {
598                 if (cpu_arch >= CPU_ARCH_ARMv7 && (cr & CR_TRE)) {
599                         /* Non-cacheable Normal is XCB = 001 */
600                         mem_types[MT_MEMORY_RWX_NONCACHED].prot_sect |=
601                                 PMD_SECT_BUFFERED;
602                 } else {
603                         /* For both ARMv6 and non-TEX-remapping ARMv7 */
604                         mem_types[MT_MEMORY_RWX_NONCACHED].prot_sect |=
605                                 PMD_SECT_TEX(1);
606                 }
607         } else {
608                 mem_types[MT_MEMORY_RWX_NONCACHED].prot_sect |= PMD_SECT_BUFFERABLE;
609         }
610
611 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
612         /*
613          * Do not generate access flag faults for the kernel mappings.
614          */
615         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mem_types); i++) {
616                 mem_types[i].prot_pte |= PTE_EXT_AF;
617                 if (mem_types[i].prot_sect)
618                         mem_types[i].prot_sect |= PMD_SECT_AF;
619         }
620         kern_pgprot |= PTE_EXT_AF;
621         vecs_pgprot |= PTE_EXT_AF;
622
623         /*
624          * Set PXN for user mappings
625          */
626         user_pgprot |= PTE_EXT_PXN;
627 #endif
628
629         for (i = 0; i < 16; i++) {
630                 pteval_t v = pgprot_val(protection_map[i]);
631                 protection_map[i] = __pgprot(v | user_pgprot);
632         }
633
634         mem_types[MT_LOW_VECTORS].prot_pte |= vecs_pgprot;
635         mem_types[MT_HIGH_VECTORS].prot_pte |= vecs_pgprot;
636
637         pgprot_user   = __pgprot(L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | user_pgprot);
638         pgprot_kernel = __pgprot(L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG |
639                                  L_PTE_DIRTY | kern_pgprot);
640
641         mem_types[MT_LOW_VECTORS].prot_l1 |= ecc_mask;
642         mem_types[MT_HIGH_VECTORS].prot_l1 |= ecc_mask;
643         mem_types[MT_MEMORY_RWX].prot_sect |= ecc_mask | cp->pmd;
644         mem_types[MT_MEMORY_RWX].prot_pte |= kern_pgprot;
645         mem_types[MT_MEMORY_RW].prot_sect |= ecc_mask | cp->pmd;
646         mem_types[MT_MEMORY_RW].prot_pte |= kern_pgprot;
647         mem_types[MT_MEMORY_DMA_READY].prot_pte |= kern_pgprot;
648         mem_types[MT_MEMORY_RWX_NONCACHED].prot_sect |= ecc_mask;
649         mem_types[MT_ROM].prot_sect |= cp->pmd;
650
651         switch (cp->pmd) {
652         case PMD_SECT_WT:
653                 mem_types[MT_CACHECLEAN].prot_sect |= PMD_SECT_WT;
654                 break;
655         case PMD_SECT_WB:
656         case PMD_SECT_WBWA:
657                 mem_types[MT_CACHECLEAN].prot_sect |= PMD_SECT_WB;
658                 break;
659         }
660         pr_info("Memory policy: %sData cache %s\n",
661                 ecc_mask ? "ECC enabled, " : "", cp->policy);
662
663         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mem_types); i++) {
664                 struct mem_type *t = &mem_types[i];
665                 if (t->prot_l1)
666                         t->prot_l1 |= PMD_DOMAIN(t->domain);
667                 if (t->prot_sect)
668                         t->prot_sect |= PMD_DOMAIN(t->domain);
669         }
670 }
671
672 #ifdef CONFIG_ARM_DMA_MEM_BUFFERABLE
673 pgprot_t phys_mem_access_prot(struct file *file, unsigned long pfn,
674                               unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
675 {
676         if (!pfn_valid(pfn))
677                 return pgprot_noncached(vma_prot);
678         else if (file->f_flags & O_SYNC)
679                 return pgprot_writecombine(vma_prot);
680         return vma_prot;
681 }
682 EXPORT_SYMBOL(phys_mem_access_prot);
683 #endif
684
685 #define vectors_base()  (vectors_high() ? 0xffff0000 : 0)
686
687 static void __init *early_alloc(unsigned long sz)
688 {
689         void *ptr = memblock_alloc(sz, sz);
690
691         if (!ptr)
692                 panic("%s: Failed to allocate %lu bytes align=0x%lx\n",
693                       __func__, sz, sz);
694
695         return ptr;
696 }
697
698 static void *__init late_alloc(unsigned long sz)
699 {
700         void *ptr = (void *)__get_free_pages(GFP_PGTABLE_KERNEL, get_order(sz));
701
702         if (!ptr || !pgtable_pte_page_ctor(virt_to_page(ptr)))
703                 BUG();
704         return ptr;
705 }
706
707 static pte_t * __init arm_pte_alloc(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
708                                 unsigned long prot,
709                                 void *(*alloc)(unsigned long sz))
710 {
711         if (pmd_none(*pmd)) {
712                 pte_t *pte = alloc(PTE_HWTABLE_OFF + PTE_HWTABLE_SIZE);
713                 __pmd_populate(pmd, __pa(pte), prot);
714         }
715         BUG_ON(pmd_bad(*pmd));
716         return pte_offset_kernel(pmd, addr);
717 }
718
719 static pte_t * __init early_pte_alloc(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
720                                       unsigned long prot)
721 {
722         return arm_pte_alloc(pmd, addr, prot, early_alloc);
723 }
724
725 static void __init alloc_init_pte(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
726                                   unsigned long end, unsigned long pfn,
727                                   const struct mem_type *type,
728                                   void *(*alloc)(unsigned long sz),
729                                   bool ng)
730 {
731         pte_t *pte = arm_pte_alloc(pmd, addr, type->prot_l1, alloc);
732         do {
733                 set_pte_ext(pte, pfn_pte(pfn, __pgprot(type->prot_pte)),
734                             ng ? PTE_EXT_NG : 0);
735                 pfn++;
736         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
737 }
738
739 static void __init __map_init_section(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
740                         unsigned long end, phys_addr_t phys,
741                         const struct mem_type *type, bool ng)
742 {
743         pmd_t *p = pmd;
744
745 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
746         /*
747          * In classic MMU format, puds and pmds are folded in to
748          * the pgds. pmd_offset gives the PGD entry. PGDs refer to a
749          * group of L1 entries making up one logical pointer to
750          * an L2 table (2MB), where as PMDs refer to the individual
751          * L1 entries (1MB). Hence increment to get the correct
752          * offset for odd 1MB sections.
753          * (See arch/arm/include/asm/pgtable-2level.h)
754          */
755         if (addr & SECTION_SIZE)
756                 pmd++;
757 #endif
758         do {
759                 *pmd = __pmd(phys | type->prot_sect | (ng ? PMD_SECT_nG : 0));
760                 phys += SECTION_SIZE;
761         } while (pmd++, addr += SECTION_SIZE, addr != end);
762
763         flush_pmd_entry(p);
764 }
765
766 static void __init alloc_init_pmd(pud_t *pud, unsigned long addr,
767                                       unsigned long end, phys_addr_t phys,
768                                       const struct mem_type *type,
769                                       void *(*alloc)(unsigned long sz), bool ng)
770 {
771         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
772         unsigned long next;
773
774         do {
775                 /*
776                  * With LPAE, we must loop over to map
777                  * all the pmds for the given range.
778                  */
779                 next = pmd_addr_end(addr, end);
780
781                 /*
782                  * Try a section mapping - addr, next and phys must all be
783                  * aligned to a section boundary.
784                  */
785                 if (type->prot_sect &&
786                                 ((addr | next | phys) & ~SECTION_MASK) == 0) {
787                         __map_init_section(pmd, addr, next, phys, type, ng);
788                 } else {
789                         alloc_init_pte(pmd, addr, next,
790                                        __phys_to_pfn(phys), type, alloc, ng);
791                 }
792
793                 phys += next - addr;
794
795         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
796 }
797
798 static void __init alloc_init_pud(p4d_t *p4d, unsigned long addr,
799                                   unsigned long end, phys_addr_t phys,
800                                   const struct mem_type *type,
801                                   void *(*alloc)(unsigned long sz), bool ng)
802 {
803         pud_t *pud = pud_offset(p4d, addr);
804         unsigned long next;
805
806         do {
807                 next = pud_addr_end(addr, end);
808                 alloc_init_pmd(pud, addr, next, phys, type, alloc, ng);
809                 phys += next - addr;
810         } while (pud++, addr = next, addr != end);
811 }
812
813 static void __init alloc_init_p4d(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
814                                   unsigned long end, phys_addr_t phys,
815                                   const struct mem_type *type,
816                                   void *(*alloc)(unsigned long sz), bool ng)
817 {
818         p4d_t *p4d = p4d_offset(pgd, addr);
819         unsigned long next;
820
821         do {
822                 next = p4d_addr_end(addr, end);
823                 alloc_init_pud(p4d, addr, next, phys, type, alloc, ng);
824                 phys += next - addr;
825         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
826 }
827
828 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
829 static void __init create_36bit_mapping(struct mm_struct *mm,
830                                         struct map_desc *md,
831                                         const struct mem_type *type,
832                                         bool ng)
833 {
834         unsigned long addr, length, end;
835         phys_addr_t phys;
836         pgd_t *pgd;
837
838         addr = md->virtual;
839         phys = __pfn_to_phys(md->pfn);
840         length = PAGE_ALIGN(md->length);
841
842         if (!(cpu_architecture() >= CPU_ARCH_ARMv6 || cpu_is_xsc3())) {
843                 pr_err("MM: CPU does not support supersection mapping for 0x%08llx at 0x%08lx\n",
844                        (long long)__pfn_to_phys((u64)md->pfn), addr);
845                 return;
846         }
847
848         /* N.B. ARMv6 supersections are only defined to work with domain 0.
849          *      Since domain assignments can in fact be arbitrary, the
850          *      'domain == 0' check below is required to insure that ARMv6
851          *      supersections are only allocated for domain 0 regardless
852          *      of the actual domain assignments in use.
853          */
854         if (type->domain) {
855                 pr_err("MM: invalid domain in supersection mapping for 0x%08llx at 0x%08lx\n",
856                        (long long)__pfn_to_phys((u64)md->pfn), addr);
857                 return;
858         }
859
860         if ((addr | length | __pfn_to_phys(md->pfn)) & ~SUPERSECTION_MASK) {
861                 pr_err("MM: cannot create mapping for 0x%08llx at 0x%08lx invalid alignment\n",
862                        (long long)__pfn_to_phys((u64)md->pfn), addr);
863                 return;
864         }
865
866         /*
867          * Shift bits [35:32] of address into bits [23:20] of PMD
868          * (See ARMv6 spec).
869          */
870         phys |= (((md->pfn >> (32 - PAGE_SHIFT)) & 0xF) << 20);
871
872         pgd = pgd_offset(mm, addr);
873         end = addr + length;
874         do {
875                 p4d_t *p4d = p4d_offset(pgd, addr);
876                 pud_t *pud = pud_offset(p4d, addr);
877                 pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
878                 int i;
879
880                 for (i = 0; i < 16; i++)
881                         *pmd++ = __pmd(phys | type->prot_sect | PMD_SECT_SUPER |
882                                        (ng ? PMD_SECT_nG : 0));
883
884                 addr += SUPERSECTION_SIZE;
885                 phys += SUPERSECTION_SIZE;
886                 pgd += SUPERSECTION_SIZE >> PGDIR_SHIFT;
887         } while (addr != end);
888 }
889 #endif  /* !CONFIG_ARM_LPAE */
890
891 static void __init __create_mapping(struct mm_struct *mm, struct map_desc *md,
892                                     void *(*alloc)(unsigned long sz),
893                                     bool ng)
894 {
895         unsigned long addr, length, end;
896         phys_addr_t phys;
897         const struct mem_type *type;
898         pgd_t *pgd;
899
900         type = &mem_types[md->type];
901
902 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
903         /*
904          * Catch 36-bit addresses
905          */
906         if (md->pfn >= 0x100000) {
907                 create_36bit_mapping(mm, md, type, ng);
908                 return;
909         }
910 #endif
911
912         addr = md->virtual & PAGE_MASK;
913         phys = __pfn_to_phys(md->pfn);
914         length = PAGE_ALIGN(md->length + (md->virtual & ~PAGE_MASK));
915
916         if (type->prot_l1 == 0 && ((addr | phys | length) & ~SECTION_MASK)) {
917                 pr_warn("BUG: map for 0x%08llx at 0x%08lx can not be mapped using pages, ignoring.\n",
918                         (long long)__pfn_to_phys(md->pfn), addr);
919                 return;
920         }
921
922         pgd = pgd_offset(mm, addr);
923         end = addr + length;
924         do {
925                 unsigned long next = pgd_addr_end(addr, end);
926
927                 alloc_init_p4d(pgd, addr, next, phys, type, alloc, ng);
928
929                 phys += next - addr;
930                 addr = next;
931         } while (pgd++, addr != end);
932 }
933
934 /*
935  * Create the page directory entries and any necessary
936  * page tables for the mapping specified by `md'.  We
937  * are able to cope here with varying sizes and address
938  * offsets, and we take full advantage of sections and
939  * supersections.
940  */
941 static void __init create_mapping(struct map_desc *md)
942 {
943         if (md->virtual != vectors_base() && md->virtual < TASK_SIZE) {
944                 pr_warn("BUG: not creating mapping for 0x%08llx at 0x%08lx in user region\n",
945                         (long long)__pfn_to_phys((u64)md->pfn), md->virtual);
946                 return;
947         }
948
949         if ((md->type == MT_DEVICE || md->type == MT_ROM) &&
950             md->virtual >= PAGE_OFFSET && md->virtual < FIXADDR_START &&
951             (md->virtual < VMALLOC_START || md->virtual >= VMALLOC_END)) {
952                 pr_warn("BUG: mapping for 0x%08llx at 0x%08lx out of vmalloc space\n",
953                         (long long)__pfn_to_phys((u64)md->pfn), md->virtual);
954         }
955
956         __create_mapping(&init_mm, md, early_alloc, false);
957 }
958
959 void __init create_mapping_late(struct mm_struct *mm, struct map_desc *md,
960                                 bool ng)
961 {
962 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
963         p4d_t *p4d;
964         pud_t *pud;
965
966         p4d = p4d_alloc(mm, pgd_offset(mm, md->virtual), md->virtual);
967         if (WARN_ON(!p4d))
968                 return;
969         pud = pud_alloc(mm, p4d, md->virtual);
970         if (WARN_ON(!pud))
971                 return;
972         pmd_alloc(mm, pud, 0);
973 #endif
974         __create_mapping(mm, md, late_alloc, ng);
975 }
976
977 /*
978  * Create the architecture specific mappings
979  */
980 void __init iotable_init(struct map_desc *io_desc, int nr)
981 {
982         struct map_desc *md;
983         struct vm_struct *vm;
984         struct static_vm *svm;
985
986         if (!nr)
987                 return;
988
989         svm = memblock_alloc(sizeof(*svm) * nr, __alignof__(*svm));
990         if (!svm)
991                 panic("%s: Failed to allocate %zu bytes align=0x%zx\n",
992                       __func__, sizeof(*svm) * nr, __alignof__(*svm));
993
994         for (md = io_desc; nr; md++, nr--) {
995                 create_mapping(md);
996
997                 vm = &svm->vm;
998                 vm->addr = (void *)(md->virtual & PAGE_MASK);
999                 vm->size = PAGE_ALIGN(md->length + (md->virtual & ~PAGE_MASK));
1000                 vm->phys_addr = __pfn_to_phys(md->pfn);
1001                 vm->flags = VM_IOREMAP | VM_ARM_STATIC_MAPPING;
1002                 vm->flags |= VM_ARM_MTYPE(md->type);
1003                 vm->caller = iotable_init;
1004                 add_static_vm_early(svm++);
1005         }
1006 }
1007
1008 void __init vm_reserve_area_early(unsigned long addr, unsigned long size,
1009                                   void *caller)
1010 {
1011         struct vm_struct *vm;
1012         struct static_vm *svm;
1013
1014         svm = memblock_alloc(sizeof(*svm), __alignof__(*svm));
1015         if (!svm)
1016                 panic("%s: Failed to allocate %zu bytes align=0x%zx\n",
1017                       __func__, sizeof(*svm), __alignof__(*svm));
1018
1019         vm = &svm->vm;
1020         vm->addr = (void *)addr;
1021         vm->size = size;
1022         vm->flags = VM_IOREMAP | VM_ARM_EMPTY_MAPPING;
1023         vm->caller = caller;
1024         add_static_vm_early(svm);
1025 }
1026
1027 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
1028
1029 /*
1030  * The Linux PMD is made of two consecutive section entries covering 2MB
1031  * (see definition in include/asm/pgtable-2level.h).  However a call to
1032  * create_mapping() may optimize static mappings by using individual
1033  * 1MB section mappings.  This leaves the actual PMD potentially half
1034  * initialized if the top or bottom section entry isn't used, leaving it
1035  * open to problems if a subsequent ioremap() or vmalloc() tries to use
1036  * the virtual space left free by that unused section entry.
1037  *
1038  * Let's avoid the issue by inserting dummy vm entries covering the unused
1039  * PMD halves once the static mappings are in place.
1040  */
1041
1042 static void __init pmd_empty_section_gap(unsigned long addr)
1043 {
1044         vm_reserve_area_early(addr, SECTION_SIZE, pmd_empty_section_gap);
1045 }
1046
1047 static void __init fill_pmd_gaps(void)
1048 {
1049         struct static_vm *svm;
1050         struct vm_struct *vm;
1051         unsigned long addr, next = 0;
1052         pmd_t *pmd;
1053
1054         list_for_each_entry(svm, &static_vmlist, list) {
1055                 vm = &svm->vm;
1056                 addr = (unsigned long)vm->addr;
1057                 if (addr < next)
1058                         continue;
1059
1060                 /*
1061                  * Check if this vm starts on an odd section boundary.
1062                  * If so and the first section entry for this PMD is free
1063                  * then we block the corresponding virtual address.
1064                  */
1065                 if ((addr & ~PMD_MASK) == SECTION_SIZE) {
1066                         pmd = pmd_off_k(addr);
1067                         if (pmd_none(*pmd))
1068                                 pmd_empty_section_gap(addr & PMD_MASK);
1069                 }
1070
1071                 /*
1072                  * Then check if this vm ends on an odd section boundary.
1073                  * If so and the second section entry for this PMD is empty
1074                  * then we block the corresponding virtual address.
1075                  */
1076                 addr += vm->size;
1077                 if ((addr & ~PMD_MASK) == SECTION_SIZE) {
1078                         pmd = pmd_off_k(addr) + 1;
1079                         if (pmd_none(*pmd))
1080                                 pmd_empty_section_gap(addr);
1081                 }
1082
1083                 /* no need to look at any vm entry until we hit the next PMD */
1084                 next = (addr + PMD_SIZE - 1) & PMD_MASK;
1085         }
1086 }
1087
1088 #else
1089 #define fill_pmd_gaps() do { } while (0)
1090 #endif
1091
1092 #if defined(CONFIG_PCI) && !defined(CONFIG_NEED_MACH_IO_H)
1093 static void __init pci_reserve_io(void)
1094 {
1095         struct static_vm *svm;
1096
1097         svm = find_static_vm_vaddr((void *)PCI_IO_VIRT_BASE);
1098         if (svm)
1099                 return;
1100
1101         vm_reserve_area_early(PCI_IO_VIRT_BASE, SZ_2M, pci_reserve_io);
1102 }
1103 #else
1104 #define pci_reserve_io() do { } while (0)
1105 #endif
1106
1107 #ifdef CONFIG_DEBUG_LL
1108 void __init debug_ll_io_init(void)
1109 {
1110         struct map_desc map;
1111
1112         debug_ll_addr(&map.pfn, &map.virtual);
1113         if (!map.pfn || !map.virtual)
1114                 return;
1115         map.pfn = __phys_to_pfn(map.pfn);
1116         map.virtual &= PAGE_MASK;
1117         map.length = PAGE_SIZE;
1118         map.type = MT_DEVICE;
1119         iotable_init(&map, 1);
1120 }
1121 #endif
1122
1123 static void * __initdata vmalloc_min =
1124         (void *)(VMALLOC_END - (240 << 20) - VMALLOC_OFFSET);
1125
1126 /*
1127  * vmalloc=size forces the vmalloc area to be exactly 'size'
1128  * bytes. This can be used to increase (or decrease) the vmalloc
1129  * area - the default is 240m.
1130  */
1131 static int __init early_vmalloc(char *arg)
1132 {
1133         unsigned long vmalloc_reserve = memparse(arg, NULL);
1134
1135         if (vmalloc_reserve < SZ_16M) {
1136                 vmalloc_reserve = SZ_16M;
1137                 pr_warn("vmalloc area too small, limiting to %luMB\n",
1138                         vmalloc_reserve >> 20);
1139         }
1140
1141         if (vmalloc_reserve > VMALLOC_END - (PAGE_OFFSET + SZ_32M)) {
1142                 vmalloc_reserve = VMALLOC_END - (PAGE_OFFSET + SZ_32M);
1143                 pr_warn("vmalloc area is too big, limiting to %luMB\n",
1144                         vmalloc_reserve >> 20);
1145         }
1146
1147         vmalloc_min = (void *)(VMALLOC_END - vmalloc_reserve);
1148         return 0;
1149 }
1150 early_param("vmalloc", early_vmalloc);
1151
1152 phys_addr_t arm_lowmem_limit __initdata = 0;
1153
1154 void __init adjust_lowmem_bounds(void)
1155 {
1156         phys_addr_t block_start, block_end, memblock_limit = 0;
1157         u64 vmalloc_limit, i;
1158         phys_addr_t lowmem_limit = 0;
1159
1160         /*
1161          * Let's use our own (unoptimized) equivalent of __pa() that is
1162          * not affected by wrap-arounds when sizeof(phys_addr_t) == 4.
1163          * The result is used as the upper bound on physical memory address
1164          * and may itself be outside the valid range for which phys_addr_t
1165          * and therefore __pa() is defined.
1166          */
1167         vmalloc_limit = (u64)(uintptr_t)vmalloc_min - PAGE_OFFSET + PHYS_OFFSET;
1168
1169         /*
1170          * The first usable region must be PMD aligned. Mark its start
1171          * as MEMBLOCK_NOMAP if it isn't
1172          */
1173         for_each_mem_range(i, &block_start, &block_end) {
1174                 if (!IS_ALIGNED(block_start, PMD_SIZE)) {
1175                         phys_addr_t len;
1176
1177                         len = round_up(block_start, PMD_SIZE) - block_start;
1178                         memblock_mark_nomap(block_start, len);
1179                 }
1180                 break;
1181         }
1182
1183         for_each_mem_range(i, &block_start, &block_end) {
1184                 if (block_start < vmalloc_limit) {
1185                         if (block_end > lowmem_limit)
1186                                 /*
1187                                  * Compare as u64 to ensure vmalloc_limit does
1188                                  * not get truncated. block_end should always
1189                                  * fit in phys_addr_t so there should be no
1190                                  * issue with assignment.
1191                                  */
1192                                 lowmem_limit = min_t(u64,
1193                                                          vmalloc_limit,
1194                                                          block_end);
1195
1196                         /*
1197                          * Find the first non-pmd-aligned page, and point
1198                          * memblock_limit at it. This relies on rounding the
1199                          * limit down to be pmd-aligned, which happens at the
1200                          * end of this function.
1201                          *
1202                          * With this algorithm, the start or end of almost any
1203                          * bank can be non-pmd-aligned. The only exception is
1204                          * that the start of the bank 0 must be section-
1205                          * aligned, since otherwise memory would need to be
1206                          * allocated when mapping the start of bank 0, which
1207                          * occurs before any free memory is mapped.
1208                          */
1209                         if (!memblock_limit) {
1210                                 if (!IS_ALIGNED(block_start, PMD_SIZE))
1211                                         memblock_limit = block_start;
1212                                 else if (!IS_ALIGNED(block_end, PMD_SIZE))
1213                                         memblock_limit = lowmem_limit;
1214                         }
1215
1216                 }
1217         }
1218
1219         arm_lowmem_limit = lowmem_limit;
1220
1221         high_memory = __va(arm_lowmem_limit - 1) + 1;
1222
1223         if (!memblock_limit)
1224                 memblock_limit = arm_lowmem_limit;
1225
1226         /*
1227          * Round the memblock limit down to a pmd size.  This
1228          * helps to ensure that we will allocate memory from the
1229          * last full pmd, which should be mapped.
1230          */
1231         memblock_limit = round_down(memblock_limit, PMD_SIZE);
1232
1233         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HIGHMEM) || cache_is_vipt_aliasing()) {
1234                 if (memblock_end_of_DRAM() > arm_lowmem_limit) {
1235                         phys_addr_t end = memblock_end_of_DRAM();
1236
1237                         pr_notice("Ignoring RAM at %pa-%pa\n",
1238                                   &memblock_limit, &end);
1239                         pr_notice("Consider using a HIGHMEM enabled kernel.\n");
1240
1241                         memblock_remove(memblock_limit, end - memblock_limit);
1242                 }
1243         }
1244
1245         memblock_set_current_limit(memblock_limit);
1246 }
1247
1248 static inline void prepare_page_table(void)
1249 {
1250         unsigned long addr;
1251         phys_addr_t end;
1252
1253         /*
1254          * Clear out all the mappings below the kernel image.
1255          */
1256         for (addr = 0; addr < MODULES_VADDR; addr += PMD_SIZE)
1257                 pmd_clear(pmd_off_k(addr));
1258
1259 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
1260         /* The XIP kernel is mapped in the module area -- skip over it */
1261         addr = ((unsigned long)_exiprom + PMD_SIZE - 1) & PMD_MASK;
1262 #endif
1263         for ( ; addr < PAGE_OFFSET; addr += PMD_SIZE)
1264                 pmd_clear(pmd_off_k(addr));
1265
1266         /*
1267          * Find the end of the first block of lowmem.
1268          */
1269         end = memblock.memory.regions[0].base + memblock.memory.regions[0].size;
1270         if (end >= arm_lowmem_limit)
1271                 end = arm_lowmem_limit;
1272
1273         /*
1274          * Clear out all the kernel space mappings, except for the first
1275          * memory bank, up to the vmalloc region.
1276          */
1277         for (addr = __phys_to_virt(end);
1278              addr < VMALLOC_START; addr += PMD_SIZE)
1279                 pmd_clear(pmd_off_k(addr));
1280 }
1281
1282 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
1283 /* the first page is reserved for pgd */
1284 #define SWAPPER_PG_DIR_SIZE     (PAGE_SIZE + \
1285                                  PTRS_PER_PGD * PTRS_PER_PMD * sizeof(pmd_t))
1286 #else
1287 #define SWAPPER_PG_DIR_SIZE     (PTRS_PER_PGD * sizeof(pgd_t))
1288 #endif
1289
1290 /*
1291  * Reserve the special regions of memory
1292  */
1293 void __init arm_mm_memblock_reserve(void)
1294 {
1295         /*
1296          * Reserve the page tables.  These are already in use,
1297          * and can only be in node 0.
1298          */
1299         memblock_reserve(__pa(swapper_pg_dir), SWAPPER_PG_DIR_SIZE);
1300
1301 #ifdef CONFIG_SA1111
1302         /*
1303          * Because of the SA1111 DMA bug, we want to preserve our
1304          * precious DMA-able memory...
1305          */
1306         memblock_reserve(PHYS_OFFSET, __pa(swapper_pg_dir) - PHYS_OFFSET);
1307 #endif
1308 }
1309
1310 /*
1311  * Set up the device mappings.  Since we clear out the page tables for all
1312  * mappings above VMALLOC_START, except early fixmap, we might remove debug
1313  * device mappings.  This means earlycon can be used to debug this function
1314  * Any other function or debugging method which may touch any device _will_
1315  * crash the kernel.
1316  */
1317 static void __init devicemaps_init(const struct machine_desc *mdesc)
1318 {
1319         struct map_desc map;
1320         unsigned long addr;
1321         void *vectors;
1322
1323         /*
1324          * Allocate the vector page early.
1325          */
1326         vectors = early_alloc(PAGE_SIZE * 2);
1327
1328         early_trap_init(vectors);
1329
1330         /*
1331          * Clear page table except top pmd used by early fixmaps
1332          */
1333         for (addr = VMALLOC_START; addr < (FIXADDR_TOP & PMD_MASK); addr += PMD_SIZE)
1334                 pmd_clear(pmd_off_k(addr));
1335
1336         /*
1337          * Map the kernel if it is XIP.
1338          * It is always first in the modulearea.
1339          */
1340 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
1341         map.pfn = __phys_to_pfn(CONFIG_XIP_PHYS_ADDR & SECTION_MASK);
1342         map.virtual = MODULES_VADDR;
1343         map.length = ((unsigned long)_exiprom - map.virtual + ~SECTION_MASK) & SECTION_MASK;
1344         map.type = MT_ROM;
1345         create_mapping(&map);
1346 #endif
1347
1348         /*
1349          * Map the cache flushing regions.
1350          */
1351 #ifdef FLUSH_BASE
1352         map.pfn = __phys_to_pfn(FLUSH_BASE_PHYS);
1353         map.virtual = FLUSH_BASE;
1354         map.length = SZ_1M;
1355         map.type = MT_CACHECLEAN;
1356         create_mapping(&map);
1357 #endif
1358 #ifdef FLUSH_BASE_MINICACHE
1359         map.pfn = __phys_to_pfn(FLUSH_BASE_PHYS + SZ_1M);
1360         map.virtual = FLUSH_BASE_MINICACHE;
1361         map.length = SZ_1M;
1362         map.type = MT_MINICLEAN;
1363         create_mapping(&map);
1364 #endif
1365
1366         /*
1367          * Create a mapping for the machine vectors at the high-vectors
1368          * location (0xffff0000).  If we aren't using high-vectors, also
1369          * create a mapping at the low-vectors virtual address.
1370          */
1371         map.pfn = __phys_to_pfn(virt_to_phys(vectors));
1372         map.virtual = 0xffff0000;
1373         map.length = PAGE_SIZE;
1374 #ifdef CONFIG_KUSER_HELPERS
1375         map.type = MT_HIGH_VECTORS;
1376 #else
1377         map.type = MT_LOW_VECTORS;
1378 #endif
1379         create_mapping(&map);
1380
1381         if (!vectors_high()) {
1382                 map.virtual = 0;
1383                 map.length = PAGE_SIZE * 2;
1384                 map.type = MT_LOW_VECTORS;
1385                 create_mapping(&map);
1386         }
1387
1388         /* Now create a kernel read-only mapping */
1389         map.pfn += 1;
1390         map.virtual = 0xffff0000 + PAGE_SIZE;
1391         map.length = PAGE_SIZE;
1392         map.type = MT_LOW_VECTORS;
1393         create_mapping(&map);
1394
1395         /*
1396          * Ask the machine support to map in the statically mapped devices.
1397          */
1398         if (mdesc->map_io)
1399                 mdesc->map_io();
1400         else
1401                 debug_ll_io_init();
1402         fill_pmd_gaps();
1403
1404         /* Reserve fixed i/o space in VMALLOC region */
1405         pci_reserve_io();
1406
1407         /*
1408          * Finally flush the caches and tlb to ensure that we're in a
1409          * consistent state wrt the writebuffer.  This also ensures that
1410          * any write-allocated cache lines in the vector page are written
1411          * back.  After this point, we can start to touch devices again.
1412          */
1413         local_flush_tlb_all();
1414         flush_cache_all();
1415
1416         /* Enable asynchronous aborts */
1417         early_abt_enable();
1418 }
1419
1420 static void __init kmap_init(void)
1421 {
1422 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1423         pkmap_page_table = early_pte_alloc(pmd_off_k(PKMAP_BASE),
1424                 PKMAP_BASE, _PAGE_KERNEL_TABLE);
1425 #endif
1426
1427         early_pte_alloc(pmd_off_k(FIXADDR_START), FIXADDR_START,
1428                         _PAGE_KERNEL_TABLE);
1429 }
1430
1431 static void __init map_lowmem(void)
1432 {
1433         phys_addr_t kernel_x_start = round_down(__pa(KERNEL_START), SECTION_SIZE);
1434         phys_addr_t kernel_x_end = round_up(__pa(__init_end), SECTION_SIZE);
1435         phys_addr_t start, end;
1436         u64 i;
1437
1438         /* Map all the lowmem memory banks. */
1439         for_each_mem_range(i, &start, &end) {
1440                 struct map_desc map;
1441
1442                 if (end > arm_lowmem_limit)
1443                         end = arm_lowmem_limit;
1444                 if (start >= end)
1445                         break;
1446
1447                 if (end < kernel_x_start) {
1448                         map.pfn = __phys_to_pfn(start);
1449                         map.virtual = __phys_to_virt(start);
1450                         map.length = end - start;
1451                         map.type = MT_MEMORY_RWX;
1452
1453                         create_mapping(&map);
1454                 } else if (start >= kernel_x_end) {
1455                         map.pfn = __phys_to_pfn(start);
1456                         map.virtual = __phys_to_virt(start);
1457                         map.length = end - start;
1458                         map.type = MT_MEMORY_RW;
1459
1460                         create_mapping(&map);
1461                 } else {
1462                         /* This better cover the entire kernel */
1463                         if (start < kernel_x_start) {
1464                                 map.pfn = __phys_to_pfn(start);
1465                                 map.virtual = __phys_to_virt(start);
1466                                 map.length = kernel_x_start - start;
1467                                 map.type = MT_MEMORY_RW;
1468
1469                                 create_mapping(&map);
1470                         }
1471
1472                         map.pfn = __phys_to_pfn(kernel_x_start);
1473                         map.virtual = __phys_to_virt(kernel_x_start);
1474                         map.length = kernel_x_end - kernel_x_start;
1475                         map.type = MT_MEMORY_RWX;
1476
1477                         create_mapping(&map);
1478
1479                         if (kernel_x_end < end) {
1480                                 map.pfn = __phys_to_pfn(kernel_x_end);
1481                                 map.virtual = __phys_to_virt(kernel_x_end);
1482                                 map.length = end - kernel_x_end;
1483                                 map.type = MT_MEMORY_RW;
1484
1485                                 create_mapping(&map);
1486                         }
1487                 }
1488         }
1489 }
1490
1491 #ifdef CONFIG_ARM_PV_FIXUP
1492 extern unsigned long __atags_pointer;
1493 typedef void pgtables_remap(long long offset, unsigned long pgd, void *bdata);
1494 pgtables_remap lpae_pgtables_remap_asm;
1495
1496 /*
1497  * early_paging_init() recreates boot time page table setup, allowing machines
1498  * to switch over to a high (>4G) address space on LPAE systems
1499  */
1500 static void __init early_paging_init(const struct machine_desc *mdesc)
1501 {
1502         pgtables_remap *lpae_pgtables_remap;
1503         unsigned long pa_pgd;
1504         unsigned int cr, ttbcr;
1505         long long offset;
1506         void *boot_data;
1507
1508         if (!mdesc->pv_fixup)
1509                 return;
1510
1511         offset = mdesc->pv_fixup();
1512         if (offset == 0)
1513                 return;
1514
1515         /*
1516          * Get the address of the remap function in the 1:1 identity
1517          * mapping setup by the early page table assembly code.  We
1518          * must get this prior to the pv update.  The following barrier
1519          * ensures that this is complete before we fixup any P:V offsets.
1520          */
1521         lpae_pgtables_remap = (pgtables_remap *)(unsigned long)__pa(lpae_pgtables_remap_asm);
1522         pa_pgd = __pa(swapper_pg_dir);
1523         boot_data = __va(__atags_pointer);
1524         barrier();
1525
1526         pr_info("Switching physical address space to 0x%08llx\n",
1527                 (u64)PHYS_OFFSET + offset);
1528
1529         /* Re-set the phys pfn offset, and the pv offset */
1530         __pv_offset += offset;
1531         __pv_phys_pfn_offset += PFN_DOWN(offset);
1532
1533         /* Run the patch stub to update the constants */
1534         fixup_pv_table(&__pv_table_begin,
1535                 (&__pv_table_end - &__pv_table_begin) << 2);
1536
1537         /*
1538          * We changing not only the virtual to physical mapping, but also
1539          * the physical addresses used to access memory.  We need to flush
1540          * all levels of cache in the system with caching disabled to
1541          * ensure that all data is written back, and nothing is prefetched
1542          * into the caches.  We also need to prevent the TLB walkers
1543          * allocating into the caches too.  Note that this is ARMv7 LPAE
1544          * specific.
1545          */
1546         cr = get_cr();
1547         set_cr(cr & ~(CR_I | CR_C));
1548         asm("mrc p15, 0, %0, c2, c0, 2" : "=r" (ttbcr));
1549         asm volatile("mcr p15, 0, %0, c2, c0, 2"
1550                 : : "r" (ttbcr & ~(3 << 8 | 3 << 10)));
1551         flush_cache_all();
1552
1553         /*
1554          * Fixup the page tables - this must be in the idmap region as
1555          * we need to disable the MMU to do this safely, and hence it
1556          * needs to be assembly.  It's fairly simple, as we're using the
1557          * temporary tables setup by the initial assembly code.
1558          */
1559         lpae_pgtables_remap(offset, pa_pgd, boot_data);
1560
1561         /* Re-enable the caches and cacheable TLB walks */
1562         asm volatile("mcr p15, 0, %0, c2, c0, 2" : : "r" (ttbcr));
1563         set_cr(cr);
1564 }
1565
1566 #else
1567
1568 static void __init early_paging_init(const struct machine_desc *mdesc)
1569 {
1570         long long offset;
1571
1572         if (!mdesc->pv_fixup)
1573                 return;
1574
1575         offset = mdesc->pv_fixup();
1576         if (offset == 0)
1577                 return;
1578
1579         pr_crit("Physical address space modification is only to support Keystone2.\n");
1580         pr_crit("Please enable ARM_LPAE and ARM_PATCH_PHYS_VIRT support to use this\n");
1581         pr_crit("feature. Your kernel may crash now, have a good day.\n");
1582         add_taint(TAINT_CPU_OUT_OF_SPEC, LOCKDEP_STILL_OK);
1583 }
1584
1585 #endif
1586
1587 static void __init early_fixmap_shutdown(void)
1588 {
1589         int i;
1590         unsigned long va = fix_to_virt(__end_of_permanent_fixed_addresses - 1);
1591
1592         pte_offset_fixmap = pte_offset_late_fixmap;
1593         pmd_clear(fixmap_pmd(va));
1594         local_flush_tlb_kernel_page(va);
1595
1596         for (i = 0; i < __end_of_permanent_fixed_addresses; i++) {
1597                 pte_t *pte;
1598                 struct map_desc map;
1599
1600                 map.virtual = fix_to_virt(i);
1601                 pte = pte_offset_early_fixmap(pmd_off_k(map.virtual), map.virtual);
1602
1603                 /* Only i/o device mappings are supported ATM */
1604                 if (pte_none(*pte) ||
1605                     (pte_val(*pte) & L_PTE_MT_MASK) != L_PTE_MT_DEV_SHARED)
1606                         continue;
1607
1608                 map.pfn = pte_pfn(*pte);
1609                 map.type = MT_DEVICE;
1610                 map.length = PAGE_SIZE;
1611
1612                 create_mapping(&map);
1613         }
1614 }
1615
1616 /*
1617  * paging_init() sets up the page tables, initialises the zone memory
1618  * maps, and sets up the zero page, bad page and bad page tables.
1619  */
1620 void __init paging_init(const struct machine_desc *mdesc)
1621 {
1622         void *zero_page;
1623
1624         prepare_page_table();
1625         map_lowmem();
1626         memblock_set_current_limit(arm_lowmem_limit);
1627         dma_contiguous_remap();
1628         early_fixmap_shutdown();
1629         devicemaps_init(mdesc);
1630         kmap_init();
1631         tcm_init();
1632
1633         top_pmd = pmd_off_k(0xffff0000);
1634
1635         /* allocate the zero page. */
1636         zero_page = early_alloc(PAGE_SIZE);
1637
1638         bootmem_init();
1639
1640         empty_zero_page = virt_to_page(zero_page);
1641         __flush_dcache_page(NULL, empty_zero_page);
1642 }
1643
1644 void __init early_mm_init(const struct machine_desc *mdesc)
1645 {
1646         build_mem_type_table();
1647         early_paging_init(mdesc);
1648 }
1649
1650 void set_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
1651                               pte_t *ptep, pte_t pteval)
1652 {
1653         unsigned long ext = 0;
1654
1655         if (addr < TASK_SIZE && pte_valid_user(pteval)) {
1656                 if (!pte_special(pteval))
1657                         __sync_icache_dcache(pteval);
1658                 ext |= PTE_EXT_NG;
1659         }
1660
1661         set_pte_ext(ptep, pteval, ext);
1662 }