arm64: kdump: Skip kmemleak scan reserved memory for kdump
[linux-2.6-microblaze.git] / arch / arm64 / mm / init.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  * Based on arch/arm/mm/init.c
4  *
5  * Copyright (C) 1995-2005 Russell King
6  * Copyright (C) 2012 ARM Ltd.
7  */
8
9 #include <linux/kernel.h>
10 #include <linux/export.h>
11 #include <linux/errno.h>
12 #include <linux/swap.h>
13 #include <linux/init.h>
14 #include <linux/cache.h>
15 #include <linux/mman.h>
16 #include <linux/nodemask.h>
17 #include <linux/initrd.h>
18 #include <linux/gfp.h>
19 #include <linux/memblock.h>
20 #include <linux/sort.h>
21 #include <linux/of.h>
22 #include <linux/of_fdt.h>
23 #include <linux/dma-direct.h>
24 #include <linux/dma-map-ops.h>
25 #include <linux/efi.h>
26 #include <linux/swiotlb.h>
27 #include <linux/vmalloc.h>
28 #include <linux/mm.h>
29 #include <linux/kexec.h>
30 #include <linux/crash_dump.h>
31 #include <linux/hugetlb.h>
32 #include <linux/acpi_iort.h>
33 #include <linux/kmemleak.h>
34
35 #include <asm/boot.h>
36 #include <asm/fixmap.h>
37 #include <asm/kasan.h>
38 #include <asm/kernel-pgtable.h>
39 #include <asm/kvm_host.h>
40 #include <asm/memory.h>
41 #include <asm/numa.h>
42 #include <asm/sections.h>
43 #include <asm/setup.h>
44 #include <linux/sizes.h>
45 #include <asm/tlb.h>
46 #include <asm/alternative.h>
47 #include <asm/xen/swiotlb-xen.h>
48
49 /*
50  * We need to be able to catch inadvertent references to memstart_addr
51  * that occur (potentially in generic code) before arm64_memblock_init()
52  * executes, which assigns it its actual value. So use a default value
53  * that cannot be mistaken for a real physical address.
54  */
55 s64 memstart_addr __ro_after_init = -1;
56 EXPORT_SYMBOL(memstart_addr);
57
58 /*
59  * If the corresponding config options are enabled, we create both ZONE_DMA
60  * and ZONE_DMA32. By default ZONE_DMA covers the 32-bit addressable memory
61  * unless restricted on specific platforms (e.g. 30-bit on Raspberry Pi 4).
62  * In such case, ZONE_DMA32 covers the rest of the 32-bit addressable memory,
63  * otherwise it is empty.
64  */
65 phys_addr_t arm64_dma_phys_limit __ro_after_init;
66
67 #ifdef CONFIG_KEXEC_CORE
68 /*
69  * reserve_crashkernel() - reserves memory for crash kernel
70  *
71  * This function reserves memory area given in "crashkernel=" kernel command
72  * line parameter. The memory reserved is used by dump capture kernel when
73  * primary kernel is crashing.
74  */
75 static void __init reserve_crashkernel(void)
76 {
77         unsigned long long crash_base, crash_size;
78         int ret;
79
80         ret = parse_crashkernel(boot_command_line, memblock_phys_mem_size(),
81                                 &crash_size, &crash_base);
82         /* no crashkernel= or invalid value specified */
83         if (ret || !crash_size)
84                 return;
85
86         crash_size = PAGE_ALIGN(crash_size);
87
88         if (crash_base == 0) {
89                 /* Current arm64 boot protocol requires 2MB alignment */
90                 crash_base = memblock_find_in_range(0, arm64_dma_phys_limit,
91                                 crash_size, SZ_2M);
92                 if (crash_base == 0) {
93                         pr_warn("cannot allocate crashkernel (size:0x%llx)\n",
94                                 crash_size);
95                         return;
96                 }
97         } else {
98                 /* User specifies base address explicitly. */
99                 if (!memblock_is_region_memory(crash_base, crash_size)) {
100                         pr_warn("cannot reserve crashkernel: region is not memory\n");
101                         return;
102                 }
103
104                 if (memblock_is_region_reserved(crash_base, crash_size)) {
105                         pr_warn("cannot reserve crashkernel: region overlaps reserved memory\n");
106                         return;
107                 }
108
109                 if (!IS_ALIGNED(crash_base, SZ_2M)) {
110                         pr_warn("cannot reserve crashkernel: base address is not 2MB aligned\n");
111                         return;
112                 }
113         }
114         memblock_reserve(crash_base, crash_size);
115
116         pr_info("crashkernel reserved: 0x%016llx - 0x%016llx (%lld MB)\n",
117                 crash_base, crash_base + crash_size, crash_size >> 20);
118
119         /*
120          * The crashkernel memory will be removed from the kernel linear
121          * map. Inform kmemleak so that it won't try to access it.
122          */
123         kmemleak_ignore_phys(crash_base);
124         crashk_res.start = crash_base;
125         crashk_res.end = crash_base + crash_size - 1;
126 }
127 #else
128 static void __init reserve_crashkernel(void)
129 {
130 }
131 #endif /* CONFIG_KEXEC_CORE */
132
133 #ifdef CONFIG_CRASH_DUMP
134 static int __init early_init_dt_scan_elfcorehdr(unsigned long node,
135                 const char *uname, int depth, void *data)
136 {
137         const __be32 *reg;
138         int len;
139
140         if (depth != 1 || strcmp(uname, "chosen") != 0)
141                 return 0;
142
143         reg = of_get_flat_dt_prop(node, "linux,elfcorehdr", &len);
144         if (!reg || (len < (dt_root_addr_cells + dt_root_size_cells)))
145                 return 1;
146
147         elfcorehdr_addr = dt_mem_next_cell(dt_root_addr_cells, &reg);
148         elfcorehdr_size = dt_mem_next_cell(dt_root_size_cells, &reg);
149
150         return 1;
151 }
152
153 /*
154  * reserve_elfcorehdr() - reserves memory for elf core header
155  *
156  * This function reserves the memory occupied by an elf core header
157  * described in the device tree. This region contains all the
158  * information about primary kernel's core image and is used by a dump
159  * capture kernel to access the system memory on primary kernel.
160  */
161 static void __init reserve_elfcorehdr(void)
162 {
163         of_scan_flat_dt(early_init_dt_scan_elfcorehdr, NULL);
164
165         if (!elfcorehdr_size)
166                 return;
167
168         if (memblock_is_region_reserved(elfcorehdr_addr, elfcorehdr_size)) {
169                 pr_warn("elfcorehdr is overlapped\n");
170                 return;
171         }
172
173         memblock_reserve(elfcorehdr_addr, elfcorehdr_size);
174
175         pr_info("Reserving %lldKB of memory at 0x%llx for elfcorehdr\n",
176                 elfcorehdr_size >> 10, elfcorehdr_addr);
177 }
178 #else
179 static void __init reserve_elfcorehdr(void)
180 {
181 }
182 #endif /* CONFIG_CRASH_DUMP */
183
184 /*
185  * Return the maximum physical address for a zone accessible by the given bits
186  * limit. If DRAM starts above 32-bit, expand the zone to the maximum
187  * available memory, otherwise cap it at 32-bit.
188  */
189 static phys_addr_t __init max_zone_phys(unsigned int zone_bits)
190 {
191         phys_addr_t zone_mask = DMA_BIT_MASK(zone_bits);
192         phys_addr_t phys_start = memblock_start_of_DRAM();
193
194         if (phys_start > U32_MAX)
195                 zone_mask = PHYS_ADDR_MAX;
196         else if (phys_start > zone_mask)
197                 zone_mask = U32_MAX;
198
199         return min(zone_mask, memblock_end_of_DRAM() - 1) + 1;
200 }
201
202 static void __init zone_sizes_init(unsigned long min, unsigned long max)
203 {
204         unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES]  = {0};
205         unsigned int __maybe_unused acpi_zone_dma_bits;
206         unsigned int __maybe_unused dt_zone_dma_bits;
207         phys_addr_t __maybe_unused dma32_phys_limit = max_zone_phys(32);
208
209 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
210         acpi_zone_dma_bits = fls64(acpi_iort_dma_get_max_cpu_address());
211         dt_zone_dma_bits = fls64(of_dma_get_max_cpu_address(NULL));
212         zone_dma_bits = min3(32U, dt_zone_dma_bits, acpi_zone_dma_bits);
213         arm64_dma_phys_limit = max_zone_phys(zone_dma_bits);
214         max_zone_pfns[ZONE_DMA] = PFN_DOWN(arm64_dma_phys_limit);
215 #endif
216 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
217         max_zone_pfns[ZONE_DMA32] = PFN_DOWN(dma32_phys_limit);
218         if (!arm64_dma_phys_limit)
219                 arm64_dma_phys_limit = dma32_phys_limit;
220 #endif
221         if (!arm64_dma_phys_limit)
222                 arm64_dma_phys_limit = PHYS_MASK + 1;
223         max_zone_pfns[ZONE_NORMAL] = max;
224
225         free_area_init(max_zone_pfns);
226 }
227
228 int pfn_is_map_memory(unsigned long pfn)
229 {
230         phys_addr_t addr = PFN_PHYS(pfn);
231
232         /* avoid false positives for bogus PFNs, see comment in pfn_valid() */
233         if (PHYS_PFN(addr) != pfn)
234                 return 0;
235
236         return memblock_is_map_memory(addr);
237 }
238 EXPORT_SYMBOL(pfn_is_map_memory);
239
240 static phys_addr_t memory_limit = PHYS_ADDR_MAX;
241
242 /*
243  * Limit the memory size that was specified via FDT.
244  */
245 static int __init early_mem(char *p)
246 {
247         if (!p)
248                 return 1;
249
250         memory_limit = memparse(p, &p) & PAGE_MASK;
251         pr_notice("Memory limited to %lldMB\n", memory_limit >> 20);
252
253         return 0;
254 }
255 early_param("mem", early_mem);
256
257 static int __init early_init_dt_scan_usablemem(unsigned long node,
258                 const char *uname, int depth, void *data)
259 {
260         struct memblock_region *usablemem = data;
261         const __be32 *reg;
262         int len;
263
264         if (depth != 1 || strcmp(uname, "chosen") != 0)
265                 return 0;
266
267         reg = of_get_flat_dt_prop(node, "linux,usable-memory-range", &len);
268         if (!reg || (len < (dt_root_addr_cells + dt_root_size_cells)))
269                 return 1;
270
271         usablemem->base = dt_mem_next_cell(dt_root_addr_cells, &reg);
272         usablemem->size = dt_mem_next_cell(dt_root_size_cells, &reg);
273
274         return 1;
275 }
276
277 static void __init fdt_enforce_memory_region(void)
278 {
279         struct memblock_region reg = {
280                 .size = 0,
281         };
282
283         of_scan_flat_dt(early_init_dt_scan_usablemem, &reg);
284
285         if (reg.size)
286                 memblock_cap_memory_range(reg.base, reg.size);
287 }
288
289 void __init arm64_memblock_init(void)
290 {
291         s64 linear_region_size = PAGE_END - _PAGE_OFFSET(vabits_actual);
292
293         /*
294          * Corner case: 52-bit VA capable systems running KVM in nVHE mode may
295          * be limited in their ability to support a linear map that exceeds 51
296          * bits of VA space, depending on the placement of the ID map. Given
297          * that the placement of the ID map may be randomized, let's simply
298          * limit the kernel's linear map to 51 bits as well if we detect this
299          * configuration.
300          */
301         if (IS_ENABLED(CONFIG_KVM) && vabits_actual == 52 &&
302             is_hyp_mode_available() && !is_kernel_in_hyp_mode()) {
303                 pr_info("Capping linear region to 51 bits for KVM in nVHE mode on LVA capable hardware.\n");
304                 linear_region_size = min_t(u64, linear_region_size, BIT(51));
305         }
306
307         /* Handle linux,usable-memory-range property */
308         fdt_enforce_memory_region();
309
310         /* Remove memory above our supported physical address size */
311         memblock_remove(1ULL << PHYS_MASK_SHIFT, ULLONG_MAX);
312
313         /*
314          * Select a suitable value for the base of physical memory.
315          */
316         memstart_addr = round_down(memblock_start_of_DRAM(),
317                                    ARM64_MEMSTART_ALIGN);
318
319         if ((memblock_end_of_DRAM() - memstart_addr) > linear_region_size)
320                 pr_warn("Memory doesn't fit in the linear mapping, VA_BITS too small\n");
321
322         /*
323          * Remove the memory that we will not be able to cover with the
324          * linear mapping. Take care not to clip the kernel which may be
325          * high in memory.
326          */
327         memblock_remove(max_t(u64, memstart_addr + linear_region_size,
328                         __pa_symbol(_end)), ULLONG_MAX);
329         if (memstart_addr + linear_region_size < memblock_end_of_DRAM()) {
330                 /* ensure that memstart_addr remains sufficiently aligned */
331                 memstart_addr = round_up(memblock_end_of_DRAM() - linear_region_size,
332                                          ARM64_MEMSTART_ALIGN);
333                 memblock_remove(0, memstart_addr);
334         }
335
336         /*
337          * If we are running with a 52-bit kernel VA config on a system that
338          * does not support it, we have to place the available physical
339          * memory in the 48-bit addressable part of the linear region, i.e.,
340          * we have to move it upward. Since memstart_addr represents the
341          * physical address of PAGE_OFFSET, we have to *subtract* from it.
342          */
343         if (IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_VA_BITS_52) && (vabits_actual != 52))
344                 memstart_addr -= _PAGE_OFFSET(48) - _PAGE_OFFSET(52);
345
346         /*
347          * Apply the memory limit if it was set. Since the kernel may be loaded
348          * high up in memory, add back the kernel region that must be accessible
349          * via the linear mapping.
350          */
351         if (memory_limit != PHYS_ADDR_MAX) {
352                 memblock_mem_limit_remove_map(memory_limit);
353                 memblock_add(__pa_symbol(_text), (u64)(_end - _text));
354         }
355
356         if (IS_ENABLED(CONFIG_BLK_DEV_INITRD) && phys_initrd_size) {
357                 /*
358                  * Add back the memory we just removed if it results in the
359                  * initrd to become inaccessible via the linear mapping.
360                  * Otherwise, this is a no-op
361                  */
362                 u64 base = phys_initrd_start & PAGE_MASK;
363                 u64 size = PAGE_ALIGN(phys_initrd_start + phys_initrd_size) - base;
364
365                 /*
366                  * We can only add back the initrd memory if we don't end up
367                  * with more memory than we can address via the linear mapping.
368                  * It is up to the bootloader to position the kernel and the
369                  * initrd reasonably close to each other (i.e., within 32 GB of
370                  * each other) so that all granule/#levels combinations can
371                  * always access both.
372                  */
373                 if (WARN(base < memblock_start_of_DRAM() ||
374                          base + size > memblock_start_of_DRAM() +
375                                        linear_region_size,
376                         "initrd not fully accessible via the linear mapping -- please check your bootloader ...\n")) {
377                         phys_initrd_size = 0;
378                 } else {
379                         memblock_remove(base, size); /* clear MEMBLOCK_ flags */
380                         memblock_add(base, size);
381                         memblock_reserve(base, size);
382                 }
383         }
384
385         if (IS_ENABLED(CONFIG_RANDOMIZE_BASE)) {
386                 extern u16 memstart_offset_seed;
387                 u64 mmfr0 = read_cpuid(ID_AA64MMFR0_EL1);
388                 int parange = cpuid_feature_extract_unsigned_field(
389                                         mmfr0, ID_AA64MMFR0_PARANGE_SHIFT);
390                 s64 range = linear_region_size -
391                             BIT(id_aa64mmfr0_parange_to_phys_shift(parange));
392
393                 /*
394                  * If the size of the linear region exceeds, by a sufficient
395                  * margin, the size of the region that the physical memory can
396                  * span, randomize the linear region as well.
397                  */
398                 if (memstart_offset_seed > 0 && range >= (s64)ARM64_MEMSTART_ALIGN) {
399                         range /= ARM64_MEMSTART_ALIGN;
400                         memstart_addr -= ARM64_MEMSTART_ALIGN *
401                                          ((range * memstart_offset_seed) >> 16);
402                 }
403         }
404
405         /*
406          * Register the kernel text, kernel data, initrd, and initial
407          * pagetables with memblock.
408          */
409         memblock_reserve(__pa_symbol(_stext), _end - _stext);
410         if (IS_ENABLED(CONFIG_BLK_DEV_INITRD) && phys_initrd_size) {
411                 /* the generic initrd code expects virtual addresses */
412                 initrd_start = __phys_to_virt(phys_initrd_start);
413                 initrd_end = initrd_start + phys_initrd_size;
414         }
415
416         early_init_fdt_scan_reserved_mem();
417
418         reserve_elfcorehdr();
419
420         high_memory = __va(memblock_end_of_DRAM() - 1) + 1;
421 }
422
423 void __init bootmem_init(void)
424 {
425         unsigned long min, max;
426
427         min = PFN_UP(memblock_start_of_DRAM());
428         max = PFN_DOWN(memblock_end_of_DRAM());
429
430         early_memtest(min << PAGE_SHIFT, max << PAGE_SHIFT);
431
432         max_pfn = max_low_pfn = max;
433         min_low_pfn = min;
434
435         arch_numa_init();
436
437         /*
438          * must be done after arch_numa_init() which calls numa_init() to
439          * initialize node_online_map that gets used in hugetlb_cma_reserve()
440          * while allocating required CMA size across online nodes.
441          */
442 #if defined(CONFIG_HUGETLB_PAGE) && defined(CONFIG_CMA)
443         arm64_hugetlb_cma_reserve();
444 #endif
445
446         dma_pernuma_cma_reserve();
447
448         kvm_hyp_reserve();
449
450         /*
451          * sparse_init() tries to allocate memory from memblock, so must be
452          * done after the fixed reservations
453          */
454         sparse_init();
455         zone_sizes_init(min, max);
456
457         /*
458          * Reserve the CMA area after arm64_dma_phys_limit was initialised.
459          */
460         dma_contiguous_reserve(arm64_dma_phys_limit);
461
462         /*
463          * request_standard_resources() depends on crashkernel's memory being
464          * reserved, so do it here.
465          */
466         reserve_crashkernel();
467
468         memblock_dump_all();
469 }
470
471 /*
472  * mem_init() marks the free areas in the mem_map and tells us how much memory
473  * is free.  This is done after various parts of the system have claimed their
474  * memory after the kernel image.
475  */
476 void __init mem_init(void)
477 {
478         if (swiotlb_force == SWIOTLB_FORCE ||
479             max_pfn > PFN_DOWN(arm64_dma_phys_limit))
480                 swiotlb_init(1);
481         else if (!xen_swiotlb_detect())
482                 swiotlb_force = SWIOTLB_NO_FORCE;
483
484         set_max_mapnr(max_pfn - PHYS_PFN_OFFSET);
485
486         /* this will put all unused low memory onto the freelists */
487         memblock_free_all();
488
489         /*
490          * Check boundaries twice: Some fundamental inconsistencies can be
491          * detected at build time already.
492          */
493 #ifdef CONFIG_COMPAT
494         BUILD_BUG_ON(TASK_SIZE_32 > DEFAULT_MAP_WINDOW_64);
495 #endif
496
497         /*
498          * Selected page table levels should match when derived from
499          * scratch using the virtual address range and page size.
500          */
501         BUILD_BUG_ON(ARM64_HW_PGTABLE_LEVELS(CONFIG_ARM64_VA_BITS) !=
502                      CONFIG_PGTABLE_LEVELS);
503
504         if (PAGE_SIZE >= 16384 && get_num_physpages() <= 128) {
505                 extern int sysctl_overcommit_memory;
506                 /*
507                  * On a machine this small we won't get anywhere without
508                  * overcommit, so turn it on by default.
509                  */
510                 sysctl_overcommit_memory = OVERCOMMIT_ALWAYS;
511         }
512 }
513
514 void free_initmem(void)
515 {
516         free_reserved_area(lm_alias(__init_begin),
517                            lm_alias(__init_end),
518                            POISON_FREE_INITMEM, "unused kernel");
519         /*
520          * Unmap the __init region but leave the VM area in place. This
521          * prevents the region from being reused for kernel modules, which
522          * is not supported by kallsyms.
523          */
524         vunmap_range((u64)__init_begin, (u64)__init_end);
525 }
526
527 void dump_mem_limit(void)
528 {
529         if (memory_limit != PHYS_ADDR_MAX) {
530                 pr_emerg("Memory Limit: %llu MB\n", memory_limit >> 20);
531         } else {
532                 pr_emerg("Memory Limit: none\n");
533         }
534 }