arch/arm64/mm/mmu.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * Based on arch/arm/mm/mmu.c
   4  *
   5  * Copyright (C) 1995-2005 Russell King
   6  * Copyright (C) 2012 ARM Ltd.
   7  */
   8
   9 #include <linux/cache.h>
  10 #include <linux/export.h>
  11 #include <linux/kernel.h>
  12 #include <linux/errno.h>
  13 #include <linux/init.h>
  14 #include <linux/ioport.h>
  15 #include <linux/kexec.h>
  16 #include <linux/libfdt.h>
  17 #include <linux/mman.h>
  18 #include <linux/nodemask.h>
  19 #include <linux/memblock.h>
  20 #include <linux/memory.h>
  21 #include <linux/fs.h>
  22 #include <linux/io.h>
  23 #include <linux/mm.h>
  24 #include <linux/vmalloc.h>
  25 #include <linux/set_memory.h>
  26
  27 #include <asm/barrier.h>
  28 #include <asm/cputype.h>
  29 #include <asm/fixmap.h>
  30 #include <asm/kasan.h>
  31 #include <asm/kernel-pgtable.h>
  32 #include <asm/sections.h>
  33 #include <asm/setup.h>
  34 #include <linux/sizes.h>
  35 #include <asm/tlb.h>
  36 #include <asm/mmu_context.h>
  37 #include <asm/ptdump.h>
  38 #include <asm/tlbflush.h>
  39 #include <asm/pgalloc.h>
  40
  41 #define NO_BLOCK_MAPPINGS       BIT(0)
  42 #define NO_CONT_MAPPINGS        BIT(1)
  43 #define NO_EXEC_MAPPINGS        BIT(2)  /* assumes FEAT_HPDS is not used */
  44
  45 u64 idmap_t0sz = TCR_T0SZ(VA_BITS_MIN);
  46 u64 idmap_ptrs_per_pgd = PTRS_PER_PGD;
  47
  48 u64 __section(".mmuoff.data.write") vabits_actual;
  49 EXPORT_SYMBOL(vabits_actual);
  50
  51 u64 kimage_voffset __ro_after_init;
  52 EXPORT_SYMBOL(kimage_voffset);
  53
  54 /*
  55  * Empty_zero_page is a special page that is used for zero-initialized data
  56  * and COW.
  57  */
  58 unsigned long empty_zero_page[PAGE_SIZE / sizeof(unsigned long)] __page_aligned_bss;
  59 EXPORT_SYMBOL(empty_zero_page);
  60
  61 static pte_t bm_pte[PTRS_PER_PTE] __page_aligned_bss;
  62 static pmd_t bm_pmd[PTRS_PER_PMD] __page_aligned_bss __maybe_unused;
  63 static pud_t bm_pud[PTRS_PER_PUD] __page_aligned_bss __maybe_unused;
  64
  65 static DEFINE_SPINLOCK(swapper_pgdir_lock);
  66
  67 void set_swapper_pgd(pgd_t *pgdp, pgd_t pgd)
  68 {
  69         pgd_t *fixmap_pgdp;
  70
  71         spin_lock(&swapper_pgdir_lock);
  72         fixmap_pgdp = pgd_set_fixmap(__pa_symbol(pgdp));
  73         WRITE_ONCE(*fixmap_pgdp, pgd);
  74         /*
  75          * We need dsb(ishst) here to ensure the page-table-walker sees
  76          * our new entry before set_p?d() returns. The fixmap's
  77          * flush_tlb_kernel_range() via clear_fixmap() does this for us.
  78          */
  79         pgd_clear_fixmap();
  80         spin_unlock(&swapper_pgdir_lock);
  81 }
  82
  83 pgprot_t phys_mem_access_prot(struct file *file, unsigned long pfn,
  84                               unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
  85 {
  86         if (!pfn_is_map_memory(pfn))
  87                 return pgprot_noncached(vma_prot);
  88         else if (file->f_flags & O_SYNC)
  89                 return pgprot_writecombine(vma_prot);
  90         return vma_prot;
  91 }
  92 EXPORT_SYMBOL(phys_mem_access_prot);
  93
  94 static phys_addr_t __init early_pgtable_alloc(int shift)
  95 {
  96         phys_addr_t phys;
  97         void *ptr;
  98
  99         phys = memblock_phys_alloc(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
 100         if (!phys)
 101                 panic("Failed to allocate page table page\n");
 102
 103         /*
 104          * The FIX_{PGD,PUD,PMD} slots may be in active use, but the FIX_PTE
 105          * slot will be free, so we can (ab)use the FIX_PTE slot to initialise
 106          * any level of table.
 107          */
 108         ptr = pte_set_fixmap(phys);
 109
 110         memset(ptr, 0, PAGE_SIZE);
 111
 112         /*
 113          * Implicit barriers also ensure the zeroed page is visible to the page
 114          * table walker
 115          */
 116         pte_clear_fixmap();
 117
 118         return phys;
 119 }
 120
 121 static bool pgattr_change_is_safe(u64 old, u64 new)
 122 {
 123         /*
 124          * The following mapping attributes may be updated in live
 125          * kernel mappings without the need for break-before-make.
 126          */
 127         pteval_t mask = PTE_PXN | PTE_RDONLY | PTE_WRITE | PTE_NG;
 128
 129         /* creating or taking down mappings is always safe */
 130         if (old == 0 || new == 0)
 131                 return true;
 132
 133         /* live contiguous mappings may not be manipulated at all */
 134         if ((old | new) & PTE_CONT)
 135                 return false;
 136
 137         /* Transitioning from Non-Global to Global is unsafe */
 138         if (old & ~new & PTE_NG)
 139                 return false;
 140
 141         /*
 142          * Changing the memory type between Normal and Normal-Tagged is safe
 143          * since Tagged is considered a permission attribute from the
 144          * mismatched attribute aliases perspective.
 145          */
 146         if (((old & PTE_ATTRINDX_MASK) == PTE_ATTRINDX(MT_NORMAL) ||
 147              (old & PTE_ATTRINDX_MASK) == PTE_ATTRINDX(MT_NORMAL_TAGGED)) &&
 148             ((new & PTE_ATTRINDX_MASK) == PTE_ATTRINDX(MT_NORMAL) ||
 149              (new & PTE_ATTRINDX_MASK) == PTE_ATTRINDX(MT_NORMAL_TAGGED)))
 150                 mask |= PTE_ATTRINDX_MASK;
 151
 152         return ((old ^ new) & ~mask) == 0;
 153 }
 154
 155 static void init_pte(pmd_t *pmdp, unsigned long addr, unsigned long end,
 156                      phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
 157 {
 158         pte_t *ptep;
 159
 160         ptep = pte_set_fixmap_offset(pmdp, addr);
 161         do {
 162                 pte_t old_pte = READ_ONCE(*ptep);
 163
 164                 set_pte(ptep, pfn_pte(__phys_to_pfn(phys), prot));
 165
 166                 /*
 167                  * After the PTE entry has been populated once, we
 168                  * only allow updates to the permission attributes.
 169                  */
 170                 BUG_ON(!pgattr_change_is_safe(pte_val(old_pte),
 171                                               READ_ONCE(pte_val(*ptep))));
 172
 173                 phys += PAGE_SIZE;
 174         } while (ptep++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
 175
 176         pte_clear_fixmap();
 177 }
 178
 179 static void alloc_init_cont_pte(pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
 180                                 unsigned long end, phys_addr_t phys,
 181                                 pgprot_t prot,
 182                                 phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int),
 183                                 int flags)
 184 {
 185         unsigned long next;
 186         pmd_t pmd = READ_ONCE(*pmdp);
 187
 188         BUG_ON(pmd_sect(pmd));
 189         if (pmd_none(pmd)) {
 190                 pmdval_t pmdval = PMD_TYPE_TABLE | PMD_TABLE_UXN;
 191                 phys_addr_t pte_phys;
 192
 193                 if (flags & NO_EXEC_MAPPINGS)
 194                         pmdval |= PMD_TABLE_PXN;
 195                 BUG_ON(!pgtable_alloc);
 196                 pte_phys = pgtable_alloc(PAGE_SHIFT);
 197                 __pmd_populate(pmdp, pte_phys, pmdval);
 198                 pmd = READ_ONCE(*pmdp);
 199         }
 200         BUG_ON(pmd_bad(pmd));
 201
 202         do {
 203                 pgprot_t __prot = prot;
 204
 205                 next = pte_cont_addr_end(addr, end);
 206
 207                 /* use a contiguous mapping if the range is suitably aligned */
 208                 if ((((addr | next | phys) & ~CONT_PTE_MASK) == 0) &&
 209                     (flags & NO_CONT_MAPPINGS) == 0)
 210                         __prot = __pgprot(pgprot_val(prot) | PTE_CONT);
 211
 212                 init_pte(pmdp, addr, next, phys, __prot);
 213
 214                 phys += next - addr;
 215         } while (addr = next, addr != end);
 216 }
 217
 218 static void init_pmd(pud_t *pudp, unsigned long addr, unsigned long end,
 219                      phys_addr_t phys, pgprot_t prot,
 220                      phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int), int flags)
 221 {
 222         unsigned long next;
 223         pmd_t *pmdp;
 224
 225         pmdp = pmd_set_fixmap_offset(pudp, addr);
 226         do {
 227                 pmd_t old_pmd = READ_ONCE(*pmdp);
 228
 229                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 230
 231                 /* try section mapping first */
 232                 if (((addr | next | phys) & ~PMD_MASK) == 0 &&
 233                     (flags & NO_BLOCK_MAPPINGS) == 0) {
 234                         pmd_set_huge(pmdp, phys, prot);
 235
 236                         /*
 237                          * After the PMD entry has been populated once, we
 238                          * only allow updates to the permission attributes.
 239                          */
 240                         BUG_ON(!pgattr_change_is_safe(pmd_val(old_pmd),
 241                                                       READ_ONCE(pmd_val(*pmdp))));
 242                 } else {
 243                         alloc_init_cont_pte(pmdp, addr, next, phys, prot,
 244                                             pgtable_alloc, flags);
 245
 246                         BUG_ON(pmd_val(old_pmd) != 0 &&
 247                                pmd_val(old_pmd) != READ_ONCE(pmd_val(*pmdp)));
 248                 }
 249                 phys += next - addr;
 250         } while (pmdp++, addr = next, addr != end);
 251
 252         pmd_clear_fixmap();
 253 }
 254
 255 static void alloc_init_cont_pmd(pud_t *pudp, unsigned long addr,
 256                                 unsigned long end, phys_addr_t phys,
 257                                 pgprot_t prot,
 258                                 phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int), int flags)
 259 {
 260         unsigned long next;
 261         pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
 262
 263         /*
 264          * Check for initial section mappings in the pgd/pud.
 265          */
 266         BUG_ON(pud_sect(pud));
 267         if (pud_none(pud)) {
 268                 pudval_t pudval = PUD_TYPE_TABLE | PUD_TABLE_UXN;
 269                 phys_addr_t pmd_phys;
 270
 271                 if (flags & NO_EXEC_MAPPINGS)
 272                         pudval |= PUD_TABLE_PXN;
 273                 BUG_ON(!pgtable_alloc);
 274                 pmd_phys = pgtable_alloc(PMD_SHIFT);
 275                 __pud_populate(pudp, pmd_phys, pudval);
 276                 pud = READ_ONCE(*pudp);
 277         }
 278         BUG_ON(pud_bad(pud));
 279
 280         do {
 281                 pgprot_t __prot = prot;
 282
 283                 next = pmd_cont_addr_end(addr, end);
 284
 285                 /* use a contiguous mapping if the range is suitably aligned */
 286                 if ((((addr | next | phys) & ~CONT_PMD_MASK) == 0) &&
 287                     (flags & NO_CONT_MAPPINGS) == 0)
 288                         __prot = __pgprot(pgprot_val(prot) | PTE_CONT);
 289
 290                 init_pmd(pudp, addr, next, phys, __prot, pgtable_alloc, flags);
 291
 292                 phys += next - addr;
 293         } while (addr = next, addr != end);
 294 }
 295
 296 static inline bool use_1G_block(unsigned long addr, unsigned long next,
 297                         unsigned long phys)
 298 {
 299         if (PAGE_SHIFT != 12)
 300                 return false;
 301
 302         if (((addr | next | phys) & ~PUD_MASK) != 0)
 303                 return false;
 304
 305         return true;
 306 }
 307
 308 static void alloc_init_pud(pgd_t *pgdp, unsigned long addr, unsigned long end,
 309                            phys_addr_t phys, pgprot_t prot,
 310                            phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int),
 311                            int flags)
 312 {
 313         unsigned long next;
 314         pud_t *pudp;
 315         p4d_t *p4dp = p4d_offset(pgdp, addr);
 316         p4d_t p4d = READ_ONCE(*p4dp);
 317
 318         if (p4d_none(p4d)) {
 319                 p4dval_t p4dval = P4D_TYPE_TABLE | P4D_TABLE_UXN;
 320                 phys_addr_t pud_phys;
 321
 322                 if (flags & NO_EXEC_MAPPINGS)
 323                         p4dval |= P4D_TABLE_PXN;
 324                 BUG_ON(!pgtable_alloc);
 325                 pud_phys = pgtable_alloc(PUD_SHIFT);
 326                 __p4d_populate(p4dp, pud_phys, p4dval);
 327                 p4d = READ_ONCE(*p4dp);
 328         }
 329         BUG_ON(p4d_bad(p4d));
 330
 331         pudp = pud_set_fixmap_offset(p4dp, addr);
 332         do {
 333                 pud_t old_pud = READ_ONCE(*pudp);
 334
 335                 next = pud_addr_end(addr, end);
 336
 337                 /*
 338                  * For 4K granule only, attempt to put down a 1GB block
 339                  */
 340                 if (use_1G_block(addr, next, phys) &&
 341                     (flags & NO_BLOCK_MAPPINGS) == 0) {
 342                         pud_set_huge(pudp, phys, prot);
 343
 344                         /*
 345                          * After the PUD entry has been populated once, we
 346                          * only allow updates to the permission attributes.
 347                          */
 348                         BUG_ON(!pgattr_change_is_safe(pud_val(old_pud),
 349                                                       READ_ONCE(pud_val(*pudp))));
 350                 } else {
 351                         alloc_init_cont_pmd(pudp, addr, next, phys, prot,
 352                                             pgtable_alloc, flags);
 353
 354                         BUG_ON(pud_val(old_pud) != 0 &&
 355                                pud_val(old_pud) != READ_ONCE(pud_val(*pudp)));
 356                 }
 357                 phys += next - addr;
 358         } while (pudp++, addr = next, addr != end);
 359
 360         pud_clear_fixmap();
 361 }
 362
 363 static void __create_pgd_mapping(pgd_t *pgdir, phys_addr_t phys,
 364                                  unsigned long virt, phys_addr_t size,
 365                                  pgprot_t prot,
 366                                  phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int),
 367                                  int flags)
 368 {
 369         unsigned long addr, end, next;
 370         pgd_t *pgdp = pgd_offset_pgd(pgdir, virt);
 371
 372         /*
 373          * If the virtual and physical address don't have the same offset
 374          * within a page, we cannot map the region as the caller expects.
 375          */
 376         if (WARN_ON((phys ^ virt) & ~PAGE_MASK))
 377                 return;
 378
 379         phys &= PAGE_MASK;
 380         addr = virt & PAGE_MASK;
 381         end = PAGE_ALIGN(virt + size);
 382
 383         do {
 384                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 385                 alloc_init_pud(pgdp, addr, next, phys, prot, pgtable_alloc,
 386                                flags);
 387                 phys += next - addr;
 388         } while (pgdp++, addr = next, addr != end);
 389 }
 390
 391 static phys_addr_t __pgd_pgtable_alloc(int shift)
 392 {
 393         void *ptr = (void *)__get_free_page(GFP_PGTABLE_KERNEL);
 394         BUG_ON(!ptr);
 395
 396         /* Ensure the zeroed page is visible to the page table walker */
 397         dsb(ishst);
 398         return __pa(ptr);
 399 }
 400
 401 static phys_addr_t pgd_pgtable_alloc(int shift)
 402 {
 403         phys_addr_t pa = __pgd_pgtable_alloc(shift);
 404
 405         /*
 406          * Call proper page table ctor in case later we need to
 407          * call core mm functions like apply_to_page_range() on
 408          * this pre-allocated page table.
 409          *
 410          * We don't select ARCH_ENABLE_SPLIT_PMD_PTLOCK if pmd is
 411          * folded, and if so pgtable_pmd_page_ctor() becomes nop.
 412          */
 413         if (shift == PAGE_SHIFT)
 414                 BUG_ON(!pgtable_pte_page_ctor(phys_to_page(pa)));
 415         else if (shift == PMD_SHIFT)
 416                 BUG_ON(!pgtable_pmd_page_ctor(phys_to_page(pa)));
 417
 418         return pa;
 419 }
 420
 421 /*
 422  * This function can only be used to modify existing table entries,
 423  * without allocating new levels of table. Note that this permits the
 424  * creation of new section or page entries.
 425  */
 426 static void __init create_mapping_noalloc(phys_addr_t phys, unsigned long virt,
 427                                   phys_addr_t size, pgprot_t prot)
 428 {
 429         if ((virt >= PAGE_END) && (virt < VMALLOC_START)) {
 430                 pr_warn("BUG: not creating mapping for %pa at 0x%016lx - outside kernel range\n",
 431                         &phys, virt);
 432                 return;
 433         }
 434         __create_pgd_mapping(init_mm.pgd, phys, virt, size, prot, NULL,
 435                              NO_CONT_MAPPINGS);
 436 }
 437
 438 void __init create_pgd_mapping(struct mm_struct *mm, phys_addr_t phys,
 439                                unsigned long virt, phys_addr_t size,
 440                                pgprot_t prot, bool page_mappings_only)
 441 {
 442         int flags = 0;
 443
 444         BUG_ON(mm == &init_mm);
 445
 446         if (page_mappings_only)
 447                 flags = NO_BLOCK_MAPPINGS | NO_CONT_MAPPINGS;
 448
 449         __create_pgd_mapping(mm->pgd, phys, virt, size, prot,
 450                              pgd_pgtable_alloc, flags);
 451 }
 452
 453 static void update_mapping_prot(phys_addr_t phys, unsigned long virt,
 454                                 phys_addr_t size, pgprot_t prot)
 455 {
 456         if ((virt >= PAGE_END) && (virt < VMALLOC_START)) {
 457                 pr_warn("BUG: not updating mapping for %pa at 0x%016lx - outside kernel range\n",
 458                         &phys, virt);
 459                 return;
 460         }
 461
 462         __create_pgd_mapping(init_mm.pgd, phys, virt, size, prot, NULL,
 463                              NO_CONT_MAPPINGS);
 464
 465         /* flush the TLBs after updating live kernel mappings */
 466         flush_tlb_kernel_range(virt, virt + size);
 467 }
 468
 469 static void __init __map_memblock(pgd_t *pgdp, phys_addr_t start,
 470                                   phys_addr_t end, pgprot_t prot, int flags)
 471 {
 472         __create_pgd_mapping(pgdp, start, __phys_to_virt(start), end - start,
 473                              prot, early_pgtable_alloc, flags);
 474 }
 475
 476 void __init mark_linear_text_alias_ro(void)
 477 {
 478         /*
 479          * Remove the write permissions from the linear alias of .text/.rodata
 480          */
 481         update_mapping_prot(__pa_symbol(_stext), (unsigned long)lm_alias(_stext),
 482                             (unsigned long)__init_begin - (unsigned long)_stext,
 483                             PAGE_KERNEL_RO);
 484 }
 485
 486 static bool crash_mem_map __initdata;
 487
 488 static int __init enable_crash_mem_map(char *arg)
 489 {
 490         /*
 491          * Proper parameter parsing is done by reserve_crashkernel(). We only
 492          * need to know if the linear map has to avoid block mappings so that
 493          * the crashkernel reservations can be unmapped later.
 494          */
 495         crash_mem_map = true;
 496
 497         return 0;
 498 }
 499 early_param("crashkernel", enable_crash_mem_map);
 500
 501 static void __init map_mem(pgd_t *pgdp)
 502 {
 503         static const u64 direct_map_end = _PAGE_END(VA_BITS_MIN);
 504         phys_addr_t kernel_start = __pa_symbol(_stext);
 505         phys_addr_t kernel_end = __pa_symbol(__init_begin);
 506         phys_addr_t start, end;
 507         int flags = NO_EXEC_MAPPINGS;
 508         u64 i;
 509
 510         /*
 511          * Setting hierarchical PXNTable attributes on table entries covering
 512          * the linear region is only possible if it is guaranteed that no table
 513          * entries at any level are being shared between the linear region and
 514          * the vmalloc region. Check whether this is true for the PGD level, in
 515          * which case it is guaranteed to be true for all other levels as well.
 516          */
 517         BUILD_BUG_ON(pgd_index(direct_map_end - 1) == pgd_index(direct_map_end));
 518
 519         if (can_set_direct_map() || crash_mem_map || IS_ENABLED(CONFIG_KFENCE))
 520                 flags |= NO_BLOCK_MAPPINGS | NO_CONT_MAPPINGS;
 521
 522         /*
 523          * Take care not to create a writable alias for the
 524          * read-only text and rodata sections of the kernel image.
 525          * So temporarily mark them as NOMAP to skip mappings in
 526          * the following for-loop
 527          */
 528         memblock_mark_nomap(kernel_start, kernel_end - kernel_start);
 529
 530         /* map all the memory banks */
 531         for_each_mem_range(i, &start, &end) {
 532                 if (start >= end)
 533                         break;
 534                 /*
 535                  * The linear map must allow allocation tags reading/writing
 536                  * if MTE is present. Otherwise, it has the same attributes as
 537                  * PAGE_KERNEL.
 538                  */
 539                 __map_memblock(pgdp, start, end, pgprot_tagged(PAGE_KERNEL),
 540                                flags);
 541         }
 542
 543         /*
 544          * Map the linear alias of the [_stext, __init_begin) interval
 545          * as non-executable now, and remove the write permission in
 546          * mark_linear_text_alias_ro() below (which will be called after
 547          * alternative patching has completed). This makes the contents
 548          * of the region accessible to subsystems such as hibernate,
 549          * but protects it from inadvertent modification or execution.
 550          * Note that contiguous mappings cannot be remapped in this way,
 551          * so we should avoid them here.
 552          */
 553         __map_memblock(pgdp, kernel_start, kernel_end,
 554                        PAGE_KERNEL, NO_CONT_MAPPINGS);
 555         memblock_clear_nomap(kernel_start, kernel_end - kernel_start);
 556 }
 557
 558 void mark_rodata_ro(void)
 559 {
 560         unsigned long section_size;
 561
 562         /*
 563          * mark .rodata as read only. Use __init_begin rather than __end_rodata
 564          * to cover NOTES and EXCEPTION_TABLE.
 565          */
 566         section_size = (unsigned long)__init_begin - (unsigned long)__start_rodata;
 567         update_mapping_prot(__pa_symbol(__start_rodata), (unsigned long)__start_rodata,
 568                             section_size, PAGE_KERNEL_RO);
 569
 570         debug_checkwx();
 571 }
 572
 573 static void __init map_kernel_segment(pgd_t *pgdp, void *va_start, void *va_end,
 574                                       pgprot_t prot, struct vm_struct *vma,
 575                                       int flags, unsigned long vm_flags)
 576 {
 577         phys_addr_t pa_start = __pa_symbol(va_start);
 578         unsigned long size = va_end - va_start;
 579
 580         BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(pa_start));
 581         BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(size));
 582
 583         __create_pgd_mapping(pgdp, pa_start, (unsigned long)va_start, size, prot,
 584                              early_pgtable_alloc, flags);
 585
 586         if (!(vm_flags & VM_NO_GUARD))
 587                 size += PAGE_SIZE;
 588
 589         vma->addr       = va_start;
 590         vma->phys_addr  = pa_start;
 591         vma->size       = size;
 592         vma->flags      = VM_MAP | vm_flags;
 593         vma->caller     = __builtin_return_address(0);
 594
 595         vm_area_add_early(vma);
 596 }
 597
 598 static int __init parse_rodata(char *arg)
 599 {
 600         int ret = strtobool(arg, &rodata_enabled);
 601         if (!ret) {
 602                 rodata_full = false;
 603                 return 0;
 604         }
 605
 606         /* permit 'full' in addition to boolean options */
 607         if (strcmp(arg, "full"))
 608                 return -EINVAL;
 609
 610         rodata_enabled = true;
 611         rodata_full = true;
 612         return 0;
 613 }
 614 early_param("rodata", parse_rodata);
 615
 616 #ifdef CONFIG_UNMAP_KERNEL_AT_EL0
 617 static int __init map_entry_trampoline(void)
 618 {
 619         pgprot_t prot = rodata_enabled ? PAGE_KERNEL_ROX : PAGE_KERNEL_EXEC;
 620         phys_addr_t pa_start = __pa_symbol(__entry_tramp_text_start);
 621
 622         /* The trampoline is always mapped and can therefore be global */
 623         pgprot_val(prot) &= ~PTE_NG;
 624
 625         /* Map only the text into the trampoline page table */
 626         memset(tramp_pg_dir, 0, PGD_SIZE);
 627         __create_pgd_mapping(tramp_pg_dir, pa_start, TRAMP_VALIAS, PAGE_SIZE,
 628                              prot, __pgd_pgtable_alloc, 0);
 629
 630         /* Map both the text and data into the kernel page table */
 631         __set_fixmap(FIX_ENTRY_TRAMP_TEXT, pa_start, prot);
 632         if (IS_ENABLED(CONFIG_RANDOMIZE_BASE)) {
 633                 extern char __entry_tramp_data_start[];
 634
 635                 __set_fixmap(FIX_ENTRY_TRAMP_DATA,
 636                              __pa_symbol(__entry_tramp_data_start),
 637                              PAGE_KERNEL_RO);
 638         }
 639
 640         return 0;
 641 }
 642 core_initcall(map_entry_trampoline);
 643 #endif
 644
 645 /*
 646  * Open coded check for BTI, only for use to determine configuration
 647  * for early mappings for before the cpufeature code has run.
 648  */
 649 static bool arm64_early_this_cpu_has_bti(void)
 650 {
 651         u64 pfr1;
 652
 653         if (!IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_BTI_KERNEL))
 654                 return false;
 655
 656         pfr1 = __read_sysreg_by_encoding(SYS_ID_AA64PFR1_EL1);
 657         return cpuid_feature_extract_unsigned_field(pfr1,
 658                                                     ID_AA64PFR1_BT_SHIFT);
 659 }
 660
 661 /*
 662  * Create fine-grained mappings for the kernel.
 663  */
 664 static void __init map_kernel(pgd_t *pgdp)
 665 {
 666         static struct vm_struct vmlinux_text, vmlinux_rodata, vmlinux_inittext,
 667                                 vmlinux_initdata, vmlinux_data;
 668
 669         /*
 670          * External debuggers may need to write directly to the text
 671          * mapping to install SW breakpoints. Allow this (only) when
 672          * explicitly requested with rodata=off.
 673          */
 674         pgprot_t text_prot = rodata_enabled ? PAGE_KERNEL_ROX : PAGE_KERNEL_EXEC;
 675
 676         /*
 677          * If we have a CPU that supports BTI and a kernel built for
 678          * BTI then mark the kernel executable text as guarded pages
 679          * now so we don't have to rewrite the page tables later.
 680          */
 681         if (arm64_early_this_cpu_has_bti())
 682                 text_prot = __pgprot_modify(text_prot, PTE_GP, PTE_GP);
 683
 684         /*
 685          * Only rodata will be remapped with different permissions later on,
 686          * all other segments are allowed to use contiguous mappings.
 687          */
 688         map_kernel_segment(pgdp, _stext, _etext, text_prot, &vmlinux_text, 0,
 689                            VM_NO_GUARD);
 690         map_kernel_segment(pgdp, __start_rodata, __inittext_begin, PAGE_KERNEL,
 691                            &vmlinux_rodata, NO_CONT_MAPPINGS, VM_NO_GUARD);
 692         map_kernel_segment(pgdp, __inittext_begin, __inittext_end, text_prot,
 693                            &vmlinux_inittext, 0, VM_NO_GUARD);
 694         map_kernel_segment(pgdp, __initdata_begin, __initdata_end, PAGE_KERNEL,
 695                            &vmlinux_initdata, 0, VM_NO_GUARD);
 696         map_kernel_segment(pgdp, _data, _end, PAGE_KERNEL, &vmlinux_data, 0, 0);
 697
 698         if (!READ_ONCE(pgd_val(*pgd_offset_pgd(pgdp, FIXADDR_START)))) {
 699                 /*
 700                  * The fixmap falls in a separate pgd to the kernel, and doesn't
 701                  * live in the carveout for the swapper_pg_dir. We can simply
 702                  * re-use the existing dir for the fixmap.
 703                  */
 704                 set_pgd(pgd_offset_pgd(pgdp, FIXADDR_START),
 705                         READ_ONCE(*pgd_offset_k(FIXADDR_START)));
 706         } else if (CONFIG_PGTABLE_LEVELS > 3) {
 707                 pgd_t *bm_pgdp;
 708                 p4d_t *bm_p4dp;
 709                 pud_t *bm_pudp;
 710                 /*
 711                  * The fixmap shares its top level pgd entry with the kernel
 712                  * mapping. This can really only occur when we are running
 713                  * with 16k/4 levels, so we can simply reuse the pud level
 714                  * entry instead.
 715                  */
 716                 BUG_ON(!IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_16K_PAGES));
 717                 bm_pgdp = pgd_offset_pgd(pgdp, FIXADDR_START);
 718                 bm_p4dp = p4d_offset(bm_pgdp, FIXADDR_START);
 719                 bm_pudp = pud_set_fixmap_offset(bm_p4dp, FIXADDR_START);
 720                 pud_populate(&init_mm, bm_pudp, lm_alias(bm_pmd));
 721                 pud_clear_fixmap();
 722         } else {
 723                 BUG();
 724         }
 725
 726         kasan_copy_shadow(pgdp);
 727 }
 728
 729 void __init paging_init(void)
 730 {
 731         pgd_t *pgdp = pgd_set_fixmap(__pa_symbol(swapper_pg_dir));
 732
 733         map_kernel(pgdp);
 734         map_mem(pgdp);
 735
 736         pgd_clear_fixmap();
 737
 738         cpu_replace_ttbr1(lm_alias(swapper_pg_dir));
 739         init_mm.pgd = swapper_pg_dir;
 740
 741         memblock_free(__pa_symbol(init_pg_dir),
 742                       __pa_symbol(init_pg_end) - __pa_symbol(init_pg_dir));
 743
 744         memblock_allow_resize();
 745 }
 746
 747 /*
 748  * Check whether a kernel address is valid (derived from arch/x86/).
 749  */
 750 int kern_addr_valid(unsigned long addr)
 751 {
 752         pgd_t *pgdp;
 753         p4d_t *p4dp;
 754         pud_t *pudp, pud;
 755         pmd_t *pmdp, pmd;
 756         pte_t *ptep, pte;
 757
 758         addr = arch_kasan_reset_tag(addr);
 759         if ((((long)addr) >> VA_BITS) != -1UL)
 760                 return 0;
 761
 762         pgdp = pgd_offset_k(addr);
 763         if (pgd_none(READ_ONCE(*pgdp)))
 764                 return 0;
 765
 766         p4dp = p4d_offset(pgdp, addr);
 767         if (p4d_none(READ_ONCE(*p4dp)))
 768                 return 0;
 769
 770         pudp = pud_offset(p4dp, addr);
 771         pud = READ_ONCE(*pudp);
 772         if (pud_none(pud))
 773                 return 0;
 774
 775         if (pud_sect(pud))
 776                 return pfn_valid(pud_pfn(pud));
 777
 778         pmdp = pmd_offset(pudp, addr);
 779         pmd = READ_ONCE(*pmdp);
 780         if (pmd_none(pmd))
 781                 return 0;
 782
 783         if (pmd_sect(pmd))
 784                 return pfn_valid(pmd_pfn(pmd));
 785
 786         ptep = pte_offset_kernel(pmdp, addr);
 787         pte = READ_ONCE(*ptep);
 788         if (pte_none(pte))
 789                 return 0;
 790
 791         return pfn_valid(pte_pfn(pte));
 792 }
 793
 794 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
 795 static void free_hotplug_page_range(struct page *page, size_t size,
 796                                     struct vmem_altmap *altmap)
 797 {
 798         if (altmap) {
 799                 vmem_altmap_free(altmap, size >> PAGE_SHIFT);
 800         } else {
 801                 WARN_ON(PageReserved(page));
 802                 free_pages((unsigned long)page_address(page), get_order(size));
 803         }
 804 }
 805
 806 static void free_hotplug_pgtable_page(struct page *page)
 807 {
 808         free_hotplug_page_range(page, PAGE_SIZE, NULL);
 809 }
 810
 811 static bool pgtable_range_aligned(unsigned long start, unsigned long end,
 812                                   unsigned long floor, unsigned long ceiling,
 813                                   unsigned long mask)
 814 {
 815         start &= mask;
 816         if (start < floor)
 817                 return false;
 818
 819         if (ceiling) {
 820                 ceiling &= mask;
 821                 if (!ceiling)
 822                         return false;
 823         }
 824
 825         if (end - 1 > ceiling - 1)
 826                 return false;
 827         return true;
 828 }
 829
 830 static void unmap_hotplug_pte_range(pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
 831                                     unsigned long end, bool free_mapped,
 832                                     struct vmem_altmap *altmap)
 833 {
 834         pte_t *ptep, pte;
 835
 836         do {
 837                 ptep = pte_offset_kernel(pmdp, addr);
 838                 pte = READ_ONCE(*ptep);
 839                 if (pte_none(pte))
 840                         continue;
 841
 842                 WARN_ON(!pte_present(pte));
 843                 pte_clear(&init_mm, addr, ptep);
 844                 flush_tlb_kernel_range(addr, addr + PAGE_SIZE);
 845                 if (free_mapped)
 846                         free_hotplug_page_range(pte_page(pte),
 847                                                 PAGE_SIZE, altmap);
 848         } while (addr += PAGE_SIZE, addr < end);
 849 }
 850
 851 static void unmap_hotplug_pmd_range(pud_t *pudp, unsigned long addr,
 852                                     unsigned long end, bool free_mapped,
 853                                     struct vmem_altmap *altmap)
 854 {
 855         unsigned long next;
 856         pmd_t *pmdp, pmd;
 857
 858         do {
 859                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 860                 pmdp = pmd_offset(pudp, addr);
 861                 pmd = READ_ONCE(*pmdp);
 862                 if (pmd_none(pmd))
 863                         continue;
 864
 865                 WARN_ON(!pmd_present(pmd));
 866                 if (pmd_sect(pmd)) {
 867                         pmd_clear(pmdp);
 868
 869                         /*
 870                          * One TLBI should be sufficient here as the PMD_SIZE
 871                          * range is mapped with a single block entry.
 872                          */
 873                         flush_tlb_kernel_range(addr, addr + PAGE_SIZE);
 874                         if (free_mapped)
 875                                 free_hotplug_page_range(pmd_page(pmd),
 876                                                         PMD_SIZE, altmap);
 877                         continue;
 878                 }
 879                 WARN_ON(!pmd_table(pmd));
 880                 unmap_hotplug_pte_range(pmdp, addr, next, free_mapped, altmap);
 881         } while (addr = next, addr < end);
 882 }
 883
 884 static void unmap_hotplug_pud_range(p4d_t *p4dp, unsigned long addr,
 885                                     unsigned long end, bool free_mapped,
 886                                     struct vmem_altmap *altmap)
 887 {
 888         unsigned long next;
 889         pud_t *pudp, pud;
 890
 891         do {
 892                 next = pud_addr_end(addr, end);
 893                 pudp = pud_offset(p4dp, addr);
 894                 pud = READ_ONCE(*pudp);
 895                 if (pud_none(pud))
 896                         continue;
 897
 898                 WARN_ON(!pud_present(pud));
 899                 if (pud_sect(pud)) {
 900                         pud_clear(pudp);
 901
 902                         /*
 903                          * One TLBI should be sufficient here as the PUD_SIZE
 904                          * range is mapped with a single block entry.
 905                          */
 906                         flush_tlb_kernel_range(addr, addr + PAGE_SIZE);
 907                         if (free_mapped)
 908                                 free_hotplug_page_range(pud_page(pud),
 909                                                         PUD_SIZE, altmap);
 910                         continue;
 911                 }
 912                 WARN_ON(!pud_table(pud));
 913                 unmap_hotplug_pmd_range(pudp, addr, next, free_mapped, altmap);
 914         } while (addr = next, addr < end);
 915 }
 916
 917 static void unmap_hotplug_p4d_range(pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
 918                                     unsigned long end, bool free_mapped,
 919                                     struct vmem_altmap *altmap)
 920 {
 921         unsigned long next;
 922         p4d_t *p4dp, p4d;
 923
 924         do {
 925                 next = p4d_addr_end(addr, end);
 926                 p4dp = p4d_offset(pgdp, addr);
 927                 p4d = READ_ONCE(*p4dp);
 928                 if (p4d_none(p4d))
 929                         continue;
 930
 931                 WARN_ON(!p4d_present(p4d));
 932                 unmap_hotplug_pud_range(p4dp, addr, next, free_mapped, altmap);
 933         } while (addr = next, addr < end);
 934 }
 935
 936 static void unmap_hotplug_range(unsigned long addr, unsigned long end,
 937                                 bool free_mapped, struct vmem_altmap *altmap)
 938 {
 939         unsigned long next;
 940         pgd_t *pgdp, pgd;
 941
 942         /*
 943          * altmap can only be used as vmemmap mapping backing memory.
 944          * In case the backing memory itself is not being freed, then
 945          * altmap is irrelevant. Warn about this inconsistency when
 946          * encountered.
 947          */
 948         WARN_ON(!free_mapped && altmap);
 949
 950         do {
 951                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 952                 pgdp = pgd_offset_k(addr);
 953                 pgd = READ_ONCE(*pgdp);
 954                 if (pgd_none(pgd))
 955                         continue;
 956
 957                 WARN_ON(!pgd_present(pgd));
 958                 unmap_hotplug_p4d_range(pgdp, addr, next, free_mapped, altmap);
 959         } while (addr = next, addr < end);
 960 }
 961
 962 static void free_empty_pte_table(pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
 963                                  unsigned long end, unsigned long floor,
 964                                  unsigned long ceiling)
 965 {
 966         pte_t *ptep, pte;
 967         unsigned long i, start = addr;
 968
 969         do {
 970                 ptep = pte_offset_kernel(pmdp, addr);
 971                 pte = READ_ONCE(*ptep);
 972
 973                 /*
 974                  * This is just a sanity check here which verifies that
 975                  * pte clearing has been done by earlier unmap loops.
 976                  */
 977                 WARN_ON(!pte_none(pte));
 978         } while (addr += PAGE_SIZE, addr < end);
 979
 980         if (!pgtable_range_aligned(start, end, floor, ceiling, PMD_MASK))
 981                 return;
 982
 983         /*
 984          * Check whether we can free the pte page if the rest of the
 985          * entries are empty. Overlap with other regions have been
 986          * handled by the floor/ceiling check.
 987          */
 988         ptep = pte_offset_kernel(pmdp, 0UL);
 989         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++) {
 990                 if (!pte_none(READ_ONCE(ptep[i])))
 991                         return;
 992         }
 993
 994         pmd_clear(pmdp);
 995         __flush_tlb_kernel_pgtable(start);
 996         free_hotplug_pgtable_page(virt_to_page(ptep));
 997 }
 998
 999 static void free_empty_pmd_table(pud_t *pudp, unsigned long addr,
1000                                  unsigned long end, unsigned long floor,
1001                                  unsigned long ceiling)
1002 {
1003         pmd_t *pmdp, pmd;
1004         unsigned long i, next, start = addr;
1005
1006         do {
1007                 next = pmd_addr_end(addr, end);
1008                 pmdp = pmd_offset(pudp, addr);
1009                 pmd = READ_ONCE(*pmdp);
1010                 if (pmd_none(pmd))
1011                         continue;
1012
1013                 WARN_ON(!pmd_present(pmd) || !pmd_table(pmd) || pmd_sect(pmd));
1014                 free_empty_pte_table(pmdp, addr, next, floor, ceiling);
1015         } while (addr = next, addr < end);
1016
1017         if (CONFIG_PGTABLE_LEVELS <= 2)
1018                 return;
1019
1020         if (!pgtable_range_aligned(start, end, floor, ceiling, PUD_MASK))
1021                 return;
1022
1023         /*
1024          * Check whether we can free the pmd page if the rest of the
1025          * entries are empty. Overlap with other regions have been
1026          * handled by the floor/ceiling check.
1027          */
1028         pmdp = pmd_offset(pudp, 0UL);
1029         for (i = 0; i < PTRS_PER_PMD; i++) {
1030                 if (!pmd_none(READ_ONCE(pmdp[i])))
1031                         return;
1032         }
1033
1034         pud_clear(pudp);
1035         __flush_tlb_kernel_pgtable(start);
1036         free_hotplug_pgtable_page(virt_to_page(pmdp));
1037 }
1038
1039 static void free_empty_pud_table(p4d_t *p4dp, unsigned long addr,
1040                                  unsigned long end, unsigned long floor,
1041                                  unsigned long ceiling)
1042 {
1043         pud_t *pudp, pud;
1044         unsigned long i, next, start = addr;
1045
1046         do {
1047                 next = pud_addr_end(addr, end);
1048                 pudp = pud_offset(p4dp, addr);
1049                 pud = READ_ONCE(*pudp);
1050                 if (pud_none(pud))
1051                         continue;
1052
1053                 WARN_ON(!pud_present(pud) || !pud_table(pud) || pud_sect(pud));
1054                 free_empty_pmd_table(pudp, addr, next, floor, ceiling);
1055         } while (addr = next, addr < end);
1056
1057         if (CONFIG_PGTABLE_LEVELS <= 3)
1058                 return;
1059
1060         if (!pgtable_range_aligned(start, end, floor, ceiling, PGDIR_MASK))
1061                 return;
1062
1063         /*
1064          * Check whether we can free the pud page if the rest of the
1065          * entries are empty. Overlap with other regions have been
1066          * handled by the floor/ceiling check.
1067          */
1068         pudp = pud_offset(p4dp, 0UL);
1069         for (i = 0; i < PTRS_PER_PUD; i++) {
1070                 if (!pud_none(READ_ONCE(pudp[i])))
1071                         return;
1072         }
1073
1074         p4d_clear(p4dp);
1075         __flush_tlb_kernel_pgtable(start);
1076         free_hotplug_pgtable_page(virt_to_page(pudp));
1077 }
1078
1079 static void free_empty_p4d_table(pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
1080                                  unsigned long end, unsigned long floor,
1081                                  unsigned long ceiling)
1082 {
1083         unsigned long next;
1084         p4d_t *p4dp, p4d;
1085
1086         do {
1087                 next = p4d_addr_end(addr, end);
1088                 p4dp = p4d_offset(pgdp, addr);
1089                 p4d = READ_ONCE(*p4dp);
1090                 if (p4d_none(p4d))
1091                         continue;
1092
1093                 WARN_ON(!p4d_present(p4d));
1094                 free_empty_pud_table(p4dp, addr, next, floor, ceiling);
1095         } while (addr = next, addr < end);
1096 }
1097
1098 static void free_empty_tables(unsigned long addr, unsigned long end,
1099                               unsigned long floor, unsigned long ceiling)
1100 {
1101         unsigned long next;
1102         pgd_t *pgdp, pgd;
1103
1104         do {
1105                 next = pgd_addr_end(addr, end);
1106                 pgdp = pgd_offset_k(addr);
1107                 pgd = READ_ONCE(*pgdp);
1108                 if (pgd_none(pgd))
1109                         continue;
1110
1111                 WARN_ON(!pgd_present(pgd));
1112                 free_empty_p4d_table(pgdp, addr, next, floor, ceiling);
1113         } while (addr = next, addr < end);
1114 }
1115 #endif
1116
1117 #if !ARM64_KERNEL_USES_PMD_MAPS
1118 int __meminit vmemmap_populate(unsigned long start, unsigned long end, int node,
1119                 struct vmem_altmap *altmap)
1120 {
1121         WARN_ON((start < VMEMMAP_START) || (end > VMEMMAP_END));
1122         return vmemmap_populate_basepages(start, end, node, altmap);
1123 }
1124 #else   /* !ARM64_KERNEL_USES_PMD_MAPS */
1125 int __meminit vmemmap_populate(unsigned long start, unsigned long end, int node,
1126                 struct vmem_altmap *altmap)
1127 {
1128         unsigned long addr = start;
1129         unsigned long next;
1130         pgd_t *pgdp;
1131         p4d_t *p4dp;
1132         pud_t *pudp;
1133         pmd_t *pmdp;
1134
1135         WARN_ON((start < VMEMMAP_START) || (end > VMEMMAP_END));
1136         do {
1137                 next = pmd_addr_end(addr, end);
1138
1139                 pgdp = vmemmap_pgd_populate(addr, node);
1140                 if (!pgdp)
1141                         return -ENOMEM;
1142
1143                 p4dp = vmemmap_p4d_populate(pgdp, addr, node);
1144                 if (!p4dp)
1145                         return -ENOMEM;
1146
1147                 pudp = vmemmap_pud_populate(p4dp, addr, node);
1148                 if (!pudp)
1149                         return -ENOMEM;
1150
1151                 pmdp = pmd_offset(pudp, addr);
1152                 if (pmd_none(READ_ONCE(*pmdp))) {
1153                         void *p = NULL;
1154
1155                         p = vmemmap_alloc_block_buf(PMD_SIZE, node, altmap);
1156                         if (!p) {
1157                                 if (vmemmap_populate_basepages(addr, next, node, altmap))
1158                                         return -ENOMEM;
1159                                 continue;
1160                         }
1161
1162                         pmd_set_huge(pmdp, __pa(p), __pgprot(PROT_SECT_NORMAL));
1163                 } else
1164                         vmemmap_verify((pte_t *)pmdp, node, addr, next);
1165         } while (addr = next, addr != end);
1166
1167         return 0;
1168 }
1169 #endif  /* !ARM64_KERNEL_USES_PMD_MAPS */
1170
1171 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1172 void vmemmap_free(unsigned long start, unsigned long end,
1173                 struct vmem_altmap *altmap)
1174 {
1175         WARN_ON((start < VMEMMAP_START) || (end > VMEMMAP_END));
1176
1177         unmap_hotplug_range(start, end, true, altmap);
1178         free_empty_tables(start, end, VMEMMAP_START, VMEMMAP_END);
1179 }
1180 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
1181
1182 static inline pud_t *fixmap_pud(unsigned long addr)
1183 {
1184         pgd_t *pgdp = pgd_offset_k(addr);
1185         p4d_t *p4dp = p4d_offset(pgdp, addr);
1186         p4d_t p4d = READ_ONCE(*p4dp);
1187
1188         BUG_ON(p4d_none(p4d) || p4d_bad(p4d));
1189
1190         return pud_offset_kimg(p4dp, addr);
1191 }
1192
1193 static inline pmd_t *fixmap_pmd(unsigned long addr)
1194 {
1195         pud_t *pudp = fixmap_pud(addr);
1196         pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
1197
1198         BUG_ON(pud_none(pud) || pud_bad(pud));
1199
1200         return pmd_offset_kimg(pudp, addr);
1201 }
1202
1203 static inline pte_t *fixmap_pte(unsigned long addr)
1204 {
1205         return &bm_pte[pte_index(addr)];
1206 }
1207
1208 /*
1209  * The p*d_populate functions call virt_to_phys implicitly so they can't be used
1210  * directly on kernel symbols (bm_p*d). This function is called too early to use
1211  * lm_alias so __p*d_populate functions must be used to populate with the
1212  * physical address from __pa_symbol.
1213  */
1214 void __init early_fixmap_init(void)
1215 {
1216         pgd_t *pgdp;
1217         p4d_t *p4dp, p4d;
1218         pud_t *pudp;
1219         pmd_t *pmdp;
1220         unsigned long addr = FIXADDR_START;
1221
1222         pgdp = pgd_offset_k(addr);
1223         p4dp = p4d_offset(pgdp, addr);
1224         p4d = READ_ONCE(*p4dp);
1225         if (CONFIG_PGTABLE_LEVELS > 3 &&
1226             !(p4d_none(p4d) || p4d_page_paddr(p4d) == __pa_symbol(bm_pud))) {
1227                 /*
1228                  * We only end up here if the kernel mapping and the fixmap
1229                  * share the top level pgd entry, which should only happen on
1230                  * 16k/4 levels configurations.
1231                  */
1232                 BUG_ON(!IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_16K_PAGES));
1233                 pudp = pud_offset_kimg(p4dp, addr);
1234         } else {
1235                 if (p4d_none(p4d))
1236                         __p4d_populate(p4dp, __pa_symbol(bm_pud), P4D_TYPE_TABLE);
1237                 pudp = fixmap_pud(addr);
1238         }
1239         if (pud_none(READ_ONCE(*pudp)))
1240                 __pud_populate(pudp, __pa_symbol(bm_pmd), PUD_TYPE_TABLE);
1241         pmdp = fixmap_pmd(addr);
1242         __pmd_populate(pmdp, __pa_symbol(bm_pte), PMD_TYPE_TABLE);
1243
1244         /*
1245          * The boot-ioremap range spans multiple pmds, for which
1246          * we are not prepared:
1247          */
1248         BUILD_BUG_ON((__fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN) >> PMD_SHIFT)
1249                      != (__fix_to_virt(FIX_BTMAP_END) >> PMD_SHIFT));
1250
1251         if ((pmdp != fixmap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN)))
1252              || pmdp != fixmap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_END))) {
1253                 WARN_ON(1);
1254                 pr_warn("pmdp %p != %p, %p\n",
1255                         pmdp, fixmap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN)),
1256                         fixmap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_END)));
1257                 pr_warn("fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN): %08lx\n",
1258                         fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN));
1259                 pr_warn("fix_to_virt(FIX_BTMAP_END):   %08lx\n",
1260                         fix_to_virt(FIX_BTMAP_END));
1261
1262                 pr_warn("FIX_BTMAP_END:       %d\n", FIX_BTMAP_END);
1263                 pr_warn("FIX_BTMAP_BEGIN:     %d\n", FIX_BTMAP_BEGIN);
1264         }
1265 }
1266
1267 /*
1268  * Unusually, this is also called in IRQ context (ghes_iounmap_irq) so if we
1269  * ever need to use IPIs for TLB broadcasting, then we're in trouble here.
1270  */
1271 void __set_fixmap(enum fixed_addresses idx,
1272                                phys_addr_t phys, pgprot_t flags)
1273 {
1274         unsigned long addr = __fix_to_virt(idx);
1275         pte_t *ptep;
1276
1277         BUG_ON(idx <= FIX_HOLE || idx >= __end_of_fixed_addresses);
1278
1279         ptep = fixmap_pte(addr);
1280
1281         if (pgprot_val(flags)) {
1282                 set_pte(ptep, pfn_pte(phys >> PAGE_SHIFT, flags));
1283         } else {
1284                 pte_clear(&init_mm, addr, ptep);
1285                 flush_tlb_kernel_range(addr, addr+PAGE_SIZE);
1286         }
1287 }
1288
1289 void *__init fixmap_remap_fdt(phys_addr_t dt_phys, int *size, pgprot_t prot)
1290 {
1291         const u64 dt_virt_base = __fix_to_virt(FIX_FDT);
1292         int offset;
1293         void *dt_virt;
1294
1295         /*
1296          * Check whether the physical FDT address is set and meets the minimum
1297          * alignment requirement. Since we are relying on MIN_FDT_ALIGN to be
1298          * at least 8 bytes so that we can always access the magic and size
1299          * fields of the FDT header after mapping the first chunk, double check
1300          * here if that is indeed the case.
1301          */
1302         BUILD_BUG_ON(MIN_FDT_ALIGN < 8);
1303         if (!dt_phys || dt_phys % MIN_FDT_ALIGN)
1304                 return NULL;
1305
1306         /*
1307          * Make sure that the FDT region can be mapped without the need to
1308          * allocate additional translation table pages, so that it is safe
1309          * to call create_mapping_noalloc() this early.
1310          *
1311          * On 64k pages, the FDT will be mapped using PTEs, so we need to
1312          * be in the same PMD as the rest of the fixmap.
1313          * On 4k pages, we'll use section mappings for the FDT so we only
1314          * have to be in the same PUD.
1315          */
1316         BUILD_BUG_ON(dt_virt_base % SZ_2M);
1317
1318         BUILD_BUG_ON(__fix_to_virt(FIX_FDT_END) >> SWAPPER_TABLE_SHIFT !=
1319                      __fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN) >> SWAPPER_TABLE_SHIFT);
1320
1321         offset = dt_phys % SWAPPER_BLOCK_SIZE;
1322         dt_virt = (void *)dt_virt_base + offset;
1323
1324         /* map the first chunk so we can read the size from the header */
1325         create_mapping_noalloc(round_down(dt_phys, SWAPPER_BLOCK_SIZE),
1326                         dt_virt_base, SWAPPER_BLOCK_SIZE, prot);
1327
1328         if (fdt_magic(dt_virt) != FDT_MAGIC)
1329                 return NULL;
1330
1331         *size = fdt_totalsize(dt_virt);
1332         if (*size > MAX_FDT_SIZE)
1333                 return NULL;
1334
1335         if (offset + *size > SWAPPER_BLOCK_SIZE)
1336                 create_mapping_noalloc(round_down(dt_phys, SWAPPER_BLOCK_SIZE), dt_virt_base,
1337                                round_up(offset + *size, SWAPPER_BLOCK_SIZE), prot);
1338
1339         return dt_virt;
1340 }
1341
1342 int pud_set_huge(pud_t *pudp, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
1343 {
1344         pud_t new_pud = pfn_pud(__phys_to_pfn(phys), mk_pud_sect_prot(prot));
1345
1346         /* Only allow permission changes for now */
1347         if (!pgattr_change_is_safe(READ_ONCE(pud_val(*pudp)),
1348                                    pud_val(new_pud)))
1349                 return 0;
1350
1351         VM_BUG_ON(phys & ~PUD_MASK);
1352         set_pud(pudp, new_pud);
1353         return 1;
1354 }
1355
1356 int pmd_set_huge(pmd_t *pmdp, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
1357 {
1358         pmd_t new_pmd = pfn_pmd(__phys_to_pfn(phys), mk_pmd_sect_prot(prot));
1359
1360         /* Only allow permission changes for now */
1361         if (!pgattr_change_is_safe(READ_ONCE(pmd_val(*pmdp)),
1362                                    pmd_val(new_pmd)))
1363                 return 0;
1364
1365         VM_BUG_ON(phys & ~PMD_MASK);
1366         set_pmd(pmdp, new_pmd);
1367         return 1;
1368 }
1369
1370 int pud_clear_huge(pud_t *pudp)
1371 {
1372         if (!pud_sect(READ_ONCE(*pudp)))
1373                 return 0;
1374         pud_clear(pudp);
1375         return 1;
1376 }
1377
1378 int pmd_clear_huge(pmd_t *pmdp)
1379 {
1380         if (!pmd_sect(READ_ONCE(*pmdp)))
1381                 return 0;
1382         pmd_clear(pmdp);
1383         return 1;
1384 }
1385
1386 int pmd_free_pte_page(pmd_t *pmdp, unsigned long addr)
1387 {
1388         pte_t *table;
1389         pmd_t pmd;
1390
1391         pmd = READ_ONCE(*pmdp);
1392
1393         if (!pmd_table(pmd)) {
1394                 VM_WARN_ON(1);
1395                 return 1;
1396         }
1397
1398         table = pte_offset_kernel(pmdp, addr);
1399         pmd_clear(pmdp);
1400         __flush_tlb_kernel_pgtable(addr);
1401         pte_free_kernel(NULL, table);
1402         return 1;
1403 }
1404
1405 int pud_free_pmd_page(pud_t *pudp, unsigned long addr)
1406 {
1407         pmd_t *table;
1408         pmd_t *pmdp;
1409         pud_t pud;
1410         unsigned long next, end;
1411
1412         pud = READ_ONCE(*pudp);
1413
1414         if (!pud_table(pud)) {
1415                 VM_WARN_ON(1);
1416                 return 1;
1417         }
1418
1419         table = pmd_offset(pudp, addr);
1420         pmdp = table;
1421         next = addr;
1422         end = addr + PUD_SIZE;
1423         do {
1424                 pmd_free_pte_page(pmdp, next);
1425         } while (pmdp++, next += PMD_SIZE, next != end);
1426
1427         pud_clear(pudp);
1428         __flush_tlb_kernel_pgtable(addr);
1429         pmd_free(NULL, table);
1430         return 1;
1431 }
1432
1433 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1434 static void __remove_pgd_mapping(pgd_t *pgdir, unsigned long start, u64 size)
1435 {
1436         unsigned long end = start + size;
1437
1438         WARN_ON(pgdir != init_mm.pgd);
1439         WARN_ON((start < PAGE_OFFSET) || (end > PAGE_END));
1440
1441         unmap_hotplug_range(start, end, false, NULL);
1442         free_empty_tables(start, end, PAGE_OFFSET, PAGE_END);
1443 }
1444
1445 struct range arch_get_mappable_range(void)
1446 {
1447         struct range mhp_range;
1448         u64 start_linear_pa = __pa(_PAGE_OFFSET(vabits_actual));
1449         u64 end_linear_pa = __pa(PAGE_END - 1);
1450
1451         if (IS_ENABLED(CONFIG_RANDOMIZE_BASE)) {
1452                 /*
1453                  * Check for a wrap, it is possible because of randomized linear
1454                  * mapping the start physical address is actually bigger than
1455                  * the end physical address. In this case set start to zero
1456                  * because [0, end_linear_pa] range must still be able to cover
1457                  * all addressable physical addresses.
1458                  */
1459                 if (start_linear_pa > end_linear_pa)
1460                         start_linear_pa = 0;
1461         }
1462
1463         WARN_ON(start_linear_pa > end_linear_pa);
1464
1465         /*
1466          * Linear mapping region is the range [PAGE_OFFSET..(PAGE_END - 1)]
1467          * accommodating both its ends but excluding PAGE_END. Max physical
1468          * range which can be mapped inside this linear mapping range, must
1469          * also be derived from its end points.
1470          */
1471         mhp_range.start = start_linear_pa;
1472         mhp_range.end =  end_linear_pa;
1473
1474         return mhp_range;
1475 }
1476
1477 int arch_add_memory(int nid, u64 start, u64 size,
1478                     struct mhp_params *params)
1479 {
1480         int ret, flags = NO_EXEC_MAPPINGS;
1481
1482         VM_BUG_ON(!mhp_range_allowed(start, size, true));
1483
1484         /*
1485          * KFENCE requires linear map to be mapped at page granularity, so that
1486          * it is possible to protect/unprotect single pages in the KFENCE pool.
1487          */
1488         if (can_set_direct_map() || IS_ENABLED(CONFIG_KFENCE))
1489                 flags |= NO_BLOCK_MAPPINGS | NO_CONT_MAPPINGS;
1490
1491         __create_pgd_mapping(swapper_pg_dir, start, __phys_to_virt(start),
1492                              size, params->pgprot, __pgd_pgtable_alloc,
1493                              flags);
1494
1495         memblock_clear_nomap(start, size);
1496
1497         ret = __add_pages(nid, start >> PAGE_SHIFT, size >> PAGE_SHIFT,
1498                            params);
1499         if (ret)
1500                 __remove_pgd_mapping(swapper_pg_dir,
1501                                      __phys_to_virt(start), size);
1502         return ret;
1503 }
1504
1505 void arch_remove_memory(int nid, u64 start, u64 size,
1506                         struct vmem_altmap *altmap)
1507 {
1508         unsigned long start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
1509         unsigned long nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
1510
1511         __remove_pages(start_pfn, nr_pages, altmap);
1512         __remove_pgd_mapping(swapper_pg_dir, __phys_to_virt(start), size);
1513 }
1514
1515 /*
1516  * This memory hotplug notifier helps prevent boot memory from being
1517  * inadvertently removed as it blocks pfn range offlining process in
1518  * __offline_pages(). Hence this prevents both offlining as well as
1519  * removal process for boot memory which is initially always online.
1520  * In future if and when boot memory could be removed, this notifier
1521  * should be dropped and free_hotplug_page_range() should handle any
1522  * reserved pages allocated during boot.
1523  */
1524 static int prevent_bootmem_remove_notifier(struct notifier_block *nb,
1525                                            unsigned long action, void *data)
1526 {
1527         struct mem_section *ms;
1528         struct memory_notify *arg = data;
1529         unsigned long end_pfn = arg->start_pfn + arg->nr_pages;
1530         unsigned long pfn = arg->start_pfn;
1531
1532         if ((action != MEM_GOING_OFFLINE) && (action != MEM_OFFLINE))
1533                 return NOTIFY_OK;
1534
1535         for (; pfn < end_pfn; pfn += PAGES_PER_SECTION) {
1536                 unsigned long start = PFN_PHYS(pfn);
1537                 unsigned long end = start + (1UL << PA_SECTION_SHIFT);
1538
1539                 ms = __pfn_to_section(pfn);
1540                 if (!early_section(ms))
1541                         continue;
1542
1543                 if (action == MEM_GOING_OFFLINE) {
1544                         /*
1545                          * Boot memory removal is not supported. Prevent
1546                          * it via blocking any attempted offline request
1547                          * for the boot memory and just report it.
1548                          */
1549                         pr_warn("Boot memory [%lx %lx] offlining attempted\n", start, end);
1550                         return NOTIFY_BAD;
1551                 } else if (action == MEM_OFFLINE) {
1552                         /*
1553                          * This should have never happened. Boot memory
1554                          * offlining should have been prevented by this
1555                          * very notifier. Probably some memory removal
1556                          * procedure might have changed which would then
1557                          * require further debug.
1558                          */
1559                         pr_err("Boot memory [%lx %lx] offlined\n", start, end);
1560
1561                         /*
1562                          * Core memory hotplug does not process a return
1563                          * code from the notifier for MEM_OFFLINE events.
1564                          * The error condition has been reported. Return
1565                          * from here as if ignored.
1566                          */
1567                         return NOTIFY_DONE;
1568                 }
1569         }
1570         return NOTIFY_OK;
1571 }
1572
1573 static struct notifier_block prevent_bootmem_remove_nb = {
1574         .notifier_call = prevent_bootmem_remove_notifier,
1575 };
1576
1577 /*
1578  * This ensures that boot memory sections on the platform are online
1579  * from early boot. Memory sections could not be prevented from being
1580  * offlined, unless for some reason they are not online to begin with.
1581  * This helps validate the basic assumption on which the above memory
1582  * event notifier works to prevent boot memory section offlining and
1583  * its possible removal.
1584  */
1585 static void validate_bootmem_online(void)
1586 {
1587         phys_addr_t start, end, addr;
1588         struct mem_section *ms;
1589         u64 i;
1590
1591         /*
1592          * Scanning across all memblock might be expensive
1593          * on some big memory systems. Hence enable this
1594          * validation only with DEBUG_VM.
1595          */
1596         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM))
1597                 return;
1598
1599         for_each_mem_range(i, &start, &end) {
1600                 for (addr = start; addr < end; addr += (1UL << PA_SECTION_SHIFT)) {
1601                         ms = __pfn_to_section(PHYS_PFN(addr));
1602
1603                         /*
1604                          * All memory ranges in the system at this point
1605                          * should have been marked as early sections.
1606                          */
1607                         WARN_ON(!early_section(ms));
1608
1609                         /*
1610                          * Memory notifier mechanism here to prevent boot
1611                          * memory offlining depends on the fact that each
1612                          * early section memory on the system is initially
1613                          * online. Otherwise a given memory section which
1614                          * is already offline will be overlooked and can
1615                          * be removed completely. Call out such sections.
1616                          */
1617                         if (!online_section(ms))
1618                                 pr_err("Boot memory [%llx %llx] is offline, can be removed\n",
1619                                         addr, addr + (1UL << PA_SECTION_SHIFT));
1620                 }
1621         }
1622 }
1623
1624 static int __init prevent_bootmem_remove_init(void)
1625 {
1626         int ret = 0;
1627
1628         if (!IS_ENABLED(CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE))
1629                 return ret;
1630
1631         validate_bootmem_online();
1632         ret = register_memory_notifier(&prevent_bootmem_remove_nb);
1633         if (ret)
1634                 pr_err("%s: Notifier registration failed %d\n", __func__, ret);
1635
1636         return ret;
1637 }
1638 early_initcall(prevent_bootmem_remove_init);
1639 #endif