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_range(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE, 0,
 100                                          MEMBLOCK_ALLOC_NOLEAKTRACE);
 101         if (!phys)
 102                 panic("Failed to allocate page table page\n");
 103
 104         /*
 105          * The FIX_{PGD,PUD,PMD} slots may be in active use, but the FIX_PTE
 106          * slot will be free, so we can (ab)use the FIX_PTE slot to initialise
 107          * any level of table.
 108          */
 109         ptr = pte_set_fixmap(phys);
 110
 111         memset(ptr, 0, PAGE_SIZE);
 112
 113         /*
 114          * Implicit barriers also ensure the zeroed page is visible to the page
 115          * table walker
 116          */
 117         pte_clear_fixmap();
 118
 119         return phys;
 120 }
 121
 122 static bool pgattr_change_is_safe(u64 old, u64 new)
 123 {
 124         /*
 125          * The following mapping attributes may be updated in live
 126          * kernel mappings without the need for break-before-make.
 127          */
 128         pteval_t mask = PTE_PXN | PTE_RDONLY | PTE_WRITE | PTE_NG;
 129
 130         /* creating or taking down mappings is always safe */
 131         if (old == 0 || new == 0)
 132                 return true;
 133
 134         /* live contiguous mappings may not be manipulated at all */
 135         if ((old | new) & PTE_CONT)
 136                 return false;
 137
 138         /* Transitioning from Non-Global to Global is unsafe */
 139         if (old & ~new & PTE_NG)
 140                 return false;
 141
 142         /*
 143          * Changing the memory type between Normal and Normal-Tagged is safe
 144          * since Tagged is considered a permission attribute from the
 145          * mismatched attribute aliases perspective.
 146          */
 147         if (((old & PTE_ATTRINDX_MASK) == PTE_ATTRINDX(MT_NORMAL) ||
 148              (old & PTE_ATTRINDX_MASK) == PTE_ATTRINDX(MT_NORMAL_TAGGED)) &&
 149             ((new & PTE_ATTRINDX_MASK) == PTE_ATTRINDX(MT_NORMAL) ||
 150              (new & PTE_ATTRINDX_MASK) == PTE_ATTRINDX(MT_NORMAL_TAGGED)))
 151                 mask |= PTE_ATTRINDX_MASK;
 152
 153         return ((old ^ new) & ~mask) == 0;
 154 }
 155
 156 static void init_pte(pmd_t *pmdp, unsigned long addr, unsigned long end,
 157                      phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
 158 {
 159         pte_t *ptep;
 160
 161         ptep = pte_set_fixmap_offset(pmdp, addr);
 162         do {
 163                 pte_t old_pte = READ_ONCE(*ptep);
 164
 165                 set_pte(ptep, pfn_pte(__phys_to_pfn(phys), prot));
 166
 167                 /*
 168                  * After the PTE entry has been populated once, we
 169                  * only allow updates to the permission attributes.
 170                  */
 171                 BUG_ON(!pgattr_change_is_safe(pte_val(old_pte),
 172                                               READ_ONCE(pte_val(*ptep))));
 173
 174                 phys += PAGE_SIZE;
 175         } while (ptep++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
 176
 177         pte_clear_fixmap();
 178 }
 179
 180 static void alloc_init_cont_pte(pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
 181                                 unsigned long end, phys_addr_t phys,
 182                                 pgprot_t prot,
 183                                 phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int),
 184                                 int flags)
 185 {
 186         unsigned long next;
 187         pmd_t pmd = READ_ONCE(*pmdp);
 188
 189         BUG_ON(pmd_sect(pmd));
 190         if (pmd_none(pmd)) {
 191                 pmdval_t pmdval = PMD_TYPE_TABLE | PMD_TABLE_UXN;
 192                 phys_addr_t pte_phys;
 193
 194                 if (flags & NO_EXEC_MAPPINGS)
 195                         pmdval |= PMD_TABLE_PXN;
 196                 BUG_ON(!pgtable_alloc);
 197                 pte_phys = pgtable_alloc(PAGE_SHIFT);
 198                 __pmd_populate(pmdp, pte_phys, pmdval);
 199                 pmd = READ_ONCE(*pmdp);
 200         }
 201         BUG_ON(pmd_bad(pmd));
 202
 203         do {
 204                 pgprot_t __prot = prot;
 205
 206                 next = pte_cont_addr_end(addr, end);
 207
 208                 /* use a contiguous mapping if the range is suitably aligned */
 209                 if ((((addr | next | phys) & ~CONT_PTE_MASK) == 0) &&
 210                     (flags & NO_CONT_MAPPINGS) == 0)
 211                         __prot = __pgprot(pgprot_val(prot) | PTE_CONT);
 212
 213                 init_pte(pmdp, addr, next, phys, __prot);
 214
 215                 phys += next - addr;
 216         } while (addr = next, addr != end);
 217 }
 218
 219 static void init_pmd(pud_t *pudp, unsigned long addr, unsigned long end,
 220                      phys_addr_t phys, pgprot_t prot,
 221                      phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int), int flags)
 222 {
 223         unsigned long next;
 224         pmd_t *pmdp;
 225
 226         pmdp = pmd_set_fixmap_offset(pudp, addr);
 227         do {
 228                 pmd_t old_pmd = READ_ONCE(*pmdp);
 229
 230                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 231
 232                 /* try section mapping first */
 233                 if (((addr | next | phys) & ~PMD_MASK) == 0 &&
 234                     (flags & NO_BLOCK_MAPPINGS) == 0) {
 235                         pmd_set_huge(pmdp, phys, prot);
 236
 237                         /*
 238                          * After the PMD entry has been populated once, we
 239                          * only allow updates to the permission attributes.
 240                          */
 241                         BUG_ON(!pgattr_change_is_safe(pmd_val(old_pmd),
 242                                                       READ_ONCE(pmd_val(*pmdp))));
 243                 } else {
 244                         alloc_init_cont_pte(pmdp, addr, next, phys, prot,
 245                                             pgtable_alloc, flags);
 246
 247                         BUG_ON(pmd_val(old_pmd) != 0 &&
 248                                pmd_val(old_pmd) != READ_ONCE(pmd_val(*pmdp)));
 249                 }
 250                 phys += next - addr;
 251         } while (pmdp++, addr = next, addr != end);
 252
 253         pmd_clear_fixmap();
 254 }
 255
 256 static void alloc_init_cont_pmd(pud_t *pudp, unsigned long addr,
 257                                 unsigned long end, phys_addr_t phys,
 258                                 pgprot_t prot,
 259                                 phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int), int flags)
 260 {
 261         unsigned long next;
 262         pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
 263
 264         /*
 265          * Check for initial section mappings in the pgd/pud.
 266          */
 267         BUG_ON(pud_sect(pud));
 268         if (pud_none(pud)) {
 269                 pudval_t pudval = PUD_TYPE_TABLE | PUD_TABLE_UXN;
 270                 phys_addr_t pmd_phys;
 271
 272                 if (flags & NO_EXEC_MAPPINGS)
 273                         pudval |= PUD_TABLE_PXN;
 274                 BUG_ON(!pgtable_alloc);
 275                 pmd_phys = pgtable_alloc(PMD_SHIFT);
 276                 __pud_populate(pudp, pmd_phys, pudval);
 277                 pud = READ_ONCE(*pudp);
 278         }
 279         BUG_ON(pud_bad(pud));
 280
 281         do {
 282                 pgprot_t __prot = prot;
 283
 284                 next = pmd_cont_addr_end(addr, end);
 285
 286                 /* use a contiguous mapping if the range is suitably aligned */
 287                 if ((((addr | next | phys) & ~CONT_PMD_MASK) == 0) &&
 288                     (flags & NO_CONT_MAPPINGS) == 0)
 289                         __prot = __pgprot(pgprot_val(prot) | PTE_CONT);
 290
 291                 init_pmd(pudp, addr, next, phys, __prot, pgtable_alloc, flags);
 292
 293                 phys += next - addr;
 294         } while (addr = next, addr != end);
 295 }
 296
 297 static inline bool use_1G_block(unsigned long addr, unsigned long next,
 298                         unsigned long phys)
 299 {
 300         if (PAGE_SHIFT != 12)
 301                 return false;
 302
 303         if (((addr | next | phys) & ~PUD_MASK) != 0)
 304                 return false;
 305
 306         return true;
 307 }
 308
 309 static void alloc_init_pud(pgd_t *pgdp, unsigned long addr, unsigned long end,
 310                            phys_addr_t phys, pgprot_t prot,
 311                            phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int),
 312                            int flags)
 313 {
 314         unsigned long next;
 315         pud_t *pudp;
 316         p4d_t *p4dp = p4d_offset(pgdp, addr);
 317         p4d_t p4d = READ_ONCE(*p4dp);
 318
 319         if (p4d_none(p4d)) {
 320                 p4dval_t p4dval = P4D_TYPE_TABLE | P4D_TABLE_UXN;
 321                 phys_addr_t pud_phys;
 322
 323                 if (flags & NO_EXEC_MAPPINGS)
 324                         p4dval |= P4D_TABLE_PXN;
 325                 BUG_ON(!pgtable_alloc);
 326                 pud_phys = pgtable_alloc(PUD_SHIFT);
 327                 __p4d_populate(p4dp, pud_phys, p4dval);
 328                 p4d = READ_ONCE(*p4dp);
 329         }
 330         BUG_ON(p4d_bad(p4d));
 331
 332         pudp = pud_set_fixmap_offset(p4dp, addr);
 333         do {
 334                 pud_t old_pud = READ_ONCE(*pudp);
 335
 336                 next = pud_addr_end(addr, end);
 337
 338                 /*
 339                  * For 4K granule only, attempt to put down a 1GB block
 340                  */
 341                 if (use_1G_block(addr, next, phys) &&
 342                     (flags & NO_BLOCK_MAPPINGS) == 0) {
 343                         pud_set_huge(pudp, phys, prot);
 344
 345                         /*
 346                          * After the PUD entry has been populated once, we
 347                          * only allow updates to the permission attributes.
 348                          */
 349                         BUG_ON(!pgattr_change_is_safe(pud_val(old_pud),
 350                                                       READ_ONCE(pud_val(*pudp))));
 351                 } else {
 352                         alloc_init_cont_pmd(pudp, addr, next, phys, prot,
 353                                             pgtable_alloc, flags);
 354
 355                         BUG_ON(pud_val(old_pud) != 0 &&
 356                                pud_val(old_pud) != READ_ONCE(pud_val(*pudp)));
 357                 }
 358                 phys += next - addr;
 359         } while (pudp++, addr = next, addr != end);
 360
 361         pud_clear_fixmap();
 362 }
 363
 364 static void __create_pgd_mapping(pgd_t *pgdir, phys_addr_t phys,
 365                                  unsigned long virt, phys_addr_t size,
 366                                  pgprot_t prot,
 367                                  phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int),
 368                                  int flags)
 369 {
 370         unsigned long addr, end, next;
 371         pgd_t *pgdp = pgd_offset_pgd(pgdir, virt);
 372
 373         /*
 374          * If the virtual and physical address don't have the same offset
 375          * within a page, we cannot map the region as the caller expects.
 376          */
 377         if (WARN_ON((phys ^ virt) & ~PAGE_MASK))
 378                 return;
 379
 380         phys &= PAGE_MASK;
 381         addr = virt & PAGE_MASK;
 382         end = PAGE_ALIGN(virt + size);
 383
 384         do {
 385                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 386                 alloc_init_pud(pgdp, addr, next, phys, prot, pgtable_alloc,
 387                                flags);
 388                 phys += next - addr;
 389         } while (pgdp++, addr = next, addr != end);
 390 }
 391
 392 static phys_addr_t __pgd_pgtable_alloc(int shift)
 393 {
 394         void *ptr = (void *)__get_free_page(GFP_PGTABLE_KERNEL);
 395         BUG_ON(!ptr);
 396
 397         /* Ensure the zeroed page is visible to the page table walker */
 398         dsb(ishst);
 399         return __pa(ptr);
 400 }
 401
 402 static phys_addr_t pgd_pgtable_alloc(int shift)
 403 {
 404         phys_addr_t pa = __pgd_pgtable_alloc(shift);
 405
 406         /*
 407          * Call proper page table ctor in case later we need to
 408          * call core mm functions like apply_to_page_range() on
 409          * this pre-allocated page table.
 410          *
 411          * We don't select ARCH_ENABLE_SPLIT_PMD_PTLOCK if pmd is
 412          * folded, and if so pgtable_pmd_page_ctor() becomes nop.
 413          */
 414         if (shift == PAGE_SHIFT)
 415                 BUG_ON(!pgtable_pte_page_ctor(phys_to_page(pa)));
 416         else if (shift == PMD_SHIFT)
 417                 BUG_ON(!pgtable_pmd_page_ctor(phys_to_page(pa)));
 418
 419         return pa;
 420 }
 421
 422 /*
 423  * This function can only be used to modify existing table entries,
 424  * without allocating new levels of table. Note that this permits the
 425  * creation of new section or page entries.
 426  */
 427 static void __init create_mapping_noalloc(phys_addr_t phys, unsigned long virt,
 428                                   phys_addr_t size, pgprot_t prot)
 429 {
 430         if ((virt >= PAGE_END) && (virt < VMALLOC_START)) {
 431                 pr_warn("BUG: not creating mapping for %pa at 0x%016lx - outside kernel range\n",
 432                         &phys, virt);
 433                 return;
 434         }
 435         __create_pgd_mapping(init_mm.pgd, phys, virt, size, prot, NULL,
 436                              NO_CONT_MAPPINGS);
 437 }
 438
 439 void __init create_pgd_mapping(struct mm_struct *mm, phys_addr_t phys,
 440                                unsigned long virt, phys_addr_t size,
 441                                pgprot_t prot, bool page_mappings_only)
 442 {
 443         int flags = 0;
 444
 445         BUG_ON(mm == &init_mm);
 446
 447         if (page_mappings_only)
 448                 flags = NO_BLOCK_MAPPINGS | NO_CONT_MAPPINGS;
 449
 450         __create_pgd_mapping(mm->pgd, phys, virt, size, prot,
 451                              pgd_pgtable_alloc, flags);
 452 }
 453
 454 static void update_mapping_prot(phys_addr_t phys, unsigned long virt,
 455                                 phys_addr_t size, pgprot_t prot)
 456 {
 457         if ((virt >= PAGE_END) && (virt < VMALLOC_START)) {
 458                 pr_warn("BUG: not updating mapping for %pa at 0x%016lx - outside kernel range\n",
 459                         &phys, virt);
 460                 return;
 461         }
 462
 463         __create_pgd_mapping(init_mm.pgd, phys, virt, size, prot, NULL,
 464                              NO_CONT_MAPPINGS);
 465
 466         /* flush the TLBs after updating live kernel mappings */
 467         flush_tlb_kernel_range(virt, virt + size);
 468 }
 469
 470 static void __init __map_memblock(pgd_t *pgdp, phys_addr_t start,
 471                                   phys_addr_t end, pgprot_t prot, int flags)
 472 {
 473         __create_pgd_mapping(pgdp, start, __phys_to_virt(start), end - start,
 474                              prot, early_pgtable_alloc, flags);
 475 }
 476
 477 void __init mark_linear_text_alias_ro(void)
 478 {
 479         /*
 480          * Remove the write permissions from the linear alias of .text/.rodata
 481          */
 482         update_mapping_prot(__pa_symbol(_stext), (unsigned long)lm_alias(_stext),
 483                             (unsigned long)__init_begin - (unsigned long)_stext,
 484                             PAGE_KERNEL_RO);
 485 }
 486
 487 static bool crash_mem_map __initdata;
 488
 489 static int __init enable_crash_mem_map(char *arg)
 490 {
 491         /*
 492          * Proper parameter parsing is done by reserve_crashkernel(). We only
 493          * need to know if the linear map has to avoid block mappings so that
 494          * the crashkernel reservations can be unmapped later.
 495          */
 496         crash_mem_map = true;
 497
 498         return 0;
 499 }
 500 early_param("crashkernel", enable_crash_mem_map);
 501
 502 static void __init map_mem(pgd_t *pgdp)
 503 {
 504         static const u64 direct_map_end = _PAGE_END(VA_BITS_MIN);
 505         phys_addr_t kernel_start = __pa_symbol(_stext);
 506         phys_addr_t kernel_end = __pa_symbol(__init_begin);
 507         phys_addr_t start, end;
 508         int flags = NO_EXEC_MAPPINGS;
 509         u64 i;
 510
 511         /*
 512          * Setting hierarchical PXNTable attributes on table entries covering
 513          * the linear region is only possible if it is guaranteed that no table
 514          * entries at any level are being shared between the linear region and
 515          * the vmalloc region. Check whether this is true for the PGD level, in
 516          * which case it is guaranteed to be true for all other levels as well.
 517          */
 518         BUILD_BUG_ON(pgd_index(direct_map_end - 1) == pgd_index(direct_map_end));
 519
 520         if (can_set_direct_map() || crash_mem_map || IS_ENABLED(CONFIG_KFENCE))
 521                 flags |= NO_BLOCK_MAPPINGS | NO_CONT_MAPPINGS;
 522
 523         /*
 524          * Take care not to create a writable alias for the
 525          * read-only text and rodata sections of the kernel image.
 526          * So temporarily mark them as NOMAP to skip mappings in
 527          * the following for-loop
 528          */
 529         memblock_mark_nomap(kernel_start, kernel_end - kernel_start);
 530
 531         /* map all the memory banks */
 532         for_each_mem_range(i, &start, &end) {
 533                 if (start >= end)
 534                         break;
 535                 /*
 536                  * The linear map must allow allocation tags reading/writing
 537                  * if MTE is present. Otherwise, it has the same attributes as
 538                  * PAGE_KERNEL.
 539                  */
 540                 __map_memblock(pgdp, start, end, pgprot_tagged(PAGE_KERNEL),
 541                                flags);
 542         }
 543
 544         /*
 545          * Map the linear alias of the [_stext, __init_begin) interval
 546          * as non-executable now, and remove the write permission in
 547          * mark_linear_text_alias_ro() below (which will be called after
 548          * alternative patching has completed). This makes the contents
 549          * of the region accessible to subsystems such as hibernate,
 550          * but protects it from inadvertent modification or execution.
 551          * Note that contiguous mappings cannot be remapped in this way,
 552          * so we should avoid them here.
 553          */
 554         __map_memblock(pgdp, kernel_start, kernel_end,
 555                        PAGE_KERNEL, NO_CONT_MAPPINGS);
 556         memblock_clear_nomap(kernel_start, kernel_end - kernel_start);
 557 }
 558
 559 void mark_rodata_ro(void)
 560 {
 561         unsigned long section_size;
 562
 563         /*
 564          * mark .rodata as read only. Use __init_begin rather than __end_rodata
 565          * to cover NOTES and EXCEPTION_TABLE.
 566          */
 567         section_size = (unsigned long)__init_begin - (unsigned long)__start_rodata;
 568         update_mapping_prot(__pa_symbol(__start_rodata), (unsigned long)__start_rodata,
 569                             section_size, PAGE_KERNEL_RO);
 570
 571         debug_checkwx();
 572 }
 573
 574 static void __init map_kernel_segment(pgd_t *pgdp, void *va_start, void *va_end,
 575                                       pgprot_t prot, struct vm_struct *vma,
 576                                       int flags, unsigned long vm_flags)
 577 {
 578         phys_addr_t pa_start = __pa_symbol(va_start);
 579         unsigned long size = va_end - va_start;
 580
 581         BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(pa_start));
 582         BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(size));
 583
 584         __create_pgd_mapping(pgdp, pa_start, (unsigned long)va_start, size, prot,
 585                              early_pgtable_alloc, flags);
 586
 587         if (!(vm_flags & VM_NO_GUARD))
 588                 size += PAGE_SIZE;
 589
 590         vma->addr       = va_start;
 591         vma->phys_addr  = pa_start;
 592         vma->size       = size;
 593         vma->flags      = VM_MAP | vm_flags;
 594         vma->caller     = __builtin_return_address(0);
 595
 596         vm_area_add_early(vma);
 597 }
 598
 599 static int __init parse_rodata(char *arg)
 600 {
 601         int ret = strtobool(arg, &rodata_enabled);
 602         if (!ret) {
 603                 rodata_full = false;
 604                 return 0;
 605         }
 606
 607         /* permit 'full' in addition to boolean options */
 608         if (strcmp(arg, "full"))
 609                 return -EINVAL;
 610
 611         rodata_enabled = true;
 612         rodata_full = true;
 613         return 0;
 614 }
 615 early_param("rodata", parse_rodata);
 616
 617 #ifdef CONFIG_UNMAP_KERNEL_AT_EL0
 618 static int __init map_entry_trampoline(void)
 619 {
 620         pgprot_t prot = rodata_enabled ? PAGE_KERNEL_ROX : PAGE_KERNEL_EXEC;
 621         phys_addr_t pa_start = __pa_symbol(__entry_tramp_text_start);
 622
 623         /* The trampoline is always mapped and can therefore be global */
 624         pgprot_val(prot) &= ~PTE_NG;
 625
 626         /* Map only the text into the trampoline page table */
 627         memset(tramp_pg_dir, 0, PGD_SIZE);
 628         __create_pgd_mapping(tramp_pg_dir, pa_start, TRAMP_VALIAS, PAGE_SIZE,
 629                              prot, __pgd_pgtable_alloc, 0);
 630
 631         /* Map both the text and data into the kernel page table */
 632         __set_fixmap(FIX_ENTRY_TRAMP_TEXT, pa_start, prot);
 633         if (IS_ENABLED(CONFIG_RANDOMIZE_BASE)) {
 634                 extern char __entry_tramp_data_start[];
 635
 636                 __set_fixmap(FIX_ENTRY_TRAMP_DATA,
 637                              __pa_symbol(__entry_tramp_data_start),
 638                              PAGE_KERNEL_RO);
 639         }
 640
 641         return 0;
 642 }
 643 core_initcall(map_entry_trampoline);
 644 #endif
 645
 646 /*
 647  * Open coded check for BTI, only for use to determine configuration
 648  * for early mappings for before the cpufeature code has run.
 649  */
 650 static bool arm64_early_this_cpu_has_bti(void)
 651 {
 652         u64 pfr1;
 653
 654         if (!IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_BTI_KERNEL))
 655                 return false;
 656
 657         pfr1 = __read_sysreg_by_encoding(SYS_ID_AA64PFR1_EL1);
 658         return cpuid_feature_extract_unsigned_field(pfr1,
 659                                                     ID_AA64PFR1_BT_SHIFT);
 660 }
 661
 662 /*
 663  * Create fine-grained mappings for the kernel.
 664  */
 665 static void __init map_kernel(pgd_t *pgdp)
 666 {
 667         static struct vm_struct vmlinux_text, vmlinux_rodata, vmlinux_inittext,
 668                                 vmlinux_initdata, vmlinux_data;
 669
 670         /*
 671          * External debuggers may need to write directly to the text
 672          * mapping to install SW breakpoints. Allow this (only) when
 673          * explicitly requested with rodata=off.
 674          */
 675         pgprot_t text_prot = rodata_enabled ? PAGE_KERNEL_ROX : PAGE_KERNEL_EXEC;
 676
 677         /*
 678          * If we have a CPU that supports BTI and a kernel built for
 679          * BTI then mark the kernel executable text as guarded pages
 680          * now so we don't have to rewrite the page tables later.
 681          */
 682         if (arm64_early_this_cpu_has_bti())
 683                 text_prot = __pgprot_modify(text_prot, PTE_GP, PTE_GP);
 684
 685         /*
 686          * Only rodata will be remapped with different permissions later on,
 687          * all other segments are allowed to use contiguous mappings.
 688          */
 689         map_kernel_segment(pgdp, _stext, _etext, text_prot, &vmlinux_text, 0,
 690                            VM_NO_GUARD);
 691         map_kernel_segment(pgdp, __start_rodata, __inittext_begin, PAGE_KERNEL,
 692                            &vmlinux_rodata, NO_CONT_MAPPINGS, VM_NO_GUARD);
 693         map_kernel_segment(pgdp, __inittext_begin, __inittext_end, text_prot,
 694                            &vmlinux_inittext, 0, VM_NO_GUARD);
 695         map_kernel_segment(pgdp, __initdata_begin, __initdata_end, PAGE_KERNEL,
 696                            &vmlinux_initdata, 0, VM_NO_GUARD);
 697         map_kernel_segment(pgdp, _data, _end, PAGE_KERNEL, &vmlinux_data, 0, 0);
 698
 699         if (!READ_ONCE(pgd_val(*pgd_offset_pgd(pgdp, FIXADDR_START)))) {
 700                 /*
 701                  * The fixmap falls in a separate pgd to the kernel, and doesn't
 702                  * live in the carveout for the swapper_pg_dir. We can simply
 703                  * re-use the existing dir for the fixmap.
 704                  */
 705                 set_pgd(pgd_offset_pgd(pgdp, FIXADDR_START),
 706                         READ_ONCE(*pgd_offset_k(FIXADDR_START)));
 707         } else if (CONFIG_PGTABLE_LEVELS > 3) {
 708                 pgd_t *bm_pgdp;
 709                 p4d_t *bm_p4dp;
 710                 pud_t *bm_pudp;
 711                 /*
 712                  * The fixmap shares its top level pgd entry with the kernel
 713                  * mapping. This can really only occur when we are running
 714                  * with 16k/4 levels, so we can simply reuse the pud level
 715                  * entry instead.
 716                  */
 717                 BUG_ON(!IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_16K_PAGES));
 718                 bm_pgdp = pgd_offset_pgd(pgdp, FIXADDR_START);
 719                 bm_p4dp = p4d_offset(bm_pgdp, FIXADDR_START);
 720                 bm_pudp = pud_set_fixmap_offset(bm_p4dp, FIXADDR_START);
 721                 pud_populate(&init_mm, bm_pudp, lm_alias(bm_pmd));
 722                 pud_clear_fixmap();
 723         } else {
 724                 BUG();
 725         }
 726
 727         kasan_copy_shadow(pgdp);
 728 }
 729
 730 void __init paging_init(void)
 731 {
 732         pgd_t *pgdp = pgd_set_fixmap(__pa_symbol(swapper_pg_dir));
 733
 734         map_kernel(pgdp);
 735         map_mem(pgdp);
 736
 737         pgd_clear_fixmap();
 738
 739         cpu_replace_ttbr1(lm_alias(swapper_pg_dir));
 740         init_mm.pgd = swapper_pg_dir;
 741
 742         memblock_phys_free(__pa_symbol(init_pg_dir),
 743                            __pa_symbol(init_pg_end) - __pa_symbol(init_pg_dir));
 744
 745         memblock_allow_resize();
 746 }
 747
 748 /*
 749  * Check whether a kernel address is valid (derived from arch/x86/).
 750  */
 751 int kern_addr_valid(unsigned long addr)
 752 {
 753         pgd_t *pgdp;
 754         p4d_t *p4dp;
 755         pud_t *pudp, pud;
 756         pmd_t *pmdp, pmd;
 757         pte_t *ptep, pte;
 758
 759         addr = arch_kasan_reset_tag(addr);
 760         if ((((long)addr) >> VA_BITS) != -1UL)
 761                 return 0;
 762
 763         pgdp = pgd_offset_k(addr);
 764         if (pgd_none(READ_ONCE(*pgdp)))
 765                 return 0;
 766
 767         p4dp = p4d_offset(pgdp, addr);
 768         if (p4d_none(READ_ONCE(*p4dp)))
 769                 return 0;
 770
 771         pudp = pud_offset(p4dp, addr);
 772         pud = READ_ONCE(*pudp);
 773         if (pud_none(pud))
 774                 return 0;
 775
 776         if (pud_sect(pud))
 777                 return pfn_valid(pud_pfn(pud));
 778
 779         pmdp = pmd_offset(pudp, addr);
 780         pmd = READ_ONCE(*pmdp);
 781         if (pmd_none(pmd))
 782                 return 0;
 783
 784         if (pmd_sect(pmd))
 785                 return pfn_valid(pmd_pfn(pmd));
 786
 787         ptep = pte_offset_kernel(pmdp, addr);
 788         pte = READ_ONCE(*ptep);
 789         if (pte_none(pte))
 790                 return 0;
 791
 792         return pfn_valid(pte_pfn(pte));
 793 }
 794
 795 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
 796 static void free_hotplug_page_range(struct page *page, size_t size,
 797                                     struct vmem_altmap *altmap)
 798 {
 799         if (altmap) {
 800                 vmem_altmap_free(altmap, size >> PAGE_SHIFT);
 801         } else {
 802                 WARN_ON(PageReserved(page));
 803                 free_pages((unsigned long)page_address(page), get_order(size));
 804         }
 805 }
 806
 807 static void free_hotplug_pgtable_page(struct page *page)
 808 {
 809         free_hotplug_page_range(page, PAGE_SIZE, NULL);
 810 }
 811
 812 static bool pgtable_range_aligned(unsigned long start, unsigned long end,
 813                                   unsigned long floor, unsigned long ceiling,
 814                                   unsigned long mask)
 815 {
 816         start &= mask;
 817         if (start < floor)
 818                 return false;
 819
 820         if (ceiling) {
 821                 ceiling &= mask;
 822                 if (!ceiling)
 823                         return false;
 824         }
 825
 826         if (end - 1 > ceiling - 1)
 827                 return false;
 828         return true;
 829 }
 830
 831 static void unmap_hotplug_pte_range(pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
 832                                     unsigned long end, bool free_mapped,
 833                                     struct vmem_altmap *altmap)
 834 {
 835         pte_t *ptep, pte;
 836
 837         do {
 838                 ptep = pte_offset_kernel(pmdp, addr);
 839                 pte = READ_ONCE(*ptep);
 840                 if (pte_none(pte))
 841                         continue;
 842
 843                 WARN_ON(!pte_present(pte));
 844                 pte_clear(&init_mm, addr, ptep);
 845                 flush_tlb_kernel_range(addr, addr + PAGE_SIZE);
 846                 if (free_mapped)
 847                         free_hotplug_page_range(pte_page(pte),
 848                                                 PAGE_SIZE, altmap);
 849         } while (addr += PAGE_SIZE, addr < end);
 850 }
 851
 852 static void unmap_hotplug_pmd_range(pud_t *pudp, unsigned long addr,
 853                                     unsigned long end, bool free_mapped,
 854                                     struct vmem_altmap *altmap)
 855 {
 856         unsigned long next;
 857         pmd_t *pmdp, pmd;
 858
 859         do {
 860                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 861                 pmdp = pmd_offset(pudp, addr);
 862                 pmd = READ_ONCE(*pmdp);
 863                 if (pmd_none(pmd))
 864                         continue;
 865
 866                 WARN_ON(!pmd_present(pmd));
 867                 if (pmd_sect(pmd)) {
 868                         pmd_clear(pmdp);
 869
 870                         /*
 871                          * One TLBI should be sufficient here as the PMD_SIZE
 872                          * range is mapped with a single block entry.
 873                          */
 874                         flush_tlb_kernel_range(addr, addr + PAGE_SIZE);
 875                         if (free_mapped)
 876                                 free_hotplug_page_range(pmd_page(pmd),
 877                                                         PMD_SIZE, altmap);
 878                         continue;
 879                 }
 880                 WARN_ON(!pmd_table(pmd));
 881                 unmap_hotplug_pte_range(pmdp, addr, next, free_mapped, altmap);
 882         } while (addr = next, addr < end);
 883 }
 884
 885 static void unmap_hotplug_pud_range(p4d_t *p4dp, unsigned long addr,
 886                                     unsigned long end, bool free_mapped,
 887                                     struct vmem_altmap *altmap)
 888 {
 889         unsigned long next;
 890         pud_t *pudp, pud;
 891
 892         do {
 893                 next = pud_addr_end(addr, end);
 894                 pudp = pud_offset(p4dp, addr);
 895                 pud = READ_ONCE(*pudp);
 896                 if (pud_none(pud))
 897                         continue;
 898
 899                 WARN_ON(!pud_present(pud));
 900                 if (pud_sect(pud)) {
 901                         pud_clear(pudp);
 902
 903                         /*
 904                          * One TLBI should be sufficient here as the PUD_SIZE
 905                          * range is mapped with a single block entry.
 906                          */
 907                         flush_tlb_kernel_range(addr, addr + PAGE_SIZE);
 908                         if (free_mapped)
 909                                 free_hotplug_page_range(pud_page(pud),
 910                                                         PUD_SIZE, altmap);
 911                         continue;
 912                 }
 913                 WARN_ON(!pud_table(pud));
 914                 unmap_hotplug_pmd_range(pudp, addr, next, free_mapped, altmap);
 915         } while (addr = next, addr < end);
 916 }
 917
 918 static void unmap_hotplug_p4d_range(pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
 919                                     unsigned long end, bool free_mapped,
 920                                     struct vmem_altmap *altmap)
 921 {
 922         unsigned long next;
 923         p4d_t *p4dp, p4d;
 924
 925         do {
 926                 next = p4d_addr_end(addr, end);
 927                 p4dp = p4d_offset(pgdp, addr);
 928                 p4d = READ_ONCE(*p4dp);
 929                 if (p4d_none(p4d))
 930                         continue;
 931
 932                 WARN_ON(!p4d_present(p4d));
 933                 unmap_hotplug_pud_range(p4dp, addr, next, free_mapped, altmap);
 934         } while (addr = next, addr < end);
 935 }
 936
 937 static void unmap_hotplug_range(unsigned long addr, unsigned long end,
 938                                 bool free_mapped, struct vmem_altmap *altmap)
 939 {
 940         unsigned long next;
 941         pgd_t *pgdp, pgd;
 942
 943         /*
 944          * altmap can only be used as vmemmap mapping backing memory.
 945          * In case the backing memory itself is not being freed, then
 946          * altmap is irrelevant. Warn about this inconsistency when
 947          * encountered.
 948          */
 949         WARN_ON(!free_mapped && altmap);
 950
 951         do {
 952                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 953                 pgdp = pgd_offset_k(addr);
 954                 pgd = READ_ONCE(*pgdp);
 955                 if (pgd_none(pgd))
 956                         continue;
 957
 958                 WARN_ON(!pgd_present(pgd));
 959                 unmap_hotplug_p4d_range(pgdp, addr, next, free_mapped, altmap);
 960         } while (addr = next, addr < end);
 961 }
 962
 963 static void free_empty_pte_table(pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
 964                                  unsigned long end, unsigned long floor,
 965                                  unsigned long ceiling)
 966 {
 967         pte_t *ptep, pte;
 968         unsigned long i, start = addr;
 969
 970         do {
 971                 ptep = pte_offset_kernel(pmdp, addr);
 972                 pte = READ_ONCE(*ptep);
 973
 974                 /*
 975                  * This is just a sanity check here which verifies that
 976                  * pte clearing has been done by earlier unmap loops.
 977                  */
 978                 WARN_ON(!pte_none(pte));
 979         } while (addr += PAGE_SIZE, addr < end);
 980
 981         if (!pgtable_range_aligned(start, end, floor, ceiling, PMD_MASK))
 982                 return;
 983
 984         /*
 985          * Check whether we can free the pte page if the rest of the
 986          * entries are empty. Overlap with other regions have been
 987          * handled by the floor/ceiling check.
 988          */
 989         ptep = pte_offset_kernel(pmdp, 0UL);
 990         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++) {
 991                 if (!pte_none(READ_ONCE(ptep[i])))
 992                         return;
 993         }
 994
 995         pmd_clear(pmdp);
 996         __flush_tlb_kernel_pgtable(start);
 997         free_hotplug_pgtable_page(virt_to_page(ptep));
 998 }
 999
1000 static void free_empty_pmd_table(pud_t *pudp, unsigned long addr,
1001                                  unsigned long end, unsigned long floor,
1002                                  unsigned long ceiling)
1003 {
1004         pmd_t *pmdp, pmd;
1005         unsigned long i, next, start = addr;
1006
1007         do {
1008                 next = pmd_addr_end(addr, end);
1009                 pmdp = pmd_offset(pudp, addr);
1010                 pmd = READ_ONCE(*pmdp);
1011                 if (pmd_none(pmd))
1012                         continue;
1013
1014                 WARN_ON(!pmd_present(pmd) || !pmd_table(pmd) || pmd_sect(pmd));
1015                 free_empty_pte_table(pmdp, addr, next, floor, ceiling);
1016         } while (addr = next, addr < end);
1017
1018         if (CONFIG_PGTABLE_LEVELS <= 2)
1019                 return;
1020
1021         if (!pgtable_range_aligned(start, end, floor, ceiling, PUD_MASK))
1022                 return;
1023
1024         /*
1025          * Check whether we can free the pmd page if the rest of the
1026          * entries are empty. Overlap with other regions have been
1027          * handled by the floor/ceiling check.
1028          */
1029         pmdp = pmd_offset(pudp, 0UL);
1030         for (i = 0; i < PTRS_PER_PMD; i++) {
1031                 if (!pmd_none(READ_ONCE(pmdp[i])))
1032                         return;
1033         }
1034
1035         pud_clear(pudp);
1036         __flush_tlb_kernel_pgtable(start);
1037         free_hotplug_pgtable_page(virt_to_page(pmdp));
1038 }
1039
1040 static void free_empty_pud_table(p4d_t *p4dp, unsigned long addr,
1041                                  unsigned long end, unsigned long floor,
1042                                  unsigned long ceiling)
1043 {
1044         pud_t *pudp, pud;
1045         unsigned long i, next, start = addr;
1046
1047         do {
1048                 next = pud_addr_end(addr, end);
1049                 pudp = pud_offset(p4dp, addr);
1050                 pud = READ_ONCE(*pudp);
1051                 if (pud_none(pud))
1052                         continue;
1053
1054                 WARN_ON(!pud_present(pud) || !pud_table(pud) || pud_sect(pud));
1055                 free_empty_pmd_table(pudp, addr, next, floor, ceiling);
1056         } while (addr = next, addr < end);
1057
1058         if (CONFIG_PGTABLE_LEVELS <= 3)
1059                 return;
1060
1061         if (!pgtable_range_aligned(start, end, floor, ceiling, PGDIR_MASK))
1062                 return;
1063
1064         /*
1065          * Check whether we can free the pud page if the rest of the
1066          * entries are empty. Overlap with other regions have been
1067          * handled by the floor/ceiling check.
1068          */
1069         pudp = pud_offset(p4dp, 0UL);
1070         for (i = 0; i < PTRS_PER_PUD; i++) {
1071                 if (!pud_none(READ_ONCE(pudp[i])))
1072                         return;
1073         }
1074
1075         p4d_clear(p4dp);
1076         __flush_tlb_kernel_pgtable(start);
1077         free_hotplug_pgtable_page(virt_to_page(pudp));
1078 }
1079
1080 static void free_empty_p4d_table(pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
1081                                  unsigned long end, unsigned long floor,
1082                                  unsigned long ceiling)
1083 {
1084         unsigned long next;
1085         p4d_t *p4dp, p4d;
1086
1087         do {
1088                 next = p4d_addr_end(addr, end);
1089                 p4dp = p4d_offset(pgdp, addr);
1090                 p4d = READ_ONCE(*p4dp);
1091                 if (p4d_none(p4d))
1092                         continue;
1093
1094                 WARN_ON(!p4d_present(p4d));
1095                 free_empty_pud_table(p4dp, addr, next, floor, ceiling);
1096         } while (addr = next, addr < end);
1097 }
1098
1099 static void free_empty_tables(unsigned long addr, unsigned long end,
1100                               unsigned long floor, unsigned long ceiling)
1101 {
1102         unsigned long next;
1103         pgd_t *pgdp, pgd;
1104
1105         do {
1106                 next = pgd_addr_end(addr, end);
1107                 pgdp = pgd_offset_k(addr);
1108                 pgd = READ_ONCE(*pgdp);
1109                 if (pgd_none(pgd))
1110                         continue;
1111
1112                 WARN_ON(!pgd_present(pgd));
1113                 free_empty_p4d_table(pgdp, addr, next, floor, ceiling);
1114         } while (addr = next, addr < end);
1115 }
1116 #endif
1117
1118 #if !ARM64_KERNEL_USES_PMD_MAPS
1119 int __meminit vmemmap_populate(unsigned long start, unsigned long end, int node,
1120                 struct vmem_altmap *altmap)
1121 {
1122         WARN_ON((start < VMEMMAP_START) || (end > VMEMMAP_END));
1123         return vmemmap_populate_basepages(start, end, node, altmap);
1124 }
1125 #else   /* !ARM64_KERNEL_USES_PMD_MAPS */
1126 int __meminit vmemmap_populate(unsigned long start, unsigned long end, int node,
1127                 struct vmem_altmap *altmap)
1128 {
1129         unsigned long addr = start;
1130         unsigned long next;
1131         pgd_t *pgdp;
1132         p4d_t *p4dp;
1133         pud_t *pudp;
1134         pmd_t *pmdp;
1135
1136         WARN_ON((start < VMEMMAP_START) || (end > VMEMMAP_END));
1137         do {
1138                 next = pmd_addr_end(addr, end);
1139
1140                 pgdp = vmemmap_pgd_populate(addr, node);
1141                 if (!pgdp)
1142                         return -ENOMEM;
1143
1144                 p4dp = vmemmap_p4d_populate(pgdp, addr, node);
1145                 if (!p4dp)
1146                         return -ENOMEM;
1147
1148                 pudp = vmemmap_pud_populate(p4dp, addr, node);
1149                 if (!pudp)
1150                         return -ENOMEM;
1151
1152                 pmdp = pmd_offset(pudp, addr);
1153                 if (pmd_none(READ_ONCE(*pmdp))) {
1154                         void *p = NULL;
1155
1156                         p = vmemmap_alloc_block_buf(PMD_SIZE, node, altmap);
1157                         if (!p) {
1158                                 if (vmemmap_populate_basepages(addr, next, node, altmap))
1159                                         return -ENOMEM;
1160                                 continue;
1161                         }
1162
1163                         pmd_set_huge(pmdp, __pa(p), __pgprot(PROT_SECT_NORMAL));
1164                 } else
1165                         vmemmap_verify((pte_t *)pmdp, node, addr, next);
1166         } while (addr = next, addr != end);
1167
1168         return 0;
1169 }
1170 #endif  /* !ARM64_KERNEL_USES_PMD_MAPS */
1171
1172 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1173 void vmemmap_free(unsigned long start, unsigned long end,
1174                 struct vmem_altmap *altmap)
1175 {
1176         WARN_ON((start < VMEMMAP_START) || (end > VMEMMAP_END));
1177
1178         unmap_hotplug_range(start, end, true, altmap);
1179         free_empty_tables(start, end, VMEMMAP_START, VMEMMAP_END);
1180 }
1181 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
1182
1183 static inline pud_t *fixmap_pud(unsigned long addr)
1184 {
1185         pgd_t *pgdp = pgd_offset_k(addr);
1186         p4d_t *p4dp = p4d_offset(pgdp, addr);
1187         p4d_t p4d = READ_ONCE(*p4dp);
1188
1189         BUG_ON(p4d_none(p4d) || p4d_bad(p4d));
1190
1191         return pud_offset_kimg(p4dp, addr);
1192 }
1193
1194 static inline pmd_t *fixmap_pmd(unsigned long addr)
1195 {
1196         pud_t *pudp = fixmap_pud(addr);
1197         pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
1198
1199         BUG_ON(pud_none(pud) || pud_bad(pud));
1200
1201         return pmd_offset_kimg(pudp, addr);
1202 }
1203
1204 static inline pte_t *fixmap_pte(unsigned long addr)
1205 {
1206         return &bm_pte[pte_index(addr)];
1207 }
1208
1209 /*
1210  * The p*d_populate functions call virt_to_phys implicitly so they can't be used
1211  * directly on kernel symbols (bm_p*d). This function is called too early to use
1212  * lm_alias so __p*d_populate functions must be used to populate with the
1213  * physical address from __pa_symbol.
1214  */
1215 void __init early_fixmap_init(void)
1216 {
1217         pgd_t *pgdp;
1218         p4d_t *p4dp, p4d;
1219         pud_t *pudp;
1220         pmd_t *pmdp;
1221         unsigned long addr = FIXADDR_START;
1222
1223         pgdp = pgd_offset_k(addr);
1224         p4dp = p4d_offset(pgdp, addr);
1225         p4d = READ_ONCE(*p4dp);
1226         if (CONFIG_PGTABLE_LEVELS > 3 &&
1227             !(p4d_none(p4d) || p4d_page_paddr(p4d) == __pa_symbol(bm_pud))) {
1228                 /*
1229                  * We only end up here if the kernel mapping and the fixmap
1230                  * share the top level pgd entry, which should only happen on
1231                  * 16k/4 levels configurations.
1232                  */
1233                 BUG_ON(!IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_16K_PAGES));
1234                 pudp = pud_offset_kimg(p4dp, addr);
1235         } else {
1236                 if (p4d_none(p4d))
1237                         __p4d_populate(p4dp, __pa_symbol(bm_pud), P4D_TYPE_TABLE);
1238                 pudp = fixmap_pud(addr);
1239         }
1240         if (pud_none(READ_ONCE(*pudp)))
1241                 __pud_populate(pudp, __pa_symbol(bm_pmd), PUD_TYPE_TABLE);
1242         pmdp = fixmap_pmd(addr);
1243         __pmd_populate(pmdp, __pa_symbol(bm_pte), PMD_TYPE_TABLE);
1244
1245         /*
1246          * The boot-ioremap range spans multiple pmds, for which
1247          * we are not prepared:
1248          */
1249         BUILD_BUG_ON((__fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN) >> PMD_SHIFT)
1250                      != (__fix_to_virt(FIX_BTMAP_END) >> PMD_SHIFT));
1251
1252         if ((pmdp != fixmap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN)))
1253              || pmdp != fixmap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_END))) {
1254                 WARN_ON(1);
1255                 pr_warn("pmdp %p != %p, %p\n",
1256                         pmdp, fixmap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN)),
1257                         fixmap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_END)));
1258                 pr_warn("fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN): %08lx\n",
1259                         fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN));
1260                 pr_warn("fix_to_virt(FIX_BTMAP_END):   %08lx\n",
1261                         fix_to_virt(FIX_BTMAP_END));
1262
1263                 pr_warn("FIX_BTMAP_END:       %d\n", FIX_BTMAP_END);
1264                 pr_warn("FIX_BTMAP_BEGIN:     %d\n", FIX_BTMAP_BEGIN);
1265         }
1266 }
1267
1268 /*
1269  * Unusually, this is also called in IRQ context (ghes_iounmap_irq) so if we
1270  * ever need to use IPIs for TLB broadcasting, then we're in trouble here.
1271  */
1272 void __set_fixmap(enum fixed_addresses idx,
1273                                phys_addr_t phys, pgprot_t flags)
1274 {
1275         unsigned long addr = __fix_to_virt(idx);
1276         pte_t *ptep;
1277
1278         BUG_ON(idx <= FIX_HOLE || idx >= __end_of_fixed_addresses);
1279
1280         ptep = fixmap_pte(addr);
1281
1282         if (pgprot_val(flags)) {
1283                 set_pte(ptep, pfn_pte(phys >> PAGE_SHIFT, flags));
1284         } else {
1285                 pte_clear(&init_mm, addr, ptep);
1286                 flush_tlb_kernel_range(addr, addr+PAGE_SIZE);
1287         }
1288 }
1289
1290 void *__init fixmap_remap_fdt(phys_addr_t dt_phys, int *size, pgprot_t prot)
1291 {
1292         const u64 dt_virt_base = __fix_to_virt(FIX_FDT);
1293         int offset;
1294         void *dt_virt;
1295
1296         /*
1297          * Check whether the physical FDT address is set and meets the minimum
1298          * alignment requirement. Since we are relying on MIN_FDT_ALIGN to be
1299          * at least 8 bytes so that we can always access the magic and size
1300          * fields of the FDT header after mapping the first chunk, double check
1301          * here if that is indeed the case.
1302          */
1303         BUILD_BUG_ON(MIN_FDT_ALIGN < 8);
1304         if (!dt_phys || dt_phys % MIN_FDT_ALIGN)
1305                 return NULL;
1306
1307         /*
1308          * Make sure that the FDT region can be mapped without the need to
1309          * allocate additional translation table pages, so that it is safe
1310          * to call create_mapping_noalloc() this early.
1311          *
1312          * On 64k pages, the FDT will be mapped using PTEs, so we need to
1313          * be in the same PMD as the rest of the fixmap.
1314          * On 4k pages, we'll use section mappings for the FDT so we only
1315          * have to be in the same PUD.
1316          */
1317         BUILD_BUG_ON(dt_virt_base % SZ_2M);
1318
1319         BUILD_BUG_ON(__fix_to_virt(FIX_FDT_END) >> SWAPPER_TABLE_SHIFT !=
1320                      __fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN) >> SWAPPER_TABLE_SHIFT);
1321
1322         offset = dt_phys % SWAPPER_BLOCK_SIZE;
1323         dt_virt = (void *)dt_virt_base + offset;
1324
1325         /* map the first chunk so we can read the size from the header */
1326         create_mapping_noalloc(round_down(dt_phys, SWAPPER_BLOCK_SIZE),
1327                         dt_virt_base, SWAPPER_BLOCK_SIZE, prot);
1328
1329         if (fdt_magic(dt_virt) != FDT_MAGIC)
1330                 return NULL;
1331
1332         *size = fdt_totalsize(dt_virt);
1333         if (*size > MAX_FDT_SIZE)
1334                 return NULL;
1335
1336         if (offset + *size > SWAPPER_BLOCK_SIZE)
1337                 create_mapping_noalloc(round_down(dt_phys, SWAPPER_BLOCK_SIZE), dt_virt_base,
1338                                round_up(offset + *size, SWAPPER_BLOCK_SIZE), prot);
1339
1340         return dt_virt;
1341 }
1342
1343 int pud_set_huge(pud_t *pudp, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
1344 {
1345         pud_t new_pud = pfn_pud(__phys_to_pfn(phys), mk_pud_sect_prot(prot));
1346
1347         /* Only allow permission changes for now */
1348         if (!pgattr_change_is_safe(READ_ONCE(pud_val(*pudp)),
1349                                    pud_val(new_pud)))
1350                 return 0;
1351
1352         VM_BUG_ON(phys & ~PUD_MASK);
1353         set_pud(pudp, new_pud);
1354         return 1;
1355 }
1356
1357 int pmd_set_huge(pmd_t *pmdp, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
1358 {
1359         pmd_t new_pmd = pfn_pmd(__phys_to_pfn(phys), mk_pmd_sect_prot(prot));
1360
1361         /* Only allow permission changes for now */
1362         if (!pgattr_change_is_safe(READ_ONCE(pmd_val(*pmdp)),
1363                                    pmd_val(new_pmd)))
1364                 return 0;
1365
1366         VM_BUG_ON(phys & ~PMD_MASK);
1367         set_pmd(pmdp, new_pmd);
1368         return 1;
1369 }
1370
1371 int pud_clear_huge(pud_t *pudp)
1372 {
1373         if (!pud_sect(READ_ONCE(*pudp)))
1374                 return 0;
1375         pud_clear(pudp);
1376         return 1;
1377 }
1378
1379 int pmd_clear_huge(pmd_t *pmdp)
1380 {
1381         if (!pmd_sect(READ_ONCE(*pmdp)))
1382                 return 0;
1383         pmd_clear(pmdp);
1384         return 1;
1385 }
1386
1387 int pmd_free_pte_page(pmd_t *pmdp, unsigned long addr)
1388 {
1389         pte_t *table;
1390         pmd_t pmd;
1391
1392         pmd = READ_ONCE(*pmdp);
1393
1394         if (!pmd_table(pmd)) {
1395                 VM_WARN_ON(1);
1396                 return 1;
1397         }
1398
1399         table = pte_offset_kernel(pmdp, addr);
1400         pmd_clear(pmdp);
1401         __flush_tlb_kernel_pgtable(addr);
1402         pte_free_kernel(NULL, table);
1403         return 1;
1404 }
1405
1406 int pud_free_pmd_page(pud_t *pudp, unsigned long addr)
1407 {
1408         pmd_t *table;
1409         pmd_t *pmdp;
1410         pud_t pud;
1411         unsigned long next, end;
1412
1413         pud = READ_ONCE(*pudp);
1414
1415         if (!pud_table(pud)) {
1416                 VM_WARN_ON(1);
1417                 return 1;
1418         }
1419
1420         table = pmd_offset(pudp, addr);
1421         pmdp = table;
1422         next = addr;
1423         end = addr + PUD_SIZE;
1424         do {
1425                 pmd_free_pte_page(pmdp, next);
1426         } while (pmdp++, next += PMD_SIZE, next != end);
1427
1428         pud_clear(pudp);
1429         __flush_tlb_kernel_pgtable(addr);
1430         pmd_free(NULL, table);
1431         return 1;
1432 }
1433
1434 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1435 static void __remove_pgd_mapping(pgd_t *pgdir, unsigned long start, u64 size)
1436 {
1437         unsigned long end = start + size;
1438
1439         WARN_ON(pgdir != init_mm.pgd);
1440         WARN_ON((start < PAGE_OFFSET) || (end > PAGE_END));
1441
1442         unmap_hotplug_range(start, end, false, NULL);
1443         free_empty_tables(start, end, PAGE_OFFSET, PAGE_END);
1444 }
1445
1446 struct range arch_get_mappable_range(void)
1447 {
1448         struct range mhp_range;
1449         u64 start_linear_pa = __pa(_PAGE_OFFSET(vabits_actual));
1450         u64 end_linear_pa = __pa(PAGE_END - 1);
1451
1452         if (IS_ENABLED(CONFIG_RANDOMIZE_BASE)) {
1453                 /*
1454                  * Check for a wrap, it is possible because of randomized linear
1455                  * mapping the start physical address is actually bigger than
1456                  * the end physical address. In this case set start to zero
1457                  * because [0, end_linear_pa] range must still be able to cover
1458                  * all addressable physical addresses.
1459                  */
1460                 if (start_linear_pa > end_linear_pa)
1461                         start_linear_pa = 0;
1462         }
1463
1464         WARN_ON(start_linear_pa > end_linear_pa);
1465
1466         /*
1467          * Linear mapping region is the range [PAGE_OFFSET..(PAGE_END - 1)]
1468          * accommodating both its ends but excluding PAGE_END. Max physical
1469          * range which can be mapped inside this linear mapping range, must
1470          * also be derived from its end points.
1471          */
1472         mhp_range.start = start_linear_pa;
1473         mhp_range.end =  end_linear_pa;
1474
1475         return mhp_range;
1476 }
1477
1478 int arch_add_memory(int nid, u64 start, u64 size,
1479                     struct mhp_params *params)
1480 {
1481         int ret, flags = NO_EXEC_MAPPINGS;
1482
1483         VM_BUG_ON(!mhp_range_allowed(start, size, true));
1484
1485         /*
1486          * KFENCE requires linear map to be mapped at page granularity, so that
1487          * it is possible to protect/unprotect single pages in the KFENCE pool.
1488          */
1489         if (can_set_direct_map() || IS_ENABLED(CONFIG_KFENCE))
1490                 flags |= NO_BLOCK_MAPPINGS | NO_CONT_MAPPINGS;
1491
1492         __create_pgd_mapping(swapper_pg_dir, start, __phys_to_virt(start),
1493                              size, params->pgprot, __pgd_pgtable_alloc,
1494                              flags);
1495
1496         memblock_clear_nomap(start, size);
1497
1498         ret = __add_pages(nid, start >> PAGE_SHIFT, size >> PAGE_SHIFT,
1499                            params);
1500         if (ret)
1501                 __remove_pgd_mapping(swapper_pg_dir,
1502                                      __phys_to_virt(start), size);
1503         else {
1504                 max_pfn = PFN_UP(start + size);
1505                 max_low_pfn = max_pfn;
1506         }
1507
1508         return ret;
1509 }
1510
1511 void arch_remove_memory(u64 start, u64 size, struct vmem_altmap *altmap)
1512 {
1513         unsigned long start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
1514         unsigned long nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
1515
1516         __remove_pages(start_pfn, nr_pages, altmap);
1517         __remove_pgd_mapping(swapper_pg_dir, __phys_to_virt(start), size);
1518 }
1519
1520 /*
1521  * This memory hotplug notifier helps prevent boot memory from being
1522  * inadvertently removed as it blocks pfn range offlining process in
1523  * __offline_pages(). Hence this prevents both offlining as well as
1524  * removal process for boot memory which is initially always online.
1525  * In future if and when boot memory could be removed, this notifier
1526  * should be dropped and free_hotplug_page_range() should handle any
1527  * reserved pages allocated during boot.
1528  */
1529 static int prevent_bootmem_remove_notifier(struct notifier_block *nb,
1530                                            unsigned long action, void *data)
1531 {
1532         struct mem_section *ms;
1533         struct memory_notify *arg = data;
1534         unsigned long end_pfn = arg->start_pfn + arg->nr_pages;
1535         unsigned long pfn = arg->start_pfn;
1536
1537         if ((action != MEM_GOING_OFFLINE) && (action != MEM_OFFLINE))
1538                 return NOTIFY_OK;
1539
1540         for (; pfn < end_pfn; pfn += PAGES_PER_SECTION) {
1541                 unsigned long start = PFN_PHYS(pfn);
1542                 unsigned long end = start + (1UL << PA_SECTION_SHIFT);
1543
1544                 ms = __pfn_to_section(pfn);
1545                 if (!early_section(ms))
1546                         continue;
1547
1548                 if (action == MEM_GOING_OFFLINE) {
1549                         /*
1550                          * Boot memory removal is not supported. Prevent
1551                          * it via blocking any attempted offline request
1552                          * for the boot memory and just report it.
1553                          */
1554                         pr_warn("Boot memory [%lx %lx] offlining attempted\n", start, end);
1555                         return NOTIFY_BAD;
1556                 } else if (action == MEM_OFFLINE) {
1557                         /*
1558                          * This should have never happened. Boot memory
1559                          * offlining should have been prevented by this
1560                          * very notifier. Probably some memory removal
1561                          * procedure might have changed which would then
1562                          * require further debug.
1563                          */
1564                         pr_err("Boot memory [%lx %lx] offlined\n", start, end);
1565
1566                         /*
1567                          * Core memory hotplug does not process a return
1568                          * code from the notifier for MEM_OFFLINE events.
1569                          * The error condition has been reported. Return
1570                          * from here as if ignored.
1571                          */
1572                         return NOTIFY_DONE;
1573                 }
1574         }
1575         return NOTIFY_OK;
1576 }
1577
1578 static struct notifier_block prevent_bootmem_remove_nb = {
1579         .notifier_call = prevent_bootmem_remove_notifier,
1580 };
1581
1582 /*
1583  * This ensures that boot memory sections on the platform are online
1584  * from early boot. Memory sections could not be prevented from being
1585  * offlined, unless for some reason they are not online to begin with.
1586  * This helps validate the basic assumption on which the above memory
1587  * event notifier works to prevent boot memory section offlining and
1588  * its possible removal.
1589  */
1590 static void validate_bootmem_online(void)
1591 {
1592         phys_addr_t start, end, addr;
1593         struct mem_section *ms;
1594         u64 i;
1595
1596         /*
1597          * Scanning across all memblock might be expensive
1598          * on some big memory systems. Hence enable this
1599          * validation only with DEBUG_VM.
1600          */
1601         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM))
1602                 return;
1603
1604         for_each_mem_range(i, &start, &end) {
1605                 for (addr = start; addr < end; addr += (1UL << PA_SECTION_SHIFT)) {
1606                         ms = __pfn_to_section(PHYS_PFN(addr));
1607
1608                         /*
1609                          * All memory ranges in the system at this point
1610                          * should have been marked as early sections.
1611                          */
1612                         WARN_ON(!early_section(ms));
1613
1614                         /*
1615                          * Memory notifier mechanism here to prevent boot
1616                          * memory offlining depends on the fact that each
1617                          * early section memory on the system is initially
1618                          * online. Otherwise a given memory section which
1619                          * is already offline will be overlooked and can
1620                          * be removed completely. Call out such sections.
1621                          */
1622                         if (!online_section(ms))
1623                                 pr_err("Boot memory [%llx %llx] is offline, can be removed\n",
1624                                         addr, addr + (1UL << PA_SECTION_SHIFT));
1625                 }
1626         }
1627 }
1628
1629 static int __init prevent_bootmem_remove_init(void)
1630 {
1631         int ret = 0;
1632
1633         if (!IS_ENABLED(CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE))
1634                 return ret;
1635
1636         validate_bootmem_online();
1637         ret = register_memory_notifier(&prevent_bootmem_remove_nb);
1638         if (ret)
1639                 pr_err("%s: Notifier registration failed %d\n", __func__, ret);
1640
1641         return ret;
1642 }
1643 early_initcall(prevent_bootmem_remove_init);
1644 #endif