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/memremap.h>
  21 #include <linux/memory.h>
  22 #include <linux/fs.h>
  23 #include <linux/io.h>
  24 #include <linux/mm.h>
  25 #include <linux/vmalloc.h>
  26 #include <linux/set_memory.h>
  27 #include <linux/kfence.h>
  28
  29 #include <asm/barrier.h>
  30 #include <asm/cputype.h>
  31 #include <asm/fixmap.h>
  32 #include <asm/kasan.h>
  33 #include <asm/kernel-pgtable.h>
  34 #include <asm/sections.h>
  35 #include <asm/setup.h>
  36 #include <linux/sizes.h>
  37 #include <asm/tlb.h>
  38 #include <asm/mmu_context.h>
  39 #include <asm/ptdump.h>
  40 #include <asm/tlbflush.h>
  41 #include <asm/pgalloc.h>
  42 #include <asm/kfence.h>
  43
  44 #define NO_BLOCK_MAPPINGS       BIT(0)
  45 #define NO_CONT_MAPPINGS        BIT(1)
  46 #define NO_EXEC_MAPPINGS        BIT(2)  /* assumes FEAT_HPDS is not used */
  47
  48 u64 kimage_voffset __ro_after_init;
  49 EXPORT_SYMBOL(kimage_voffset);
  50
  51 u32 __boot_cpu_mode[] = { BOOT_CPU_MODE_EL2, BOOT_CPU_MODE_EL1 };
  52
  53 static bool rodata_is_rw __ro_after_init = true;
  54
  55 /*
  56  * The booting CPU updates the failed status @__early_cpu_boot_status,
  57  * with MMU turned off.
  58  */
  59 long __section(".mmuoff.data.write") __early_cpu_boot_status;
  60
  61 /*
  62  * Empty_zero_page is a special page that is used for zero-initialized data
  63  * and COW.
  64  */
  65 unsigned long empty_zero_page[PAGE_SIZE / sizeof(unsigned long)] __page_aligned_bss;
  66 EXPORT_SYMBOL(empty_zero_page);
  67
  68 static DEFINE_SPINLOCK(swapper_pgdir_lock);
  69 static DEFINE_MUTEX(fixmap_lock);
  70
  71 void noinstr set_swapper_pgd(pgd_t *pgdp, pgd_t pgd)
  72 {
  73         pgd_t *fixmap_pgdp;
  74
  75         /*
  76          * Don't bother with the fixmap if swapper_pg_dir is still mapped
  77          * writable in the kernel mapping.
  78          */
  79         if (rodata_is_rw) {
  80                 WRITE_ONCE(*pgdp, pgd);
  81                 dsb(ishst);
  82                 isb();
  83                 return;
  84         }
  85
  86         spin_lock(&swapper_pgdir_lock);
  87         fixmap_pgdp = pgd_set_fixmap(__pa_symbol(pgdp));
  88         WRITE_ONCE(*fixmap_pgdp, pgd);
  89         /*
  90          * We need dsb(ishst) here to ensure the page-table-walker sees
  91          * our new entry before set_p?d() returns. The fixmap's
  92          * flush_tlb_kernel_range() via clear_fixmap() does this for us.
  93          */
  94         pgd_clear_fixmap();
  95         spin_unlock(&swapper_pgdir_lock);
  96 }
  97
  98 pgprot_t phys_mem_access_prot(struct file *file, unsigned long pfn,
  99                               unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
 100 {
 101         if (!pfn_is_map_memory(pfn))
 102                 return pgprot_noncached(vma_prot);
 103         else if (file->f_flags & O_SYNC)
 104                 return pgprot_writecombine(vma_prot);
 105         return vma_prot;
 106 }
 107 EXPORT_SYMBOL(phys_mem_access_prot);
 108
 109 static phys_addr_t __init early_pgtable_alloc(int shift)
 110 {
 111         phys_addr_t phys;
 112         void *ptr;
 113
 114         phys = memblock_phys_alloc_range(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE, 0,
 115                                          MEMBLOCK_ALLOC_NOLEAKTRACE);
 116         if (!phys)
 117                 panic("Failed to allocate page table page\n");
 118
 119         /*
 120          * The FIX_{PGD,PUD,PMD} slots may be in active use, but the FIX_PTE
 121          * slot will be free, so we can (ab)use the FIX_PTE slot to initialise
 122          * any level of table.
 123          */
 124         ptr = pte_set_fixmap(phys);
 125
 126         memset(ptr, 0, PAGE_SIZE);
 127
 128         /*
 129          * Implicit barriers also ensure the zeroed page is visible to the page
 130          * table walker
 131          */
 132         pte_clear_fixmap();
 133
 134         return phys;
 135 }
 136
 137 bool pgattr_change_is_safe(u64 old, u64 new)
 138 {
 139         /*
 140          * The following mapping attributes may be updated in live
 141          * kernel mappings without the need for break-before-make.
 142          */
 143         pteval_t mask = PTE_PXN | PTE_RDONLY | PTE_WRITE | PTE_NG;
 144
 145         /* creating or taking down mappings is always safe */
 146         if (!pte_valid(__pte(old)) || !pte_valid(__pte(new)))
 147                 return true;
 148
 149         /* A live entry's pfn should not change */
 150         if (pte_pfn(__pte(old)) != pte_pfn(__pte(new)))
 151                 return false;
 152
 153         /* live contiguous mappings may not be manipulated at all */
 154         if ((old | new) & PTE_CONT)
 155                 return false;
 156
 157         /* Transitioning from Non-Global to Global is unsafe */
 158         if (old & ~new & PTE_NG)
 159                 return false;
 160
 161         /*
 162          * Changing the memory type between Normal and Normal-Tagged is safe
 163          * since Tagged is considered a permission attribute from the
 164          * mismatched attribute aliases perspective.
 165          */
 166         if (((old & PTE_ATTRINDX_MASK) == PTE_ATTRINDX(MT_NORMAL) ||
 167              (old & PTE_ATTRINDX_MASK) == PTE_ATTRINDX(MT_NORMAL_TAGGED)) &&
 168             ((new & PTE_ATTRINDX_MASK) == PTE_ATTRINDX(MT_NORMAL) ||
 169              (new & PTE_ATTRINDX_MASK) == PTE_ATTRINDX(MT_NORMAL_TAGGED)))
 170                 mask |= PTE_ATTRINDX_MASK;
 171
 172         return ((old ^ new) & ~mask) == 0;
 173 }
 174
 175 static void init_pte(pmd_t *pmdp, unsigned long addr, unsigned long end,
 176                      phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
 177 {
 178         pte_t *ptep;
 179
 180         ptep = pte_set_fixmap_offset(pmdp, addr);
 181         do {
 182                 pte_t old_pte = __ptep_get(ptep);
 183
 184                 __set_pte(ptep, pfn_pte(__phys_to_pfn(phys), prot));
 185
 186                 /*
 187                  * After the PTE entry has been populated once, we
 188                  * only allow updates to the permission attributes.
 189                  */
 190                 BUG_ON(!pgattr_change_is_safe(pte_val(old_pte),
 191                                               pte_val(__ptep_get(ptep))));
 192
 193                 phys += PAGE_SIZE;
 194         } while (ptep++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
 195
 196         pte_clear_fixmap();
 197 }
 198
 199 static void alloc_init_cont_pte(pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
 200                                 unsigned long end, phys_addr_t phys,
 201                                 pgprot_t prot,
 202                                 phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int),
 203                                 int flags)
 204 {
 205         unsigned long next;
 206         pmd_t pmd = READ_ONCE(*pmdp);
 207
 208         BUG_ON(pmd_sect(pmd));
 209         if (pmd_none(pmd)) {
 210                 pmdval_t pmdval = PMD_TYPE_TABLE | PMD_TABLE_UXN;
 211                 phys_addr_t pte_phys;
 212
 213                 if (flags & NO_EXEC_MAPPINGS)
 214                         pmdval |= PMD_TABLE_PXN;
 215                 BUG_ON(!pgtable_alloc);
 216                 pte_phys = pgtable_alloc(PAGE_SHIFT);
 217                 __pmd_populate(pmdp, pte_phys, pmdval);
 218                 pmd = READ_ONCE(*pmdp);
 219         }
 220         BUG_ON(pmd_bad(pmd));
 221
 222         do {
 223                 pgprot_t __prot = prot;
 224
 225                 next = pte_cont_addr_end(addr, end);
 226
 227                 /* use a contiguous mapping if the range is suitably aligned */
 228                 if ((((addr | next | phys) & ~CONT_PTE_MASK) == 0) &&
 229                     (flags & NO_CONT_MAPPINGS) == 0)
 230                         __prot = __pgprot(pgprot_val(prot) | PTE_CONT);
 231
 232                 init_pte(pmdp, addr, next, phys, __prot);
 233
 234                 phys += next - addr;
 235         } while (addr = next, addr != end);
 236 }
 237
 238 static void init_pmd(pud_t *pudp, unsigned long addr, unsigned long end,
 239                      phys_addr_t phys, pgprot_t prot,
 240                      phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int), int flags)
 241 {
 242         unsigned long next;
 243         pmd_t *pmdp;
 244
 245         pmdp = pmd_set_fixmap_offset(pudp, addr);
 246         do {
 247                 pmd_t old_pmd = READ_ONCE(*pmdp);
 248
 249                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 250
 251                 /* try section mapping first */
 252                 if (((addr | next | phys) & ~PMD_MASK) == 0 &&
 253                     (flags & NO_BLOCK_MAPPINGS) == 0) {
 254                         pmd_set_huge(pmdp, phys, prot);
 255
 256                         /*
 257                          * After the PMD entry has been populated once, we
 258                          * only allow updates to the permission attributes.
 259                          */
 260                         BUG_ON(!pgattr_change_is_safe(pmd_val(old_pmd),
 261                                                       READ_ONCE(pmd_val(*pmdp))));
 262                 } else {
 263                         alloc_init_cont_pte(pmdp, addr, next, phys, prot,
 264                                             pgtable_alloc, flags);
 265
 266                         BUG_ON(pmd_val(old_pmd) != 0 &&
 267                                pmd_val(old_pmd) != READ_ONCE(pmd_val(*pmdp)));
 268                 }
 269                 phys += next - addr;
 270         } while (pmdp++, addr = next, addr != end);
 271
 272         pmd_clear_fixmap();
 273 }
 274
 275 static void alloc_init_cont_pmd(pud_t *pudp, unsigned long addr,
 276                                 unsigned long end, phys_addr_t phys,
 277                                 pgprot_t prot,
 278                                 phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int), int flags)
 279 {
 280         unsigned long next;
 281         pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
 282
 283         /*
 284          * Check for initial section mappings in the pgd/pud.
 285          */
 286         BUG_ON(pud_sect(pud));
 287         if (pud_none(pud)) {
 288                 pudval_t pudval = PUD_TYPE_TABLE | PUD_TABLE_UXN;
 289                 phys_addr_t pmd_phys;
 290
 291                 if (flags & NO_EXEC_MAPPINGS)
 292                         pudval |= PUD_TABLE_PXN;
 293                 BUG_ON(!pgtable_alloc);
 294                 pmd_phys = pgtable_alloc(PMD_SHIFT);
 295                 __pud_populate(pudp, pmd_phys, pudval);
 296                 pud = READ_ONCE(*pudp);
 297         }
 298         BUG_ON(pud_bad(pud));
 299
 300         do {
 301                 pgprot_t __prot = prot;
 302
 303                 next = pmd_cont_addr_end(addr, end);
 304
 305                 /* use a contiguous mapping if the range is suitably aligned */
 306                 if ((((addr | next | phys) & ~CONT_PMD_MASK) == 0) &&
 307                     (flags & NO_CONT_MAPPINGS) == 0)
 308                         __prot = __pgprot(pgprot_val(prot) | PTE_CONT);
 309
 310                 init_pmd(pudp, addr, next, phys, __prot, pgtable_alloc, flags);
 311
 312                 phys += next - addr;
 313         } while (addr = next, addr != end);
 314 }
 315
 316 static void alloc_init_pud(p4d_t *p4dp, unsigned long addr, unsigned long end,
 317                            phys_addr_t phys, pgprot_t prot,
 318                            phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int),
 319                            int flags)
 320 {
 321         unsigned long next;
 322         p4d_t p4d = READ_ONCE(*p4dp);
 323         pud_t *pudp;
 324
 325         if (p4d_none(p4d)) {
 326                 p4dval_t p4dval = P4D_TYPE_TABLE | P4D_TABLE_UXN;
 327                 phys_addr_t pud_phys;
 328
 329                 if (flags & NO_EXEC_MAPPINGS)
 330                         p4dval |= P4D_TABLE_PXN;
 331                 BUG_ON(!pgtable_alloc);
 332                 pud_phys = pgtable_alloc(PUD_SHIFT);
 333                 __p4d_populate(p4dp, pud_phys, p4dval);
 334                 p4d = READ_ONCE(*p4dp);
 335         }
 336         BUG_ON(p4d_bad(p4d));
 337
 338         pudp = pud_set_fixmap_offset(p4dp, addr);
 339         do {
 340                 pud_t old_pud = READ_ONCE(*pudp);
 341
 342                 next = pud_addr_end(addr, end);
 343
 344                 /*
 345                  * For 4K granule only, attempt to put down a 1GB block
 346                  */
 347                 if (pud_sect_supported() &&
 348                    ((addr | next | phys) & ~PUD_MASK) == 0 &&
 349                     (flags & NO_BLOCK_MAPPINGS) == 0) {
 350                         pud_set_huge(pudp, phys, prot);
 351
 352                         /*
 353                          * After the PUD entry has been populated once, we
 354                          * only allow updates to the permission attributes.
 355                          */
 356                         BUG_ON(!pgattr_change_is_safe(pud_val(old_pud),
 357                                                       READ_ONCE(pud_val(*pudp))));
 358                 } else {
 359                         alloc_init_cont_pmd(pudp, addr, next, phys, prot,
 360                                             pgtable_alloc, flags);
 361
 362                         BUG_ON(pud_val(old_pud) != 0 &&
 363                                pud_val(old_pud) != READ_ONCE(pud_val(*pudp)));
 364                 }
 365                 phys += next - addr;
 366         } while (pudp++, addr = next, addr != end);
 367
 368         pud_clear_fixmap();
 369 }
 370
 371 static void alloc_init_p4d(pgd_t *pgdp, unsigned long addr, unsigned long end,
 372                            phys_addr_t phys, pgprot_t prot,
 373                            phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int),
 374                            int flags)
 375 {
 376         unsigned long next;
 377         pgd_t pgd = READ_ONCE(*pgdp);
 378         p4d_t *p4dp;
 379
 380         if (pgd_none(pgd)) {
 381                 pgdval_t pgdval = PGD_TYPE_TABLE | PGD_TABLE_UXN;
 382                 phys_addr_t p4d_phys;
 383
 384                 if (flags & NO_EXEC_MAPPINGS)
 385                         pgdval |= PGD_TABLE_PXN;
 386                 BUG_ON(!pgtable_alloc);
 387                 p4d_phys = pgtable_alloc(P4D_SHIFT);
 388                 __pgd_populate(pgdp, p4d_phys, pgdval);
 389                 pgd = READ_ONCE(*pgdp);
 390         }
 391         BUG_ON(pgd_bad(pgd));
 392
 393         p4dp = p4d_set_fixmap_offset(pgdp, addr);
 394         do {
 395                 p4d_t old_p4d = READ_ONCE(*p4dp);
 396
 397                 next = p4d_addr_end(addr, end);
 398
 399                 alloc_init_pud(p4dp, addr, next, phys, prot,
 400                                pgtable_alloc, flags);
 401
 402                 BUG_ON(p4d_val(old_p4d) != 0 &&
 403                        p4d_val(old_p4d) != READ_ONCE(p4d_val(*p4dp)));
 404
 405                 phys += next - addr;
 406         } while (p4dp++, addr = next, addr != end);
 407
 408         p4d_clear_fixmap();
 409 }
 410
 411 static void __create_pgd_mapping_locked(pgd_t *pgdir, phys_addr_t phys,
 412                                         unsigned long virt, phys_addr_t size,
 413                                         pgprot_t prot,
 414                                         phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int),
 415                                         int flags)
 416 {
 417         unsigned long addr, end, next;
 418         pgd_t *pgdp = pgd_offset_pgd(pgdir, virt);
 419
 420         /*
 421          * If the virtual and physical address don't have the same offset
 422          * within a page, we cannot map the region as the caller expects.
 423          */
 424         if (WARN_ON((phys ^ virt) & ~PAGE_MASK))
 425                 return;
 426
 427         phys &= PAGE_MASK;
 428         addr = virt & PAGE_MASK;
 429         end = PAGE_ALIGN(virt + size);
 430
 431         do {
 432                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 433                 alloc_init_p4d(pgdp, addr, next, phys, prot, pgtable_alloc,
 434                                flags);
 435                 phys += next - addr;
 436         } while (pgdp++, addr = next, addr != end);
 437 }
 438
 439 static void __create_pgd_mapping(pgd_t *pgdir, phys_addr_t phys,
 440                                  unsigned long virt, phys_addr_t size,
 441                                  pgprot_t prot,
 442                                  phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int),
 443                                  int flags)
 444 {
 445         mutex_lock(&fixmap_lock);
 446         __create_pgd_mapping_locked(pgdir, phys, virt, size, prot,
 447                                     pgtable_alloc, flags);
 448         mutex_unlock(&fixmap_lock);
 449 }
 450
 451 #ifdef CONFIG_UNMAP_KERNEL_AT_EL0
 452 extern __alias(__create_pgd_mapping_locked)
 453 void create_kpti_ng_temp_pgd(pgd_t *pgdir, phys_addr_t phys, unsigned long virt,
 454                              phys_addr_t size, pgprot_t prot,
 455                              phys_addr_t (*pgtable_alloc)(int), int flags);
 456 #endif
 457
 458 static phys_addr_t __pgd_pgtable_alloc(int shift)
 459 {
 460         void *ptr = (void *)__get_free_page(GFP_PGTABLE_KERNEL);
 461         BUG_ON(!ptr);
 462
 463         /* Ensure the zeroed page is visible to the page table walker */
 464         dsb(ishst);
 465         return __pa(ptr);
 466 }
 467
 468 static phys_addr_t pgd_pgtable_alloc(int shift)
 469 {
 470         phys_addr_t pa = __pgd_pgtable_alloc(shift);
 471         struct ptdesc *ptdesc = page_ptdesc(phys_to_page(pa));
 472
 473         /*
 474          * Call proper page table ctor in case later we need to
 475          * call core mm functions like apply_to_page_range() on
 476          * this pre-allocated page table.
 477          *
 478          * We don't select ARCH_ENABLE_SPLIT_PMD_PTLOCK if pmd is
 479          * folded, and if so pagetable_pte_ctor() becomes nop.
 480          */
 481         if (shift == PAGE_SHIFT)
 482                 BUG_ON(!pagetable_pte_ctor(ptdesc));
 483         else if (shift == PMD_SHIFT)
 484                 BUG_ON(!pagetable_pmd_ctor(ptdesc));
 485
 486         return pa;
 487 }
 488
 489 /*
 490  * This function can only be used to modify existing table entries,
 491  * without allocating new levels of table. Note that this permits the
 492  * creation of new section or page entries.
 493  */
 494 void __init create_mapping_noalloc(phys_addr_t phys, unsigned long virt,
 495                                    phys_addr_t size, pgprot_t prot)
 496 {
 497         if (virt < PAGE_OFFSET) {
 498                 pr_warn("BUG: not creating mapping for %pa at 0x%016lx - outside kernel range\n",
 499                         &phys, virt);
 500                 return;
 501         }
 502         __create_pgd_mapping(init_mm.pgd, phys, virt, size, prot, NULL,
 503                              NO_CONT_MAPPINGS);
 504 }
 505
 506 void __init create_pgd_mapping(struct mm_struct *mm, phys_addr_t phys,
 507                                unsigned long virt, phys_addr_t size,
 508                                pgprot_t prot, bool page_mappings_only)
 509 {
 510         int flags = 0;
 511
 512         BUG_ON(mm == &init_mm);
 513
 514         if (page_mappings_only)
 515                 flags = NO_BLOCK_MAPPINGS | NO_CONT_MAPPINGS;
 516
 517         __create_pgd_mapping(mm->pgd, phys, virt, size, prot,
 518                              pgd_pgtable_alloc, flags);
 519 }
 520
 521 static void update_mapping_prot(phys_addr_t phys, unsigned long virt,
 522                                 phys_addr_t size, pgprot_t prot)
 523 {
 524         if (virt < PAGE_OFFSET) {
 525                 pr_warn("BUG: not updating mapping for %pa at 0x%016lx - outside kernel range\n",
 526                         &phys, virt);
 527                 return;
 528         }
 529
 530         __create_pgd_mapping(init_mm.pgd, phys, virt, size, prot, NULL,
 531                              NO_CONT_MAPPINGS);
 532
 533         /* flush the TLBs after updating live kernel mappings */
 534         flush_tlb_kernel_range(virt, virt + size);
 535 }
 536
 537 static void __init __map_memblock(pgd_t *pgdp, phys_addr_t start,
 538                                   phys_addr_t end, pgprot_t prot, int flags)
 539 {
 540         __create_pgd_mapping(pgdp, start, __phys_to_virt(start), end - start,
 541                              prot, early_pgtable_alloc, flags);
 542 }
 543
 544 void __init mark_linear_text_alias_ro(void)
 545 {
 546         /*
 547          * Remove the write permissions from the linear alias of .text/.rodata
 548          */
 549         update_mapping_prot(__pa_symbol(_stext), (unsigned long)lm_alias(_stext),
 550                             (unsigned long)__init_begin - (unsigned long)_stext,
 551                             PAGE_KERNEL_RO);
 552 }
 553
 554 #ifdef CONFIG_KFENCE
 555
 556 bool __ro_after_init kfence_early_init = !!CONFIG_KFENCE_SAMPLE_INTERVAL;
 557
 558 /* early_param() will be parsed before map_mem() below. */
 559 static int __init parse_kfence_early_init(char *arg)
 560 {
 561         int val;
 562
 563         if (get_option(&arg, &val))
 564                 kfence_early_init = !!val;
 565         return 0;
 566 }
 567 early_param("kfence.sample_interval", parse_kfence_early_init);
 568
 569 static phys_addr_t __init arm64_kfence_alloc_pool(void)
 570 {
 571         phys_addr_t kfence_pool;
 572
 573         if (!kfence_early_init)
 574                 return 0;
 575
 576         kfence_pool = memblock_phys_alloc(KFENCE_POOL_SIZE, PAGE_SIZE);
 577         if (!kfence_pool) {
 578                 pr_err("failed to allocate kfence pool\n");
 579                 kfence_early_init = false;
 580                 return 0;
 581         }
 582
 583         /* Temporarily mark as NOMAP. */
 584         memblock_mark_nomap(kfence_pool, KFENCE_POOL_SIZE);
 585
 586         return kfence_pool;
 587 }
 588
 589 static void __init arm64_kfence_map_pool(phys_addr_t kfence_pool, pgd_t *pgdp)
 590 {
 591         if (!kfence_pool)
 592                 return;
 593
 594         /* KFENCE pool needs page-level mapping. */
 595         __map_memblock(pgdp, kfence_pool, kfence_pool + KFENCE_POOL_SIZE,
 596                         pgprot_tagged(PAGE_KERNEL),
 597                         NO_BLOCK_MAPPINGS | NO_CONT_MAPPINGS);
 598         memblock_clear_nomap(kfence_pool, KFENCE_POOL_SIZE);
 599         __kfence_pool = phys_to_virt(kfence_pool);
 600 }
 601 #else /* CONFIG_KFENCE */
 602
 603 static inline phys_addr_t arm64_kfence_alloc_pool(void) { return 0; }
 604 static inline void arm64_kfence_map_pool(phys_addr_t kfence_pool, pgd_t *pgdp) { }
 605
 606 #endif /* CONFIG_KFENCE */
 607
 608 static void __init map_mem(pgd_t *pgdp)
 609 {
 610         static const u64 direct_map_end = _PAGE_END(VA_BITS_MIN);
 611         phys_addr_t kernel_start = __pa_symbol(_stext);
 612         phys_addr_t kernel_end = __pa_symbol(__init_begin);
 613         phys_addr_t start, end;
 614         phys_addr_t early_kfence_pool;
 615         int flags = NO_EXEC_MAPPINGS;
 616         u64 i;
 617
 618         /*
 619          * Setting hierarchical PXNTable attributes on table entries covering
 620          * the linear region is only possible if it is guaranteed that no table
 621          * entries at any level are being shared between the linear region and
 622          * the vmalloc region. Check whether this is true for the PGD level, in
 623          * which case it is guaranteed to be true for all other levels as well.
 624          * (Unless we are running with support for LPA2, in which case the
 625          * entire reduced VA space is covered by a single pgd_t which will have
 626          * been populated without the PXNTable attribute by the time we get here.)
 627          */
 628         BUILD_BUG_ON(pgd_index(direct_map_end - 1) == pgd_index(direct_map_end) &&
 629                      pgd_index(_PAGE_OFFSET(VA_BITS_MIN)) != PTRS_PER_PGD - 1);
 630
 631         early_kfence_pool = arm64_kfence_alloc_pool();
 632
 633         if (can_set_direct_map())
 634                 flags |= NO_BLOCK_MAPPINGS | NO_CONT_MAPPINGS;
 635
 636         /*
 637          * Take care not to create a writable alias for the
 638          * read-only text and rodata sections of the kernel image.
 639          * So temporarily mark them as NOMAP to skip mappings in
 640          * the following for-loop
 641          */
 642         memblock_mark_nomap(kernel_start, kernel_end - kernel_start);
 643
 644         /* map all the memory banks */
 645         for_each_mem_range(i, &start, &end) {
 646                 if (start >= end)
 647                         break;
 648                 /*
 649                  * The linear map must allow allocation tags reading/writing
 650                  * if MTE is present. Otherwise, it has the same attributes as
 651                  * PAGE_KERNEL.
 652                  */
 653                 __map_memblock(pgdp, start, end, pgprot_tagged(PAGE_KERNEL),
 654                                flags);
 655         }
 656
 657         /*
 658          * Map the linear alias of the [_stext, __init_begin) interval
 659          * as non-executable now, and remove the write permission in
 660          * mark_linear_text_alias_ro() below (which will be called after
 661          * alternative patching has completed). This makes the contents
 662          * of the region accessible to subsystems such as hibernate,
 663          * but protects it from inadvertent modification or execution.
 664          * Note that contiguous mappings cannot be remapped in this way,
 665          * so we should avoid them here.
 666          */
 667         __map_memblock(pgdp, kernel_start, kernel_end,
 668                        PAGE_KERNEL, NO_CONT_MAPPINGS);
 669         memblock_clear_nomap(kernel_start, kernel_end - kernel_start);
 670         arm64_kfence_map_pool(early_kfence_pool, pgdp);
 671 }
 672
 673 void mark_rodata_ro(void)
 674 {
 675         unsigned long section_size;
 676
 677         /*
 678          * mark .rodata as read only. Use __init_begin rather than __end_rodata
 679          * to cover NOTES and EXCEPTION_TABLE.
 680          */
 681         section_size = (unsigned long)__init_begin - (unsigned long)__start_rodata;
 682         WRITE_ONCE(rodata_is_rw, false);
 683         update_mapping_prot(__pa_symbol(__start_rodata), (unsigned long)__start_rodata,
 684                             section_size, PAGE_KERNEL_RO);
 685 }
 686
 687 static void __init declare_vma(struct vm_struct *vma,
 688                                void *va_start, void *va_end,
 689                                unsigned long vm_flags)
 690 {
 691         phys_addr_t pa_start = __pa_symbol(va_start);
 692         unsigned long size = va_end - va_start;
 693
 694         BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(pa_start));
 695         BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(size));
 696
 697         if (!(vm_flags & VM_NO_GUARD))
 698                 size += PAGE_SIZE;
 699
 700         vma->addr       = va_start;
 701         vma->phys_addr  = pa_start;
 702         vma->size       = size;
 703         vma->flags      = VM_MAP | vm_flags;
 704         vma->caller     = __builtin_return_address(0);
 705
 706         vm_area_add_early(vma);
 707 }
 708
 709 #ifdef CONFIG_UNMAP_KERNEL_AT_EL0
 710 static pgprot_t kernel_exec_prot(void)
 711 {
 712         return rodata_enabled ? PAGE_KERNEL_ROX : PAGE_KERNEL_EXEC;
 713 }
 714
 715 static int __init map_entry_trampoline(void)
 716 {
 717         int i;
 718
 719         if (!arm64_kernel_unmapped_at_el0())
 720                 return 0;
 721
 722         pgprot_t prot = kernel_exec_prot();
 723         phys_addr_t pa_start = __pa_symbol(__entry_tramp_text_start);
 724
 725         /* The trampoline is always mapped and can therefore be global */
 726         pgprot_val(prot) &= ~PTE_NG;
 727
 728         /* Map only the text into the trampoline page table */
 729         memset(tramp_pg_dir, 0, PGD_SIZE);
 730         __create_pgd_mapping(tramp_pg_dir, pa_start, TRAMP_VALIAS,
 731                              entry_tramp_text_size(), prot,
 732                              __pgd_pgtable_alloc, NO_BLOCK_MAPPINGS);
 733
 734         /* Map both the text and data into the kernel page table */
 735         for (i = 0; i < DIV_ROUND_UP(entry_tramp_text_size(), PAGE_SIZE); i++)
 736                 __set_fixmap(FIX_ENTRY_TRAMP_TEXT1 - i,
 737                              pa_start + i * PAGE_SIZE, prot);
 738
 739         if (IS_ENABLED(CONFIG_RELOCATABLE))
 740                 __set_fixmap(FIX_ENTRY_TRAMP_TEXT1 - i,
 741                              pa_start + i * PAGE_SIZE, PAGE_KERNEL_RO);
 742
 743         return 0;
 744 }
 745 core_initcall(map_entry_trampoline);
 746 #endif
 747
 748 /*
 749  * Declare the VMA areas for the kernel
 750  */
 751 static void __init declare_kernel_vmas(void)
 752 {
 753         static struct vm_struct vmlinux_seg[KERNEL_SEGMENT_COUNT];
 754
 755         declare_vma(&vmlinux_seg[0], _stext, _etext, VM_NO_GUARD);
 756         declare_vma(&vmlinux_seg[1], __start_rodata, __inittext_begin, VM_NO_GUARD);
 757         declare_vma(&vmlinux_seg[2], __inittext_begin, __inittext_end, VM_NO_GUARD);
 758         declare_vma(&vmlinux_seg[3], __initdata_begin, __initdata_end, VM_NO_GUARD);
 759         declare_vma(&vmlinux_seg[4], _data, _end, 0);
 760 }
 761
 762 void __pi_map_range(u64 *pgd, u64 start, u64 end, u64 pa, pgprot_t prot,
 763                     int level, pte_t *tbl, bool may_use_cont, u64 va_offset);
 764
 765 static u8 idmap_ptes[IDMAP_LEVELS - 1][PAGE_SIZE] __aligned(PAGE_SIZE) __ro_after_init,
 766           kpti_ptes[IDMAP_LEVELS - 1][PAGE_SIZE] __aligned(PAGE_SIZE) __ro_after_init;
 767
 768 static void __init create_idmap(void)
 769 {
 770         u64 start = __pa_symbol(__idmap_text_start);
 771         u64 end   = __pa_symbol(__idmap_text_end);
 772         u64 ptep  = __pa_symbol(idmap_ptes);
 773
 774         __pi_map_range(&ptep, start, end, start, PAGE_KERNEL_ROX,
 775                        IDMAP_ROOT_LEVEL, (pte_t *)idmap_pg_dir, false,
 776                        __phys_to_virt(ptep) - ptep);
 777
 778         if (IS_ENABLED(CONFIG_UNMAP_KERNEL_AT_EL0) && !arm64_use_ng_mappings) {
 779                 extern u32 __idmap_kpti_flag;
 780                 u64 pa = __pa_symbol(&__idmap_kpti_flag);
 781
 782                 /*
 783                  * The KPTI G-to-nG conversion code needs a read-write mapping
 784                  * of its synchronization flag in the ID map.
 785                  */
 786                 ptep = __pa_symbol(kpti_ptes);
 787                 __pi_map_range(&ptep, pa, pa + sizeof(u32), pa, PAGE_KERNEL,
 788                                IDMAP_ROOT_LEVEL, (pte_t *)idmap_pg_dir, false,
 789                                __phys_to_virt(ptep) - ptep);
 790         }
 791 }
 792
 793 void __init paging_init(void)
 794 {
 795         map_mem(swapper_pg_dir);
 796
 797         memblock_allow_resize();
 798
 799         create_idmap();
 800         declare_kernel_vmas();
 801 }
 802
 803 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
 804 static void free_hotplug_page_range(struct page *page, size_t size,
 805                                     struct vmem_altmap *altmap)
 806 {
 807         if (altmap) {
 808                 vmem_altmap_free(altmap, size >> PAGE_SHIFT);
 809         } else {
 810                 WARN_ON(PageReserved(page));
 811                 free_pages((unsigned long)page_address(page), get_order(size));
 812         }
 813 }
 814
 815 static void free_hotplug_pgtable_page(struct page *page)
 816 {
 817         free_hotplug_page_range(page, PAGE_SIZE, NULL);
 818 }
 819
 820 static bool pgtable_range_aligned(unsigned long start, unsigned long end,
 821                                   unsigned long floor, unsigned long ceiling,
 822                                   unsigned long mask)
 823 {
 824         start &= mask;
 825         if (start < floor)
 826                 return false;
 827
 828         if (ceiling) {
 829                 ceiling &= mask;
 830                 if (!ceiling)
 831                         return false;
 832         }
 833
 834         if (end - 1 > ceiling - 1)
 835                 return false;
 836         return true;
 837 }
 838
 839 static void unmap_hotplug_pte_range(pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
 840                                     unsigned long end, bool free_mapped,
 841                                     struct vmem_altmap *altmap)
 842 {
 843         pte_t *ptep, pte;
 844
 845         do {
 846                 ptep = pte_offset_kernel(pmdp, addr);
 847                 pte = __ptep_get(ptep);
 848                 if (pte_none(pte))
 849                         continue;
 850
 851                 WARN_ON(!pte_present(pte));
 852                 __pte_clear(&init_mm, addr, ptep);
 853                 flush_tlb_kernel_range(addr, addr + PAGE_SIZE);
 854                 if (free_mapped)
 855                         free_hotplug_page_range(pte_page(pte),
 856                                                 PAGE_SIZE, altmap);
 857         } while (addr += PAGE_SIZE, addr < end);
 858 }
 859
 860 static void unmap_hotplug_pmd_range(pud_t *pudp, unsigned long addr,
 861                                     unsigned long end, bool free_mapped,
 862                                     struct vmem_altmap *altmap)
 863 {
 864         unsigned long next;
 865         pmd_t *pmdp, pmd;
 866
 867         do {
 868                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 869                 pmdp = pmd_offset(pudp, addr);
 870                 pmd = READ_ONCE(*pmdp);
 871                 if (pmd_none(pmd))
 872                         continue;
 873
 874                 WARN_ON(!pmd_present(pmd));
 875                 if (pmd_sect(pmd)) {
 876                         pmd_clear(pmdp);
 877
 878                         /*
 879                          * One TLBI should be sufficient here as the PMD_SIZE
 880                          * range is mapped with a single block entry.
 881                          */
 882                         flush_tlb_kernel_range(addr, addr + PAGE_SIZE);
 883                         if (free_mapped)
 884                                 free_hotplug_page_range(pmd_page(pmd),
 885                                                         PMD_SIZE, altmap);
 886                         continue;
 887                 }
 888                 WARN_ON(!pmd_table(pmd));
 889                 unmap_hotplug_pte_range(pmdp, addr, next, free_mapped, altmap);
 890         } while (addr = next, addr < end);
 891 }
 892
 893 static void unmap_hotplug_pud_range(p4d_t *p4dp, unsigned long addr,
 894                                     unsigned long end, bool free_mapped,
 895                                     struct vmem_altmap *altmap)
 896 {
 897         unsigned long next;
 898         pud_t *pudp, pud;
 899
 900         do {
 901                 next = pud_addr_end(addr, end);
 902                 pudp = pud_offset(p4dp, addr);
 903                 pud = READ_ONCE(*pudp);
 904                 if (pud_none(pud))
 905                         continue;
 906
 907                 WARN_ON(!pud_present(pud));
 908                 if (pud_sect(pud)) {
 909                         pud_clear(pudp);
 910
 911                         /*
 912                          * One TLBI should be sufficient here as the PUD_SIZE
 913                          * range is mapped with a single block entry.
 914                          */
 915                         flush_tlb_kernel_range(addr, addr + PAGE_SIZE);
 916                         if (free_mapped)
 917                                 free_hotplug_page_range(pud_page(pud),
 918                                                         PUD_SIZE, altmap);
 919                         continue;
 920                 }
 921                 WARN_ON(!pud_table(pud));
 922                 unmap_hotplug_pmd_range(pudp, addr, next, free_mapped, altmap);
 923         } while (addr = next, addr < end);
 924 }
 925
 926 static void unmap_hotplug_p4d_range(pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
 927                                     unsigned long end, bool free_mapped,
 928                                     struct vmem_altmap *altmap)
 929 {
 930         unsigned long next;
 931         p4d_t *p4dp, p4d;
 932
 933         do {
 934                 next = p4d_addr_end(addr, end);
 935                 p4dp = p4d_offset(pgdp, addr);
 936                 p4d = READ_ONCE(*p4dp);
 937                 if (p4d_none(p4d))
 938                         continue;
 939
 940                 WARN_ON(!p4d_present(p4d));
 941                 unmap_hotplug_pud_range(p4dp, addr, next, free_mapped, altmap);
 942         } while (addr = next, addr < end);
 943 }
 944
 945 static void unmap_hotplug_range(unsigned long addr, unsigned long end,
 946                                 bool free_mapped, struct vmem_altmap *altmap)
 947 {
 948         unsigned long next;
 949         pgd_t *pgdp, pgd;
 950
 951         /*
 952          * altmap can only be used as vmemmap mapping backing memory.
 953          * In case the backing memory itself is not being freed, then
 954          * altmap is irrelevant. Warn about this inconsistency when
 955          * encountered.
 956          */
 957         WARN_ON(!free_mapped && altmap);
 958
 959         do {
 960                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 961                 pgdp = pgd_offset_k(addr);
 962                 pgd = READ_ONCE(*pgdp);
 963                 if (pgd_none(pgd))
 964                         continue;
 965
 966                 WARN_ON(!pgd_present(pgd));
 967                 unmap_hotplug_p4d_range(pgdp, addr, next, free_mapped, altmap);
 968         } while (addr = next, addr < end);
 969 }
 970
 971 static void free_empty_pte_table(pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
 972                                  unsigned long end, unsigned long floor,
 973                                  unsigned long ceiling)
 974 {
 975         pte_t *ptep, pte;
 976         unsigned long i, start = addr;
 977
 978         do {
 979                 ptep = pte_offset_kernel(pmdp, addr);
 980                 pte = __ptep_get(ptep);
 981
 982                 /*
 983                  * This is just a sanity check here which verifies that
 984                  * pte clearing has been done by earlier unmap loops.
 985                  */
 986                 WARN_ON(!pte_none(pte));
 987         } while (addr += PAGE_SIZE, addr < end);
 988
 989         if (!pgtable_range_aligned(start, end, floor, ceiling, PMD_MASK))
 990                 return;
 991
 992         /*
 993          * Check whether we can free the pte page if the rest of the
 994          * entries are empty. Overlap with other regions have been
 995          * handled by the floor/ceiling check.
 996          */
 997         ptep = pte_offset_kernel(pmdp, 0UL);
 998         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++) {
 999                 if (!pte_none(__ptep_get(&ptep[i])))
1000                         return;
1001         }
1002
1003         pmd_clear(pmdp);
1004         __flush_tlb_kernel_pgtable(start);
1005         free_hotplug_pgtable_page(virt_to_page(ptep));
1006 }
1007
1008 static void free_empty_pmd_table(pud_t *pudp, unsigned long addr,
1009                                  unsigned long end, unsigned long floor,
1010                                  unsigned long ceiling)
1011 {
1012         pmd_t *pmdp, pmd;
1013         unsigned long i, next, start = addr;
1014
1015         do {
1016                 next = pmd_addr_end(addr, end);
1017                 pmdp = pmd_offset(pudp, addr);
1018                 pmd = READ_ONCE(*pmdp);
1019                 if (pmd_none(pmd))
1020                         continue;
1021
1022                 WARN_ON(!pmd_present(pmd) || !pmd_table(pmd) || pmd_sect(pmd));
1023                 free_empty_pte_table(pmdp, addr, next, floor, ceiling);
1024         } while (addr = next, addr < end);
1025
1026         if (CONFIG_PGTABLE_LEVELS <= 2)
1027                 return;
1028
1029         if (!pgtable_range_aligned(start, end, floor, ceiling, PUD_MASK))
1030                 return;
1031
1032         /*
1033          * Check whether we can free the pmd page if the rest of the
1034          * entries are empty. Overlap with other regions have been
1035          * handled by the floor/ceiling check.
1036          */
1037         pmdp = pmd_offset(pudp, 0UL);
1038         for (i = 0; i < PTRS_PER_PMD; i++) {
1039                 if (!pmd_none(READ_ONCE(pmdp[i])))
1040                         return;
1041         }
1042
1043         pud_clear(pudp);
1044         __flush_tlb_kernel_pgtable(start);
1045         free_hotplug_pgtable_page(virt_to_page(pmdp));
1046 }
1047
1048 static void free_empty_pud_table(p4d_t *p4dp, unsigned long addr,
1049                                  unsigned long end, unsigned long floor,
1050                                  unsigned long ceiling)
1051 {
1052         pud_t *pudp, pud;
1053         unsigned long i, next, start = addr;
1054
1055         do {
1056                 next = pud_addr_end(addr, end);
1057                 pudp = pud_offset(p4dp, addr);
1058                 pud = READ_ONCE(*pudp);
1059                 if (pud_none(pud))
1060                         continue;
1061
1062                 WARN_ON(!pud_present(pud) || !pud_table(pud) || pud_sect(pud));
1063                 free_empty_pmd_table(pudp, addr, next, floor, ceiling);
1064         } while (addr = next, addr < end);
1065
1066         if (!pgtable_l4_enabled())
1067                 return;
1068
1069         if (!pgtable_range_aligned(start, end, floor, ceiling, P4D_MASK))
1070                 return;
1071
1072         /*
1073          * Check whether we can free the pud page if the rest of the
1074          * entries are empty. Overlap with other regions have been
1075          * handled by the floor/ceiling check.
1076          */
1077         pudp = pud_offset(p4dp, 0UL);
1078         for (i = 0; i < PTRS_PER_PUD; i++) {
1079                 if (!pud_none(READ_ONCE(pudp[i])))
1080                         return;
1081         }
1082
1083         p4d_clear(p4dp);
1084         __flush_tlb_kernel_pgtable(start);
1085         free_hotplug_pgtable_page(virt_to_page(pudp));
1086 }
1087
1088 static void free_empty_p4d_table(pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
1089                                  unsigned long end, unsigned long floor,
1090                                  unsigned long ceiling)
1091 {
1092         p4d_t *p4dp, p4d;
1093         unsigned long i, next, start = addr;
1094
1095         do {
1096                 next = p4d_addr_end(addr, end);
1097                 p4dp = p4d_offset(pgdp, addr);
1098                 p4d = READ_ONCE(*p4dp);
1099                 if (p4d_none(p4d))
1100                         continue;
1101
1102                 WARN_ON(!p4d_present(p4d));
1103                 free_empty_pud_table(p4dp, addr, next, floor, ceiling);
1104         } while (addr = next, addr < end);
1105
1106         if (!pgtable_l5_enabled())
1107                 return;
1108
1109         if (!pgtable_range_aligned(start, end, floor, ceiling, PGDIR_MASK))
1110                 return;
1111
1112         /*
1113          * Check whether we can free the p4d page if the rest of the
1114          * entries are empty. Overlap with other regions have been
1115          * handled by the floor/ceiling check.
1116          */
1117         p4dp = p4d_offset(pgdp, 0UL);
1118         for (i = 0; i < PTRS_PER_P4D; i++) {
1119                 if (!p4d_none(READ_ONCE(p4dp[i])))
1120                         return;
1121         }
1122
1123         pgd_clear(pgdp);
1124         __flush_tlb_kernel_pgtable(start);
1125         free_hotplug_pgtable_page(virt_to_page(p4dp));
1126 }
1127
1128 static void free_empty_tables(unsigned long addr, unsigned long end,
1129                               unsigned long floor, unsigned long ceiling)
1130 {
1131         unsigned long next;
1132         pgd_t *pgdp, pgd;
1133
1134         do {
1135                 next = pgd_addr_end(addr, end);
1136                 pgdp = pgd_offset_k(addr);
1137                 pgd = READ_ONCE(*pgdp);
1138                 if (pgd_none(pgd))
1139                         continue;
1140
1141                 WARN_ON(!pgd_present(pgd));
1142                 free_empty_p4d_table(pgdp, addr, next, floor, ceiling);
1143         } while (addr = next, addr < end);
1144 }
1145 #endif
1146
1147 void __meminit vmemmap_set_pmd(pmd_t *pmdp, void *p, int node,
1148                                unsigned long addr, unsigned long next)
1149 {
1150         pmd_set_huge(pmdp, __pa(p), __pgprot(PROT_SECT_NORMAL));
1151 }
1152
1153 int __meminit vmemmap_check_pmd(pmd_t *pmdp, int node,
1154                                 unsigned long addr, unsigned long next)
1155 {
1156         vmemmap_verify((pte_t *)pmdp, node, addr, next);
1157         return 1;
1158 }
1159
1160 int __meminit vmemmap_populate(unsigned long start, unsigned long end, int node,
1161                 struct vmem_altmap *altmap)
1162 {
1163         WARN_ON((start < VMEMMAP_START) || (end > VMEMMAP_END));
1164
1165         if (!IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_4K_PAGES))
1166                 return vmemmap_populate_basepages(start, end, node, altmap);
1167         else
1168                 return vmemmap_populate_hugepages(start, end, node, altmap);
1169 }
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 int pud_set_huge(pud_t *pudp, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
1183 {
1184         pud_t new_pud = pfn_pud(__phys_to_pfn(phys), mk_pud_sect_prot(prot));
1185
1186         /* Only allow permission changes for now */
1187         if (!pgattr_change_is_safe(READ_ONCE(pud_val(*pudp)),
1188                                    pud_val(new_pud)))
1189                 return 0;
1190
1191         VM_BUG_ON(phys & ~PUD_MASK);
1192         set_pud(pudp, new_pud);
1193         return 1;
1194 }
1195
1196 int pmd_set_huge(pmd_t *pmdp, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
1197 {
1198         pmd_t new_pmd = pfn_pmd(__phys_to_pfn(phys), mk_pmd_sect_prot(prot));
1199
1200         /* Only allow permission changes for now */
1201         if (!pgattr_change_is_safe(READ_ONCE(pmd_val(*pmdp)),
1202                                    pmd_val(new_pmd)))
1203                 return 0;
1204
1205         VM_BUG_ON(phys & ~PMD_MASK);
1206         set_pmd(pmdp, new_pmd);
1207         return 1;
1208 }
1209
1210 #ifndef __PAGETABLE_P4D_FOLDED
1211 void p4d_clear_huge(p4d_t *p4dp)
1212 {
1213 }
1214 #endif
1215
1216 int pud_clear_huge(pud_t *pudp)
1217 {
1218         if (!pud_sect(READ_ONCE(*pudp)))
1219                 return 0;
1220         pud_clear(pudp);
1221         return 1;
1222 }
1223
1224 int pmd_clear_huge(pmd_t *pmdp)
1225 {
1226         if (!pmd_sect(READ_ONCE(*pmdp)))
1227                 return 0;
1228         pmd_clear(pmdp);
1229         return 1;
1230 }
1231
1232 int pmd_free_pte_page(pmd_t *pmdp, unsigned long addr)
1233 {
1234         pte_t *table;
1235         pmd_t pmd;
1236
1237         pmd = READ_ONCE(*pmdp);
1238
1239         if (!pmd_table(pmd)) {
1240                 VM_WARN_ON(1);
1241                 return 1;
1242         }
1243
1244         table = pte_offset_kernel(pmdp, addr);
1245         pmd_clear(pmdp);
1246         __flush_tlb_kernel_pgtable(addr);
1247         pte_free_kernel(NULL, table);
1248         return 1;
1249 }
1250
1251 int pud_free_pmd_page(pud_t *pudp, unsigned long addr)
1252 {
1253         pmd_t *table;
1254         pmd_t *pmdp;
1255         pud_t pud;
1256         unsigned long next, end;
1257
1258         pud = READ_ONCE(*pudp);
1259
1260         if (!pud_table(pud)) {
1261                 VM_WARN_ON(1);
1262                 return 1;
1263         }
1264
1265         table = pmd_offset(pudp, addr);
1266         pmdp = table;
1267         next = addr;
1268         end = addr + PUD_SIZE;
1269         do {
1270                 pmd_free_pte_page(pmdp, next);
1271         } while (pmdp++, next += PMD_SIZE, next != end);
1272
1273         pud_clear(pudp);
1274         __flush_tlb_kernel_pgtable(addr);
1275         pmd_free(NULL, table);
1276         return 1;
1277 }
1278
1279 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1280 static void __remove_pgd_mapping(pgd_t *pgdir, unsigned long start, u64 size)
1281 {
1282         unsigned long end = start + size;
1283
1284         WARN_ON(pgdir != init_mm.pgd);
1285         WARN_ON((start < PAGE_OFFSET) || (end > PAGE_END));
1286
1287         unmap_hotplug_range(start, end, false, NULL);
1288         free_empty_tables(start, end, PAGE_OFFSET, PAGE_END);
1289 }
1290
1291 struct range arch_get_mappable_range(void)
1292 {
1293         struct range mhp_range;
1294         u64 start_linear_pa = __pa(_PAGE_OFFSET(vabits_actual));
1295         u64 end_linear_pa = __pa(PAGE_END - 1);
1296
1297         if (IS_ENABLED(CONFIG_RANDOMIZE_BASE)) {
1298                 /*
1299                  * Check for a wrap, it is possible because of randomized linear
1300                  * mapping the start physical address is actually bigger than
1301                  * the end physical address. In this case set start to zero
1302                  * because [0, end_linear_pa] range must still be able to cover
1303                  * all addressable physical addresses.
1304                  */
1305                 if (start_linear_pa > end_linear_pa)
1306                         start_linear_pa = 0;
1307         }
1308
1309         WARN_ON(start_linear_pa > end_linear_pa);
1310
1311         /*
1312          * Linear mapping region is the range [PAGE_OFFSET..(PAGE_END - 1)]
1313          * accommodating both its ends but excluding PAGE_END. Max physical
1314          * range which can be mapped inside this linear mapping range, must
1315          * also be derived from its end points.
1316          */
1317         mhp_range.start = start_linear_pa;
1318         mhp_range.end =  end_linear_pa;
1319
1320         return mhp_range;
1321 }
1322
1323 int arch_add_memory(int nid, u64 start, u64 size,
1324                     struct mhp_params *params)
1325 {
1326         int ret, flags = NO_EXEC_MAPPINGS;
1327
1328         VM_BUG_ON(!mhp_range_allowed(start, size, true));
1329
1330         if (can_set_direct_map())
1331                 flags |= NO_BLOCK_MAPPINGS | NO_CONT_MAPPINGS;
1332
1333         __create_pgd_mapping(swapper_pg_dir, start, __phys_to_virt(start),
1334                              size, params->pgprot, __pgd_pgtable_alloc,
1335                              flags);
1336
1337         memblock_clear_nomap(start, size);
1338
1339         ret = __add_pages(nid, start >> PAGE_SHIFT, size >> PAGE_SHIFT,
1340                            params);
1341         if (ret)
1342                 __remove_pgd_mapping(swapper_pg_dir,
1343                                      __phys_to_virt(start), size);
1344         else {
1345                 max_pfn = PFN_UP(start + size);
1346                 max_low_pfn = max_pfn;
1347         }
1348
1349         return ret;
1350 }
1351
1352 void arch_remove_memory(u64 start, u64 size, struct vmem_altmap *altmap)
1353 {
1354         unsigned long start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
1355         unsigned long nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
1356
1357         __remove_pages(start_pfn, nr_pages, altmap);
1358         __remove_pgd_mapping(swapper_pg_dir, __phys_to_virt(start), size);
1359 }
1360
1361 /*
1362  * This memory hotplug notifier helps prevent boot memory from being
1363  * inadvertently removed as it blocks pfn range offlining process in
1364  * __offline_pages(). Hence this prevents both offlining as well as
1365  * removal process for boot memory which is initially always online.
1366  * In future if and when boot memory could be removed, this notifier
1367  * should be dropped and free_hotplug_page_range() should handle any
1368  * reserved pages allocated during boot.
1369  */
1370 static int prevent_bootmem_remove_notifier(struct notifier_block *nb,
1371                                            unsigned long action, void *data)
1372 {
1373         struct mem_section *ms;
1374         struct memory_notify *arg = data;
1375         unsigned long end_pfn = arg->start_pfn + arg->nr_pages;
1376         unsigned long pfn = arg->start_pfn;
1377
1378         if ((action != MEM_GOING_OFFLINE) && (action != MEM_OFFLINE))
1379                 return NOTIFY_OK;
1380
1381         for (; pfn < end_pfn; pfn += PAGES_PER_SECTION) {
1382                 unsigned long start = PFN_PHYS(pfn);
1383                 unsigned long end = start + (1UL << PA_SECTION_SHIFT);
1384
1385                 ms = __pfn_to_section(pfn);
1386                 if (!early_section(ms))
1387                         continue;
1388
1389                 if (action == MEM_GOING_OFFLINE) {
1390                         /*
1391                          * Boot memory removal is not supported. Prevent
1392                          * it via blocking any attempted offline request
1393                          * for the boot memory and just report it.
1394                          */
1395                         pr_warn("Boot memory [%lx %lx] offlining attempted\n", start, end);
1396                         return NOTIFY_BAD;
1397                 } else if (action == MEM_OFFLINE) {
1398                         /*
1399                          * This should have never happened. Boot memory
1400                          * offlining should have been prevented by this
1401                          * very notifier. Probably some memory removal
1402                          * procedure might have changed which would then
1403                          * require further debug.
1404                          */
1405                         pr_err("Boot memory [%lx %lx] offlined\n", start, end);
1406
1407                         /*
1408                          * Core memory hotplug does not process a return
1409                          * code from the notifier for MEM_OFFLINE events.
1410                          * The error condition has been reported. Return
1411                          * from here as if ignored.
1412                          */
1413                         return NOTIFY_DONE;
1414                 }
1415         }
1416         return NOTIFY_OK;
1417 }
1418
1419 static struct notifier_block prevent_bootmem_remove_nb = {
1420         .notifier_call = prevent_bootmem_remove_notifier,
1421 };
1422
1423 /*
1424  * This ensures that boot memory sections on the platform are online
1425  * from early boot. Memory sections could not be prevented from being
1426  * offlined, unless for some reason they are not online to begin with.
1427  * This helps validate the basic assumption on which the above memory
1428  * event notifier works to prevent boot memory section offlining and
1429  * its possible removal.
1430  */
1431 static void validate_bootmem_online(void)
1432 {
1433         phys_addr_t start, end, addr;
1434         struct mem_section *ms;
1435         u64 i;
1436
1437         /*
1438          * Scanning across all memblock might be expensive
1439          * on some big memory systems. Hence enable this
1440          * validation only with DEBUG_VM.
1441          */
1442         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM))
1443                 return;
1444
1445         for_each_mem_range(i, &start, &end) {
1446                 for (addr = start; addr < end; addr += (1UL << PA_SECTION_SHIFT)) {
1447                         ms = __pfn_to_section(PHYS_PFN(addr));
1448
1449                         /*
1450                          * All memory ranges in the system at this point
1451                          * should have been marked as early sections.
1452                          */
1453                         WARN_ON(!early_section(ms));
1454
1455                         /*
1456                          * Memory notifier mechanism here to prevent boot
1457                          * memory offlining depends on the fact that each
1458                          * early section memory on the system is initially
1459                          * online. Otherwise a given memory section which
1460                          * is already offline will be overlooked and can
1461                          * be removed completely. Call out such sections.
1462                          */
1463                         if (!online_section(ms))
1464                                 pr_err("Boot memory [%llx %llx] is offline, can be removed\n",
1465                                         addr, addr + (1UL << PA_SECTION_SHIFT));
1466                 }
1467         }
1468 }
1469
1470 static int __init prevent_bootmem_remove_init(void)
1471 {
1472         int ret = 0;
1473
1474         if (!IS_ENABLED(CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE))
1475                 return ret;
1476
1477         validate_bootmem_online();
1478         ret = register_memory_notifier(&prevent_bootmem_remove_nb);
1479         if (ret)
1480                 pr_err("%s: Notifier registration failed %d\n", __func__, ret);
1481
1482         return ret;
1483 }
1484 early_initcall(prevent_bootmem_remove_init);
1485 #endif
1486
1487 pte_t ptep_modify_prot_start(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr, pte_t *ptep)
1488 {
1489         if (alternative_has_cap_unlikely(ARM64_WORKAROUND_2645198)) {
1490                 /*
1491                  * Break-before-make (BBM) is required for all user space mappings
1492                  * when the permission changes from executable to non-executable
1493                  * in cases where cpu is affected with errata #2645198.
1494                  */
1495                 if (pte_user_exec(ptep_get(ptep)))
1496                         return ptep_clear_flush(vma, addr, ptep);
1497         }
1498         return ptep_get_and_clear(vma->vm_mm, addr, ptep);
1499 }
1500
1501 void ptep_modify_prot_commit(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr, pte_t *ptep,
1502                              pte_t old_pte, pte_t pte)
1503 {
1504         set_pte_at(vma->vm_mm, addr, ptep, pte);
1505 }
1506
1507 /*
1508  * Atomically replaces the active TTBR1_EL1 PGD with a new VA-compatible PGD,
1509  * avoiding the possibility of conflicting TLB entries being allocated.
1510  */
1511 void __cpu_replace_ttbr1(pgd_t *pgdp, bool cnp)
1512 {
1513         typedef void (ttbr_replace_func)(phys_addr_t);
1514         extern ttbr_replace_func idmap_cpu_replace_ttbr1;
1515         ttbr_replace_func *replace_phys;
1516         unsigned long daif;
1517
1518         /* phys_to_ttbr() zeros lower 2 bits of ttbr with 52-bit PA */
1519         phys_addr_t ttbr1 = phys_to_ttbr(virt_to_phys(pgdp));
1520
1521         if (cnp)
1522                 ttbr1 |= TTBR_CNP_BIT;
1523
1524         replace_phys = (void *)__pa_symbol(idmap_cpu_replace_ttbr1);
1525
1526         cpu_install_idmap();
1527
1528         /*
1529          * We really don't want to take *any* exceptions while TTBR1 is
1530          * in the process of being replaced so mask everything.
1531          */
1532         daif = local_daif_save();
1533         replace_phys(ttbr1);
1534         local_daif_restore(daif);
1535
1536         cpu_uninstall_idmap();
1537 }