arch/ia64/mm/init.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  * Initialize MMU support.
   4  *
   5  * Copyright (C) 1998-2003 Hewlett-Packard Co
   6  *      David Mosberger-Tang <davidm@hpl.hp.com>
   7  */
   8 #include <linux/kernel.h>
   9 #include <linux/init.h>
  10
  11 #include <linux/dma-map-ops.h>
  12 #include <linux/dmar.h>
  13 #include <linux/efi.h>
  14 #include <linux/elf.h>
  15 #include <linux/memblock.h>
  16 #include <linux/mm.h>
  17 #include <linux/sched/signal.h>
  18 #include <linux/mmzone.h>
  19 #include <linux/module.h>
  20 #include <linux/personality.h>
  21 #include <linux/reboot.h>
  22 #include <linux/slab.h>
  23 #include <linux/swap.h>
  24 #include <linux/proc_fs.h>
  25 #include <linux/bitops.h>
  26 #include <linux/kexec.h>
  27 #include <linux/swiotlb.h>
  28
  29 #include <asm/dma.h>
  30 #include <asm/efi.h>
  31 #include <asm/io.h>
  32 #include <asm/numa.h>
  33 #include <asm/patch.h>
  34 #include <asm/pgalloc.h>
  35 #include <asm/sal.h>
  36 #include <asm/sections.h>
  37 #include <asm/tlb.h>
  38 #include <linux/uaccess.h>
  39 #include <asm/unistd.h>
  40 #include <asm/mca.h>
  41
  42 extern void ia64_tlb_init (void);
  43
  44 unsigned long MAX_DMA_ADDRESS = PAGE_OFFSET + 0x100000000UL;
  45
  46 struct page *zero_page_memmap_ptr;      /* map entry for zero page */
  47 EXPORT_SYMBOL(zero_page_memmap_ptr);
  48
  49 void
  50 __ia64_sync_icache_dcache (pte_t pte)
  51 {
  52         unsigned long addr;
  53         struct page *page;
  54
  55         page = pte_page(pte);
  56         addr = (unsigned long) page_address(page);
  57
  58         if (test_bit(PG_arch_1, &page->flags))
  59                 return;                         /* i-cache is already coherent with d-cache */
  60
  61         flush_icache_range(addr, addr + page_size(page));
  62         set_bit(PG_arch_1, &page->flags);       /* mark page as clean */
  63 }
  64
  65 /*
  66  * Since DMA is i-cache coherent, any (complete) pages that were written via
  67  * DMA can be marked as "clean" so that lazy_mmu_prot_update() doesn't have to
  68  * flush them when they get mapped into an executable vm-area.
  69  */
  70 void arch_dma_mark_clean(phys_addr_t paddr, size_t size)
  71 {
  72         unsigned long pfn = PHYS_PFN(paddr);
  73
  74         do {
  75                 set_bit(PG_arch_1, &pfn_to_page(pfn)->flags);
  76         } while (++pfn <= PHYS_PFN(paddr + size - 1));
  77 }
  78
  79 inline void
  80 ia64_set_rbs_bot (void)
  81 {
  82         unsigned long stack_size = rlimit_max(RLIMIT_STACK) & -16;
  83
  84         if (stack_size > MAX_USER_STACK_SIZE)
  85                 stack_size = MAX_USER_STACK_SIZE;
  86         current->thread.rbs_bot = PAGE_ALIGN(current->mm->start_stack - stack_size);
  87 }
  88
  89 /*
  90  * This performs some platform-dependent address space initialization.
  91  * On IA-64, we want to setup the VM area for the register backing
  92  * store (which grows upwards) and install the gateway page which is
  93  * used for signal trampolines, etc.
  94  */
  95 void
  96 ia64_init_addr_space (void)
  97 {
  98         struct vm_area_struct *vma;
  99
 100         ia64_set_rbs_bot();
 101
 102         /*
 103          * If we're out of memory and kmem_cache_alloc() returns NULL, we simply ignore
 104          * the problem.  When the process attempts to write to the register backing store
 105          * for the first time, it will get a SEGFAULT in this case.
 106          */
 107         vma = vm_area_alloc(current->mm);
 108         if (vma) {
 109                 vma_set_anonymous(vma);
 110                 vma->vm_start = current->thread.rbs_bot & PAGE_MASK;
 111                 vma->vm_end = vma->vm_start + PAGE_SIZE;
 112                 vma->vm_flags = VM_DATA_DEFAULT_FLAGS|VM_GROWSUP|VM_ACCOUNT;
 113                 vma->vm_page_prot = vm_get_page_prot(vma->vm_flags);
 114                 mmap_write_lock(current->mm);
 115                 if (insert_vm_struct(current->mm, vma)) {
 116                         mmap_write_unlock(current->mm);
 117                         vm_area_free(vma);
 118                         return;
 119                 }
 120                 mmap_write_unlock(current->mm);
 121         }
 122
 123         /* map NaT-page at address zero to speed up speculative dereferencing of NULL: */
 124         if (!(current->personality & MMAP_PAGE_ZERO)) {
 125                 vma = vm_area_alloc(current->mm);
 126                 if (vma) {
 127                         vma_set_anonymous(vma);
 128                         vma->vm_end = PAGE_SIZE;
 129                         vma->vm_page_prot = __pgprot(pgprot_val(PAGE_READONLY) | _PAGE_MA_NAT);
 130                         vma->vm_flags = VM_READ | VM_MAYREAD | VM_IO |
 131                                         VM_DONTEXPAND | VM_DONTDUMP;
 132                         mmap_write_lock(current->mm);
 133                         if (insert_vm_struct(current->mm, vma)) {
 134                                 mmap_write_unlock(current->mm);
 135                                 vm_area_free(vma);
 136                                 return;
 137                         }
 138                         mmap_write_unlock(current->mm);
 139                 }
 140         }
 141 }
 142
 143 void
 144 free_initmem (void)
 145 {
 146         free_reserved_area(ia64_imva(__init_begin), ia64_imva(__init_end),
 147                            -1, "unused kernel");
 148 }
 149
 150 void __init
 151 free_initrd_mem (unsigned long start, unsigned long end)
 152 {
 153         /*
 154          * EFI uses 4KB pages while the kernel can use 4KB or bigger.
 155          * Thus EFI and the kernel may have different page sizes. It is
 156          * therefore possible to have the initrd share the same page as
 157          * the end of the kernel (given current setup).
 158          *
 159          * To avoid freeing/using the wrong page (kernel sized) we:
 160          *      - align up the beginning of initrd
 161          *      - align down the end of initrd
 162          *
 163          *  |             |
 164          *  |=============| a000
 165          *  |             |
 166          *  |             |
 167          *  |             | 9000
 168          *  |/////////////|
 169          *  |/////////////|
 170          *  |=============| 8000
 171          *  |///INITRD////|
 172          *  |/////////////|
 173          *  |/////////////| 7000
 174          *  |             |
 175          *  |KKKKKKKKKKKKK|
 176          *  |=============| 6000
 177          *  |KKKKKKKKKKKKK|
 178          *  |KKKKKKKKKKKKK|
 179          *  K=kernel using 8KB pages
 180          *
 181          * In this example, we must free page 8000 ONLY. So we must align up
 182          * initrd_start and keep initrd_end as is.
 183          */
 184         start = PAGE_ALIGN(start);
 185         end = end & PAGE_MASK;
 186
 187         if (start < end)
 188                 printk(KERN_INFO "Freeing initrd memory: %ldkB freed\n", (end - start) >> 10);
 189
 190         for (; start < end; start += PAGE_SIZE) {
 191                 if (!virt_addr_valid(start))
 192                         continue;
 193                 free_reserved_page(virt_to_page(start));
 194         }
 195 }
 196
 197 /*
 198  * This installs a clean page in the kernel's page table.
 199  */
 200 static struct page * __init
 201 put_kernel_page (struct page *page, unsigned long address, pgprot_t pgprot)
 202 {
 203         pgd_t *pgd;
 204         p4d_t *p4d;
 205         pud_t *pud;
 206         pmd_t *pmd;
 207         pte_t *pte;
 208
 209         pgd = pgd_offset_k(address);            /* note: this is NOT pgd_offset()! */
 210
 211         {
 212                 p4d = p4d_alloc(&init_mm, pgd, address);
 213                 if (!p4d)
 214                         goto out;
 215                 pud = pud_alloc(&init_mm, p4d, address);
 216                 if (!pud)
 217                         goto out;
 218                 pmd = pmd_alloc(&init_mm, pud, address);
 219                 if (!pmd)
 220                         goto out;
 221                 pte = pte_alloc_kernel(pmd, address);
 222                 if (!pte)
 223                         goto out;
 224                 if (!pte_none(*pte))
 225                         goto out;
 226                 set_pte(pte, mk_pte(page, pgprot));
 227         }
 228   out:
 229         /* no need for flush_tlb */
 230         return page;
 231 }
 232
 233 static void __init
 234 setup_gate (void)
 235 {
 236         struct page *page;
 237
 238         /*
 239          * Map the gate page twice: once read-only to export the ELF
 240          * headers etc. and once execute-only page to enable
 241          * privilege-promotion via "epc":
 242          */
 243         page = virt_to_page(ia64_imva(__start_gate_section));
 244         put_kernel_page(page, GATE_ADDR, PAGE_READONLY);
 245 #ifdef HAVE_BUGGY_SEGREL
 246         page = virt_to_page(ia64_imva(__start_gate_section + PAGE_SIZE));
 247         put_kernel_page(page, GATE_ADDR + PAGE_SIZE, PAGE_GATE);
 248 #else
 249         put_kernel_page(page, GATE_ADDR + PERCPU_PAGE_SIZE, PAGE_GATE);
 250         /* Fill in the holes (if any) with read-only zero pages: */
 251         {
 252                 unsigned long addr;
 253
 254                 for (addr = GATE_ADDR + PAGE_SIZE;
 255                      addr < GATE_ADDR + PERCPU_PAGE_SIZE;
 256                      addr += PAGE_SIZE)
 257                 {
 258                         put_kernel_page(ZERO_PAGE(0), addr,
 259                                         PAGE_READONLY);
 260                         put_kernel_page(ZERO_PAGE(0), addr + PERCPU_PAGE_SIZE,
 261                                         PAGE_READONLY);
 262                 }
 263         }
 264 #endif
 265         ia64_patch_gate();
 266 }
 267
 268 static struct vm_area_struct gate_vma;
 269
 270 static int __init gate_vma_init(void)
 271 {
 272         vma_init(&gate_vma, NULL);
 273         gate_vma.vm_start = FIXADDR_USER_START;
 274         gate_vma.vm_end = FIXADDR_USER_END;
 275         gate_vma.vm_flags = VM_READ | VM_MAYREAD | VM_EXEC | VM_MAYEXEC;
 276         gate_vma.vm_page_prot = __P101;
 277
 278         return 0;
 279 }
 280 __initcall(gate_vma_init);
 281
 282 struct vm_area_struct *get_gate_vma(struct mm_struct *mm)
 283 {
 284         return &gate_vma;
 285 }
 286
 287 int in_gate_area_no_mm(unsigned long addr)
 288 {
 289         if ((addr >= FIXADDR_USER_START) && (addr < FIXADDR_USER_END))
 290                 return 1;
 291         return 0;
 292 }
 293
 294 int in_gate_area(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
 295 {
 296         return in_gate_area_no_mm(addr);
 297 }
 298
 299 void ia64_mmu_init(void *my_cpu_data)
 300 {
 301         unsigned long pta, impl_va_bits;
 302         extern void tlb_init(void);
 303
 304 #ifdef CONFIG_DISABLE_VHPT
 305 #       define VHPT_ENABLE_BIT  0
 306 #else
 307 #       define VHPT_ENABLE_BIT  1
 308 #endif
 309
 310         /*
 311          * Check if the virtually mapped linear page table (VMLPT) overlaps with a mapped
 312          * address space.  The IA-64 architecture guarantees that at least 50 bits of
 313          * virtual address space are implemented but if we pick a large enough page size
 314          * (e.g., 64KB), the mapped address space is big enough that it will overlap with
 315          * VMLPT.  I assume that once we run on machines big enough to warrant 64KB pages,
 316          * IMPL_VA_MSB will be significantly bigger, so this is unlikely to become a
 317          * problem in practice.  Alternatively, we could truncate the top of the mapped
 318          * address space to not permit mappings that would overlap with the VMLPT.
 319          * --davidm 00/12/06
 320          */
 321 #       define pte_bits                 3
 322 #       define mapped_space_bits        (3*(PAGE_SHIFT - pte_bits) + PAGE_SHIFT)
 323         /*
 324          * The virtual page table has to cover the entire implemented address space within
 325          * a region even though not all of this space may be mappable.  The reason for
 326          * this is that the Access bit and Dirty bit fault handlers perform
 327          * non-speculative accesses to the virtual page table, so the address range of the
 328          * virtual page table itself needs to be covered by virtual page table.
 329          */
 330 #       define vmlpt_bits               (impl_va_bits - PAGE_SHIFT + pte_bits)
 331 #       define POW2(n)                  (1ULL << (n))
 332
 333         impl_va_bits = ffz(~(local_cpu_data->unimpl_va_mask | (7UL << 61)));
 334
 335         if (impl_va_bits < 51 || impl_va_bits > 61)
 336                 panic("CPU has bogus IMPL_VA_MSB value of %lu!\n", impl_va_bits - 1);
 337         /*
 338          * mapped_space_bits - PAGE_SHIFT is the total number of ptes we need,
 339          * which must fit into "vmlpt_bits - pte_bits" slots. Second half of
 340          * the test makes sure that our mapped space doesn't overlap the
 341          * unimplemented hole in the middle of the region.
 342          */
 343         if ((mapped_space_bits - PAGE_SHIFT > vmlpt_bits - pte_bits) ||
 344             (mapped_space_bits > impl_va_bits - 1))
 345                 panic("Cannot build a big enough virtual-linear page table"
 346                       " to cover mapped address space.\n"
 347                       " Try using a smaller page size.\n");
 348
 349
 350         /* place the VMLPT at the end of each page-table mapped region: */
 351         pta = POW2(61) - POW2(vmlpt_bits);
 352
 353         /*
 354          * Set the (virtually mapped linear) page table address.  Bit
 355          * 8 selects between the short and long format, bits 2-7 the
 356          * size of the table, and bit 0 whether the VHPT walker is
 357          * enabled.
 358          */
 359         ia64_set_pta(pta | (0 << 8) | (vmlpt_bits << 2) | VHPT_ENABLE_BIT);
 360
 361         ia64_tlb_init();
 362
 363 #ifdef  CONFIG_HUGETLB_PAGE
 364         ia64_set_rr(HPAGE_REGION_BASE, HPAGE_SHIFT << 2);
 365         ia64_srlz_d();
 366 #endif
 367 }
 368
 369 int __init register_active_ranges(u64 start, u64 len, int nid)
 370 {
 371         u64 end = start + len;
 372
 373 #ifdef CONFIG_KEXEC
 374         if (start > crashk_res.start && start < crashk_res.end)
 375                 start = crashk_res.end;
 376         if (end > crashk_res.start && end < crashk_res.end)
 377                 end = crashk_res.start;
 378 #endif
 379
 380         if (start < end)
 381                 memblock_add_node(__pa(start), end - start, nid);
 382         return 0;
 383 }
 384
 385 int
 386 find_max_min_low_pfn (u64 start, u64 end, void *arg)
 387 {
 388         unsigned long pfn_start, pfn_end;
 389 #ifdef CONFIG_FLATMEM
 390         pfn_start = (PAGE_ALIGN(__pa(start))) >> PAGE_SHIFT;
 391         pfn_end = (PAGE_ALIGN(__pa(end - 1))) >> PAGE_SHIFT;
 392 #else
 393         pfn_start = GRANULEROUNDDOWN(__pa(start)) >> PAGE_SHIFT;
 394         pfn_end = GRANULEROUNDUP(__pa(end - 1)) >> PAGE_SHIFT;
 395 #endif
 396         min_low_pfn = min(min_low_pfn, pfn_start);
 397         max_low_pfn = max(max_low_pfn, pfn_end);
 398         return 0;
 399 }
 400
 401 /*
 402  * Boot command-line option "nolwsys" can be used to disable the use of any light-weight
 403  * system call handler.  When this option is in effect, all fsyscalls will end up bubbling
 404  * down into the kernel and calling the normal (heavy-weight) syscall handler.  This is
 405  * useful for performance testing, but conceivably could also come in handy for debugging
 406  * purposes.
 407  */
 408
 409 static int nolwsys __initdata;
 410
 411 static int __init
 412 nolwsys_setup (char *s)
 413 {
 414         nolwsys = 1;
 415         return 1;
 416 }
 417
 418 __setup("nolwsys", nolwsys_setup);
 419
 420 void __init
 421 mem_init (void)
 422 {
 423         int i;
 424
 425         BUG_ON(PTRS_PER_PGD * sizeof(pgd_t) != PAGE_SIZE);
 426         BUG_ON(PTRS_PER_PMD * sizeof(pmd_t) != PAGE_SIZE);
 427         BUG_ON(PTRS_PER_PTE * sizeof(pte_t) != PAGE_SIZE);
 428
 429         /*
 430          * This needs to be called _after_ the command line has been parsed but
 431          * _before_ any drivers that may need the PCI DMA interface are
 432          * initialized or bootmem has been freed.
 433          */
 434         do {
 435 #ifdef CONFIG_INTEL_IOMMU
 436                 detect_intel_iommu();
 437                 if (iommu_detected)
 438                         break;
 439 #endif
 440 #ifdef CONFIG_SWIOTLB
 441                 swiotlb_init(1);
 442 #endif
 443         } while (0);
 444
 445 #ifdef CONFIG_FLATMEM
 446         BUG_ON(!mem_map);
 447 #endif
 448
 449         set_max_mapnr(max_low_pfn);
 450         high_memory = __va(max_low_pfn * PAGE_SIZE);
 451         memblock_free_all();
 452
 453         /*
 454          * For fsyscall entrpoints with no light-weight handler, use the ordinary
 455          * (heavy-weight) handler, but mark it by setting bit 0, so the fsyscall entry
 456          * code can tell them apart.
 457          */
 458         for (i = 0; i < NR_syscalls; ++i) {
 459                 extern unsigned long fsyscall_table[NR_syscalls];
 460                 extern unsigned long sys_call_table[NR_syscalls];
 461
 462                 if (!fsyscall_table[i] || nolwsys)
 463                         fsyscall_table[i] = sys_call_table[i] | 1;
 464         }
 465         setup_gate();
 466 }
 467
 468 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
 469 int arch_add_memory(int nid, u64 start, u64 size,
 470                     struct mhp_params *params)
 471 {
 472         unsigned long start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
 473         unsigned long nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
 474         int ret;
 475
 476         if (WARN_ON_ONCE(params->pgprot.pgprot != PAGE_KERNEL.pgprot))
 477                 return -EINVAL;
 478
 479         ret = __add_pages(nid, start_pfn, nr_pages, params);
 480         if (ret)
 481                 printk("%s: Problem encountered in __add_pages() as ret=%d\n",
 482                        __func__,  ret);
 483
 484         return ret;
 485 }
 486
 487 void arch_remove_memory(u64 start, u64 size, struct vmem_altmap *altmap)
 488 {
 489         unsigned long start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
 490         unsigned long nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
 491
 492         __remove_pages(start_pfn, nr_pages, altmap);
 493 }
 494 #endif