OSDN Git Service

Merge tag '5.6-rc-smb3-plugfest-patches' of git://git.samba.org/sfrench/cifs-2.6
[tomoyo/tomoyo-test1.git] / arch / arm / mm / init.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  *  linux/arch/arm/mm/init.c
4  *
5  *  Copyright (C) 1995-2005 Russell King
6  */
7 #include <linux/kernel.h>
8 #include <linux/errno.h>
9 #include <linux/swap.h>
10 #include <linux/init.h>
11 #include <linux/mman.h>
12 #include <linux/sched/signal.h>
13 #include <linux/sched/task.h>
14 #include <linux/export.h>
15 #include <linux/nodemask.h>
16 #include <linux/initrd.h>
17 #include <linux/of_fdt.h>
18 #include <linux/highmem.h>
19 #include <linux/gfp.h>
20 #include <linux/memblock.h>
21 #include <linux/dma-contiguous.h>
22 #include <linux/sizes.h>
23 #include <linux/stop_machine.h>
24 #include <linux/swiotlb.h>
25
26 #include <asm/cp15.h>
27 #include <asm/mach-types.h>
28 #include <asm/memblock.h>
29 #include <asm/memory.h>
30 #include <asm/prom.h>
31 #include <asm/sections.h>
32 #include <asm/setup.h>
33 #include <asm/set_memory.h>
34 #include <asm/system_info.h>
35 #include <asm/tlb.h>
36 #include <asm/fixmap.h>
37 #include <asm/ptdump.h>
38
39 #include <asm/mach/arch.h>
40 #include <asm/mach/map.h>
41
42 #include "mm.h"
43
44 #ifdef CONFIG_CPU_CP15_MMU
45 unsigned long __init __clear_cr(unsigned long mask)
46 {
47         cr_alignment = cr_alignment & ~mask;
48         return cr_alignment;
49 }
50 #endif
51
52 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
53 static int __init parse_tag_initrd(const struct tag *tag)
54 {
55         pr_warn("ATAG_INITRD is deprecated; "
56                 "please update your bootloader.\n");
57         phys_initrd_start = __virt_to_phys(tag->u.initrd.start);
58         phys_initrd_size = tag->u.initrd.size;
59         return 0;
60 }
61
62 __tagtable(ATAG_INITRD, parse_tag_initrd);
63
64 static int __init parse_tag_initrd2(const struct tag *tag)
65 {
66         phys_initrd_start = tag->u.initrd.start;
67         phys_initrd_size = tag->u.initrd.size;
68         return 0;
69 }
70
71 __tagtable(ATAG_INITRD2, parse_tag_initrd2);
72 #endif
73
74 static void __init find_limits(unsigned long *min, unsigned long *max_low,
75                                unsigned long *max_high)
76 {
77         *max_low = PFN_DOWN(memblock_get_current_limit());
78         *min = PFN_UP(memblock_start_of_DRAM());
79         *max_high = PFN_DOWN(memblock_end_of_DRAM());
80 }
81
82 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
83
84 phys_addr_t arm_dma_zone_size __read_mostly;
85 EXPORT_SYMBOL(arm_dma_zone_size);
86
87 /*
88  * The DMA mask corresponding to the maximum bus address allocatable
89  * using GFP_DMA.  The default here places no restriction on DMA
90  * allocations.  This must be the smallest DMA mask in the system,
91  * so a successful GFP_DMA allocation will always satisfy this.
92  */
93 phys_addr_t arm_dma_limit;
94 unsigned long arm_dma_pfn_limit;
95
96 static void __init arm_adjust_dma_zone(unsigned long *size, unsigned long *hole,
97         unsigned long dma_size)
98 {
99         if (size[0] <= dma_size)
100                 return;
101
102         size[ZONE_NORMAL] = size[0] - dma_size;
103         size[ZONE_DMA] = dma_size;
104         hole[ZONE_NORMAL] = hole[0];
105         hole[ZONE_DMA] = 0;
106 }
107 #endif
108
109 void __init setup_dma_zone(const struct machine_desc *mdesc)
110 {
111 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
112         if (mdesc->dma_zone_size) {
113                 arm_dma_zone_size = mdesc->dma_zone_size;
114                 arm_dma_limit = PHYS_OFFSET + arm_dma_zone_size - 1;
115         } else
116                 arm_dma_limit = 0xffffffff;
117         arm_dma_pfn_limit = arm_dma_limit >> PAGE_SHIFT;
118 #endif
119 }
120
121 static void __init zone_sizes_init(unsigned long min, unsigned long max_low,
122         unsigned long max_high)
123 {
124         unsigned long zone_size[MAX_NR_ZONES], zhole_size[MAX_NR_ZONES];
125         struct memblock_region *reg;
126
127         /*
128          * initialise the zones.
129          */
130         memset(zone_size, 0, sizeof(zone_size));
131
132         /*
133          * The memory size has already been determined.  If we need
134          * to do anything fancy with the allocation of this memory
135          * to the zones, now is the time to do it.
136          */
137         zone_size[0] = max_low - min;
138 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
139         zone_size[ZONE_HIGHMEM] = max_high - max_low;
140 #endif
141
142         /*
143          * Calculate the size of the holes.
144          *  holes = node_size - sum(bank_sizes)
145          */
146         memcpy(zhole_size, zone_size, sizeof(zhole_size));
147         for_each_memblock(memory, reg) {
148                 unsigned long start = memblock_region_memory_base_pfn(reg);
149                 unsigned long end = memblock_region_memory_end_pfn(reg);
150
151                 if (start < max_low) {
152                         unsigned long low_end = min(end, max_low);
153                         zhole_size[0] -= low_end - start;
154                 }
155 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
156                 if (end > max_low) {
157                         unsigned long high_start = max(start, max_low);
158                         zhole_size[ZONE_HIGHMEM] -= end - high_start;
159                 }
160 #endif
161         }
162
163 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
164         /*
165          * Adjust the sizes according to any special requirements for
166          * this machine type.
167          */
168         if (arm_dma_zone_size)
169                 arm_adjust_dma_zone(zone_size, zhole_size,
170                         arm_dma_zone_size >> PAGE_SHIFT);
171 #endif
172
173         free_area_init_node(0, zone_size, min, zhole_size);
174 }
175
176 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_PFN_VALID
177 int pfn_valid(unsigned long pfn)
178 {
179         phys_addr_t addr = __pfn_to_phys(pfn);
180
181         if (__phys_to_pfn(addr) != pfn)
182                 return 0;
183
184         return memblock_is_map_memory(addr);
185 }
186 EXPORT_SYMBOL(pfn_valid);
187 #endif
188
189 static bool arm_memblock_steal_permitted = true;
190
191 phys_addr_t __init arm_memblock_steal(phys_addr_t size, phys_addr_t align)
192 {
193         phys_addr_t phys;
194
195         BUG_ON(!arm_memblock_steal_permitted);
196
197         phys = memblock_phys_alloc(size, align);
198         if (!phys)
199                 panic("Failed to steal %pa bytes at %pS\n",
200                       &size, (void *)_RET_IP_);
201
202         memblock_free(phys, size);
203         memblock_remove(phys, size);
204
205         return phys;
206 }
207
208 static void __init arm_initrd_init(void)
209 {
210 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
211         phys_addr_t start;
212         unsigned long size;
213
214         initrd_start = initrd_end = 0;
215
216         if (!phys_initrd_size)
217                 return;
218
219         /*
220          * Round the memory region to page boundaries as per free_initrd_mem()
221          * This allows us to detect whether the pages overlapping the initrd
222          * are in use, but more importantly, reserves the entire set of pages
223          * as we don't want these pages allocated for other purposes.
224          */
225         start = round_down(phys_initrd_start, PAGE_SIZE);
226         size = phys_initrd_size + (phys_initrd_start - start);
227         size = round_up(size, PAGE_SIZE);
228
229         if (!memblock_is_region_memory(start, size)) {
230                 pr_err("INITRD: 0x%08llx+0x%08lx is not a memory region - disabling initrd\n",
231                        (u64)start, size);
232                 return;
233         }
234
235         if (memblock_is_region_reserved(start, size)) {
236                 pr_err("INITRD: 0x%08llx+0x%08lx overlaps in-use memory region - disabling initrd\n",
237                        (u64)start, size);
238                 return;
239         }
240
241         memblock_reserve(start, size);
242
243         /* Now convert initrd to virtual addresses */
244         initrd_start = __phys_to_virt(phys_initrd_start);
245         initrd_end = initrd_start + phys_initrd_size;
246 #endif
247 }
248
249 #ifdef CONFIG_CPU_ICACHE_MISMATCH_WORKAROUND
250 void check_cpu_icache_size(int cpuid)
251 {
252         u32 size, ctr;
253
254         asm("mrc p15, 0, %0, c0, c0, 1" : "=r" (ctr));
255
256         size = 1 << ((ctr & 0xf) + 2);
257         if (cpuid != 0 && icache_size != size)
258                 pr_info("CPU%u: detected I-Cache line size mismatch, workaround enabled\n",
259                         cpuid);
260         if (icache_size > size)
261                 icache_size = size;
262 }
263 #endif
264
265 void __init arm_memblock_init(const struct machine_desc *mdesc)
266 {
267         /* Register the kernel text, kernel data and initrd with memblock. */
268         memblock_reserve(__pa(KERNEL_START), KERNEL_END - KERNEL_START);
269
270         arm_initrd_init();
271
272         arm_mm_memblock_reserve();
273
274         /* reserve any platform specific memblock areas */
275         if (mdesc->reserve)
276                 mdesc->reserve();
277
278         early_init_fdt_reserve_self();
279         early_init_fdt_scan_reserved_mem();
280
281         /* reserve memory for DMA contiguous allocations */
282         dma_contiguous_reserve(arm_dma_limit);
283
284         arm_memblock_steal_permitted = false;
285         memblock_dump_all();
286 }
287
288 void __init bootmem_init(void)
289 {
290         memblock_allow_resize();
291
292         find_limits(&min_low_pfn, &max_low_pfn, &max_pfn);
293
294         early_memtest((phys_addr_t)min_low_pfn << PAGE_SHIFT,
295                       (phys_addr_t)max_low_pfn << PAGE_SHIFT);
296
297         /*
298          * Sparsemem tries to allocate bootmem in memory_present(),
299          * so must be done after the fixed reservations
300          */
301         memblocks_present();
302
303         /*
304          * sparse_init() needs the bootmem allocator up and running.
305          */
306         sparse_init();
307
308         /*
309          * Now free the memory - free_area_init_node needs
310          * the sparse mem_map arrays initialized by sparse_init()
311          * for memmap_init_zone(), otherwise all PFNs are invalid.
312          */
313         zone_sizes_init(min_low_pfn, max_low_pfn, max_pfn);
314 }
315
316 /*
317  * Poison init memory with an undefined instruction (ARM) or a branch to an
318  * undefined instruction (Thumb).
319  */
320 static inline void poison_init_mem(void *s, size_t count)
321 {
322         u32 *p = (u32 *)s;
323         for (; count != 0; count -= 4)
324                 *p++ = 0xe7fddef0;
325 }
326
327 static inline void __init
328 free_memmap(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
329 {
330         struct page *start_pg, *end_pg;
331         phys_addr_t pg, pgend;
332
333         /*
334          * Convert start_pfn/end_pfn to a struct page pointer.
335          */
336         start_pg = pfn_to_page(start_pfn - 1) + 1;
337         end_pg = pfn_to_page(end_pfn - 1) + 1;
338
339         /*
340          * Convert to physical addresses, and
341          * round start upwards and end downwards.
342          */
343         pg = PAGE_ALIGN(__pa(start_pg));
344         pgend = __pa(end_pg) & PAGE_MASK;
345
346         /*
347          * If there are free pages between these,
348          * free the section of the memmap array.
349          */
350         if (pg < pgend)
351                 memblock_free_early(pg, pgend - pg);
352 }
353
354 /*
355  * The mem_map array can get very big.  Free the unused area of the memory map.
356  */
357 static void __init free_unused_memmap(void)
358 {
359         unsigned long start, prev_end = 0;
360         struct memblock_region *reg;
361
362         /*
363          * This relies on each bank being in address order.
364          * The banks are sorted previously in bootmem_init().
365          */
366         for_each_memblock(memory, reg) {
367                 start = memblock_region_memory_base_pfn(reg);
368
369 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
370                 /*
371                  * Take care not to free memmap entries that don't exist
372                  * due to SPARSEMEM sections which aren't present.
373                  */
374                 start = min(start,
375                                  ALIGN(prev_end, PAGES_PER_SECTION));
376 #else
377                 /*
378                  * Align down here since the VM subsystem insists that the
379                  * memmap entries are valid from the bank start aligned to
380                  * MAX_ORDER_NR_PAGES.
381                  */
382                 start = round_down(start, MAX_ORDER_NR_PAGES);
383 #endif
384                 /*
385                  * If we had a previous bank, and there is a space
386                  * between the current bank and the previous, free it.
387                  */
388                 if (prev_end && prev_end < start)
389                         free_memmap(prev_end, start);
390
391                 /*
392                  * Align up here since the VM subsystem insists that the
393                  * memmap entries are valid from the bank end aligned to
394                  * MAX_ORDER_NR_PAGES.
395                  */
396                 prev_end = ALIGN(memblock_region_memory_end_pfn(reg),
397                                  MAX_ORDER_NR_PAGES);
398         }
399
400 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
401         if (!IS_ALIGNED(prev_end, PAGES_PER_SECTION))
402                 free_memmap(prev_end,
403                             ALIGN(prev_end, PAGES_PER_SECTION));
404 #endif
405 }
406
407 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
408 static inline void free_area_high(unsigned long pfn, unsigned long end)
409 {
410         for (; pfn < end; pfn++)
411                 free_highmem_page(pfn_to_page(pfn));
412 }
413 #endif
414
415 static void __init free_highpages(void)
416 {
417 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
418         unsigned long max_low = max_low_pfn;
419         struct memblock_region *mem, *res;
420
421         /* set highmem page free */
422         for_each_memblock(memory, mem) {
423                 unsigned long start = memblock_region_memory_base_pfn(mem);
424                 unsigned long end = memblock_region_memory_end_pfn(mem);
425
426                 /* Ignore complete lowmem entries */
427                 if (end <= max_low)
428                         continue;
429
430                 if (memblock_is_nomap(mem))
431                         continue;
432
433                 /* Truncate partial highmem entries */
434                 if (start < max_low)
435                         start = max_low;
436
437                 /* Find and exclude any reserved regions */
438                 for_each_memblock(reserved, res) {
439                         unsigned long res_start, res_end;
440
441                         res_start = memblock_region_reserved_base_pfn(res);
442                         res_end = memblock_region_reserved_end_pfn(res);
443
444                         if (res_end < start)
445                                 continue;
446                         if (res_start < start)
447                                 res_start = start;
448                         if (res_start > end)
449                                 res_start = end;
450                         if (res_end > end)
451                                 res_end = end;
452                         if (res_start != start)
453                                 free_area_high(start, res_start);
454                         start = res_end;
455                         if (start == end)
456                                 break;
457                 }
458
459                 /* And now free anything which remains */
460                 if (start < end)
461                         free_area_high(start, end);
462         }
463 #endif
464 }
465
466 /*
467  * mem_init() marks the free areas in the mem_map and tells us how much
468  * memory is free.  This is done after various parts of the system have
469  * claimed their memory after the kernel image.
470  */
471 void __init mem_init(void)
472 {
473 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
474         swiotlb_init(1);
475 #endif
476
477         set_max_mapnr(pfn_to_page(max_pfn) - mem_map);
478
479         /* this will put all unused low memory onto the freelists */
480         free_unused_memmap();
481         memblock_free_all();
482
483 #ifdef CONFIG_SA1111
484         /* now that our DMA memory is actually so designated, we can free it */
485         free_reserved_area(__va(PHYS_OFFSET), swapper_pg_dir, -1, NULL);
486 #endif
487
488         free_highpages();
489
490         mem_init_print_info(NULL);
491
492         /*
493          * Check boundaries twice: Some fundamental inconsistencies can
494          * be detected at build time already.
495          */
496 #ifdef CONFIG_MMU
497         BUILD_BUG_ON(TASK_SIZE                          > MODULES_VADDR);
498         BUG_ON(TASK_SIZE                                > MODULES_VADDR);
499 #endif
500
501 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
502         BUILD_BUG_ON(PKMAP_BASE + LAST_PKMAP * PAGE_SIZE > PAGE_OFFSET);
503         BUG_ON(PKMAP_BASE + LAST_PKMAP * PAGE_SIZE      > PAGE_OFFSET);
504 #endif
505 }
506
507 #ifdef CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX
508 struct section_perm {
509         const char *name;
510         unsigned long start;
511         unsigned long end;
512         pmdval_t mask;
513         pmdval_t prot;
514         pmdval_t clear;
515 };
516
517 /* First section-aligned location at or after __start_rodata. */
518 extern char __start_rodata_section_aligned[];
519
520 static struct section_perm nx_perms[] = {
521         /* Make pages tables, etc before _stext RW (set NX). */
522         {
523                 .name   = "pre-text NX",
524                 .start  = PAGE_OFFSET,
525                 .end    = (unsigned long)_stext,
526                 .mask   = ~PMD_SECT_XN,
527                 .prot   = PMD_SECT_XN,
528         },
529         /* Make init RW (set NX). */
530         {
531                 .name   = "init NX",
532                 .start  = (unsigned long)__init_begin,
533                 .end    = (unsigned long)_sdata,
534                 .mask   = ~PMD_SECT_XN,
535                 .prot   = PMD_SECT_XN,
536         },
537         /* Make rodata NX (set RO in ro_perms below). */
538         {
539                 .name   = "rodata NX",
540                 .start  = (unsigned long)__start_rodata_section_aligned,
541                 .end    = (unsigned long)__init_begin,
542                 .mask   = ~PMD_SECT_XN,
543                 .prot   = PMD_SECT_XN,
544         },
545 };
546
547 static struct section_perm ro_perms[] = {
548         /* Make kernel code and rodata RX (set RO). */
549         {
550                 .name   = "text/rodata RO",
551                 .start  = (unsigned long)_stext,
552                 .end    = (unsigned long)__init_begin,
553 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
554                 .mask   = ~(L_PMD_SECT_RDONLY | PMD_SECT_AP2),
555                 .prot   = L_PMD_SECT_RDONLY | PMD_SECT_AP2,
556 #else
557                 .mask   = ~(PMD_SECT_APX | PMD_SECT_AP_WRITE),
558                 .prot   = PMD_SECT_APX | PMD_SECT_AP_WRITE,
559                 .clear  = PMD_SECT_AP_WRITE,
560 #endif
561         },
562 };
563
564 /*
565  * Updates section permissions only for the current mm (sections are
566  * copied into each mm). During startup, this is the init_mm. Is only
567  * safe to be called with preemption disabled, as under stop_machine().
568  */
569 static inline void section_update(unsigned long addr, pmdval_t mask,
570                                   pmdval_t prot, struct mm_struct *mm)
571 {
572         pmd_t *pmd;
573
574         pmd = pmd_offset(pud_offset(pgd_offset(mm, addr), addr), addr);
575
576 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
577         pmd[0] = __pmd((pmd_val(pmd[0]) & mask) | prot);
578 #else
579         if (addr & SECTION_SIZE)
580                 pmd[1] = __pmd((pmd_val(pmd[1]) & mask) | prot);
581         else
582                 pmd[0] = __pmd((pmd_val(pmd[0]) & mask) | prot);
583 #endif
584         flush_pmd_entry(pmd);
585         local_flush_tlb_kernel_range(addr, addr + SECTION_SIZE);
586 }
587
588 /* Make sure extended page tables are in use. */
589 static inline bool arch_has_strict_perms(void)
590 {
591         if (cpu_architecture() < CPU_ARCH_ARMv6)
592                 return false;
593
594         return !!(get_cr() & CR_XP);
595 }
596
597 static void set_section_perms(struct section_perm *perms, int n, bool set,
598                               struct mm_struct *mm)
599 {
600         size_t i;
601         unsigned long addr;
602
603         if (!arch_has_strict_perms())
604                 return;
605
606         for (i = 0; i < n; i++) {
607                 if (!IS_ALIGNED(perms[i].start, SECTION_SIZE) ||
608                     !IS_ALIGNED(perms[i].end, SECTION_SIZE)) {
609                         pr_err("BUG: %s section %lx-%lx not aligned to %lx\n",
610                                 perms[i].name, perms[i].start, perms[i].end,
611                                 SECTION_SIZE);
612                         continue;
613                 }
614
615                 for (addr = perms[i].start;
616                      addr < perms[i].end;
617                      addr += SECTION_SIZE)
618                         section_update(addr, perms[i].mask,
619                                 set ? perms[i].prot : perms[i].clear, mm);
620         }
621
622 }
623
624 /**
625  * update_sections_early intended to be called only through stop_machine
626  * framework and executed by only one CPU while all other CPUs will spin and
627  * wait, so no locking is required in this function.
628  */
629 static void update_sections_early(struct section_perm perms[], int n)
630 {
631         struct task_struct *t, *s;
632
633         for_each_process(t) {
634                 if (t->flags & PF_KTHREAD)
635                         continue;
636                 for_each_thread(t, s)
637                         if (s->mm)
638                                 set_section_perms(perms, n, true, s->mm);
639         }
640         set_section_perms(perms, n, true, current->active_mm);
641         set_section_perms(perms, n, true, &init_mm);
642 }
643
644 static int __fix_kernmem_perms(void *unused)
645 {
646         update_sections_early(nx_perms, ARRAY_SIZE(nx_perms));
647         return 0;
648 }
649
650 static void fix_kernmem_perms(void)
651 {
652         stop_machine(__fix_kernmem_perms, NULL, NULL);
653 }
654
655 static int __mark_rodata_ro(void *unused)
656 {
657         update_sections_early(ro_perms, ARRAY_SIZE(ro_perms));
658         return 0;
659 }
660
661 static int kernel_set_to_readonly __read_mostly;
662
663 void mark_rodata_ro(void)
664 {
665         kernel_set_to_readonly = 1;
666         stop_machine(__mark_rodata_ro, NULL, NULL);
667         debug_checkwx();
668 }
669
670 void set_kernel_text_rw(void)
671 {
672         if (!kernel_set_to_readonly)
673                 return;
674
675         set_section_perms(ro_perms, ARRAY_SIZE(ro_perms), false,
676                                 current->active_mm);
677 }
678
679 void set_kernel_text_ro(void)
680 {
681         if (!kernel_set_to_readonly)
682                 return;
683
684         set_section_perms(ro_perms, ARRAY_SIZE(ro_perms), true,
685                                 current->active_mm);
686 }
687
688 #else
689 static inline void fix_kernmem_perms(void) { }
690 #endif /* CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX */
691
692 void free_initmem(void)
693 {
694         fix_kernmem_perms();
695
696         poison_init_mem(__init_begin, __init_end - __init_begin);
697         if (!machine_is_integrator() && !machine_is_cintegrator())
698                 free_initmem_default(-1);
699 }
700
701 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
702 void free_initrd_mem(unsigned long start, unsigned long end)
703 {
704         if (start == initrd_start)
705                 start = round_down(start, PAGE_SIZE);
706         if (end == initrd_end)
707                 end = round_up(end, PAGE_SIZE);
708
709         poison_init_mem((void *)start, PAGE_ALIGN(end) - start);
710         free_reserved_area((void *)start, (void *)end, -1, "initrd");
711 }
712 #endif