arch/riscv/mm/init.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * Copyright (C) 2012 Regents of the University of California
   4  * Copyright (C) 2019 Western Digital Corporation or its affiliates.
   5  * Copyright (C) 2020 FORTH-ICS/CARV
   6  *  Nick Kossifidis <mick@ics.forth.gr>
   7  */
   8
   9 #include <linux/init.h>
  10 #include <linux/mm.h>
  11 #include <linux/memblock.h>
  12 #include <linux/initrd.h>
  13 #include <linux/swap.h>
  14 #include <linux/swiotlb.h>
  15 #include <linux/sizes.h>
  16 #include <linux/of_fdt.h>
  17 #include <linux/of_reserved_mem.h>
  18 #include <linux/libfdt.h>
  19 #include <linux/set_memory.h>
  20 #include <linux/dma-map-ops.h>
  21 #include <linux/crash_dump.h>
  22 #include <linux/hugetlb.h>
  23
  24 #include <asm/fixmap.h>
  25 #include <asm/tlbflush.h>
  26 #include <asm/sections.h>
  27 #include <asm/soc.h>
  28 #include <asm/io.h>
  29 #include <asm/ptdump.h>
  30 #include <asm/numa.h>
  31
  32 #include "../kernel/head.h"
  33
  34 struct kernel_mapping kernel_map __ro_after_init;
  35 EXPORT_SYMBOL(kernel_map);
  36 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
  37 #define kernel_map      (*(struct kernel_mapping *)XIP_FIXUP(&kernel_map))
  38 #endif
  39
  40 #ifdef CONFIG_64BIT
  41 u64 satp_mode = !IS_ENABLED(CONFIG_XIP_KERNEL) ? SATP_MODE_48 : SATP_MODE_39;
  42 #else
  43 u64 satp_mode = SATP_MODE_32;
  44 #endif
  45 EXPORT_SYMBOL(satp_mode);
  46
  47 bool pgtable_l4_enabled = IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) && !IS_ENABLED(CONFIG_XIP_KERNEL) ?
  48                                 true : false;
  49 EXPORT_SYMBOL(pgtable_l4_enabled);
  50
  51 phys_addr_t phys_ram_base __ro_after_init;
  52 EXPORT_SYMBOL(phys_ram_base);
  53
  54 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
  55 extern char _xiprom[], _exiprom[], __data_loc;
  56 #endif
  57
  58 unsigned long empty_zero_page[PAGE_SIZE / sizeof(unsigned long)]
  59                                                         __page_aligned_bss;
  60 EXPORT_SYMBOL(empty_zero_page);
  61
  62 extern char _start[];
  63 #define DTB_EARLY_BASE_VA      PGDIR_SIZE
  64 void *_dtb_early_va __initdata;
  65 uintptr_t _dtb_early_pa __initdata;
  66
  67 static phys_addr_t dma32_phys_limit __initdata;
  68
  69 static void __init zone_sizes_init(void)
  70 {
  71         unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
  72
  73 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
  74         max_zone_pfns[ZONE_DMA32] = PFN_DOWN(dma32_phys_limit);
  75 #endif
  76         max_zone_pfns[ZONE_NORMAL] = max_low_pfn;
  77
  78         free_area_init(max_zone_pfns);
  79 }
  80
  81 #if defined(CONFIG_MMU) && defined(CONFIG_DEBUG_VM)
  82 static inline void print_mlk(char *name, unsigned long b, unsigned long t)
  83 {
  84         pr_notice("%12s : 0x%08lx - 0x%08lx   (%4ld kB)\n", name, b, t,
  85                   (((t) - (b)) >> 10));
  86 }
  87
  88 static inline void print_mlm(char *name, unsigned long b, unsigned long t)
  89 {
  90         pr_notice("%12s : 0x%08lx - 0x%08lx   (%4ld MB)\n", name, b, t,
  91                   (((t) - (b)) >> 20));
  92 }
  93
  94 static void __init print_vm_layout(void)
  95 {
  96         pr_notice("Virtual kernel memory layout:\n");
  97         print_mlk("fixmap", (unsigned long)FIXADDR_START,
  98                   (unsigned long)FIXADDR_TOP);
  99         print_mlm("pci io", (unsigned long)PCI_IO_START,
 100                   (unsigned long)PCI_IO_END);
 101         print_mlm("vmemmap", (unsigned long)VMEMMAP_START,
 102                   (unsigned long)VMEMMAP_END);
 103         print_mlm("vmalloc", (unsigned long)VMALLOC_START,
 104                   (unsigned long)VMALLOC_END);
 105         print_mlm("lowmem", (unsigned long)PAGE_OFFSET,
 106                   (unsigned long)high_memory);
 107 #ifdef CONFIG_64BIT
 108 #ifdef CONFIG_KASAN
 109         print_mlm("kasan", KASAN_SHADOW_START, KASAN_SHADOW_END);
 110 #endif
 111         print_mlm("kernel", (unsigned long)KERNEL_LINK_ADDR,
 112                   (unsigned long)ADDRESS_SPACE_END);
 113 #endif
 114 }
 115 #else
 116 static void print_vm_layout(void) { }
 117 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
 118
 119 void __init mem_init(void)
 120 {
 121 #ifdef CONFIG_FLATMEM
 122         BUG_ON(!mem_map);
 123 #endif /* CONFIG_FLATMEM */
 124
 125 #ifdef CONFIG_SWIOTLB
 126         if (swiotlb_force == SWIOTLB_FORCE ||
 127             max_pfn > PFN_DOWN(dma32_phys_limit))
 128                 swiotlb_init(1);
 129         else
 130                 swiotlb_force = SWIOTLB_NO_FORCE;
 131 #endif
 132         high_memory = (void *)(__va(PFN_PHYS(max_low_pfn)));
 133         memblock_free_all();
 134
 135         print_vm_layout();
 136 }
 137
 138 /* Limit the memory size via mem. */
 139 static phys_addr_t memory_limit;
 140
 141 static int __init early_mem(char *p)
 142 {
 143         u64 size;
 144
 145         if (!p)
 146                 return 1;
 147
 148         size = memparse(p, &p) & PAGE_MASK;
 149         memory_limit = min_t(u64, size, memory_limit);
 150
 151         pr_notice("Memory limited to %lldMB\n", (u64)memory_limit >> 20);
 152
 153         return 0;
 154 }
 155 early_param("mem", early_mem);
 156
 157 static void __init setup_bootmem(void)
 158 {
 159         phys_addr_t vmlinux_end = __pa_symbol(&_end);
 160         phys_addr_t vmlinux_start = __pa_symbol(&_start);
 161         phys_addr_t __maybe_unused max_mapped_addr;
 162         phys_addr_t phys_ram_end;
 163
 164 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 165         vmlinux_start = __pa_symbol(&_sdata);
 166 #endif
 167
 168         memblock_enforce_memory_limit(memory_limit);
 169
 170         /*
 171          * Reserve from the start of the kernel to the end of the kernel
 172          */
 173 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX)
 174         /*
 175          * Make sure we align the reservation on PMD_SIZE since we will
 176          * map the kernel in the linear mapping as read-only: we do not want
 177          * any allocation to happen between _end and the next pmd aligned page.
 178          */
 179         vmlinux_end = (vmlinux_end + PMD_SIZE - 1) & PMD_MASK;
 180 #endif
 181         memblock_reserve(vmlinux_start, vmlinux_end - vmlinux_start);
 182
 183
 184         phys_ram_end = memblock_end_of_DRAM();
 185 #ifndef CONFIG_64BIT
 186 #ifndef CONFIG_XIP_KERNEL
 187         phys_ram_base = memblock_start_of_DRAM();
 188 #endif
 189         /*
 190          * memblock allocator is not aware of the fact that last 4K bytes of
 191          * the addressable memory can not be mapped because of IS_ERR_VALUE
 192          * macro. Make sure that last 4k bytes are not usable by memblock
 193          * if end of dram is equal to maximum addressable memory.  For 64-bit
 194          * kernel, this problem can't happen here as the end of the virtual
 195          * address space is occupied by the kernel mapping then this check must
 196          * be done as soon as the kernel mapping base address is determined.
 197          */
 198         max_mapped_addr = __pa(~(ulong)0);
 199         if (max_mapped_addr == (phys_ram_end - 1))
 200                 memblock_set_current_limit(max_mapped_addr - 4096);
 201 #endif
 202
 203         min_low_pfn = PFN_UP(phys_ram_base);
 204         max_low_pfn = max_pfn = PFN_DOWN(phys_ram_end);
 205
 206         dma32_phys_limit = min(4UL * SZ_1G, (unsigned long)PFN_PHYS(max_low_pfn));
 207         set_max_mapnr(max_low_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
 208
 209         reserve_initrd_mem();
 210         /*
 211          * If DTB is built in, no need to reserve its memblock.
 212          * Otherwise, do reserve it but avoid using
 213          * early_init_fdt_reserve_self() since __pa() does
 214          * not work for DTB pointers that are fixmap addresses
 215          */
 216         if (!IS_ENABLED(CONFIG_BUILTIN_DTB))
 217                 memblock_reserve(dtb_early_pa, fdt_totalsize(dtb_early_va));
 218
 219         early_init_fdt_scan_reserved_mem();
 220         dma_contiguous_reserve(dma32_phys_limit);
 221         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT))
 222                 hugetlb_cma_reserve(PUD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 223         memblock_allow_resize();
 224 }
 225
 226 #ifdef CONFIG_MMU
 227 struct pt_alloc_ops _pt_ops __initdata;
 228
 229 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 230 #define pt_ops (*(struct pt_alloc_ops *)XIP_FIXUP(&_pt_ops))
 231 #else
 232 #define pt_ops _pt_ops
 233 #endif
 234
 235 unsigned long riscv_pfn_base __ro_after_init;
 236 EXPORT_SYMBOL(riscv_pfn_base);
 237
 238 pgd_t swapper_pg_dir[PTRS_PER_PGD] __page_aligned_bss;
 239 pgd_t trampoline_pg_dir[PTRS_PER_PGD] __page_aligned_bss;
 240 static pte_t fixmap_pte[PTRS_PER_PTE] __page_aligned_bss;
 241
 242 pgd_t early_pg_dir[PTRS_PER_PGD] __initdata __aligned(PAGE_SIZE);
 243 static pud_t __maybe_unused early_dtb_pud[PTRS_PER_PUD] __initdata __aligned(PAGE_SIZE);
 244 static pmd_t __maybe_unused early_dtb_pmd[PTRS_PER_PMD] __initdata __aligned(PAGE_SIZE);
 245
 246 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 247 #define trampoline_pg_dir      ((pgd_t *)XIP_FIXUP(trampoline_pg_dir))
 248 #define fixmap_pte             ((pte_t *)XIP_FIXUP(fixmap_pte))
 249 #define early_pg_dir           ((pgd_t *)XIP_FIXUP(early_pg_dir))
 250 #endif /* CONFIG_XIP_KERNEL */
 251
 252 void __set_fixmap(enum fixed_addresses idx, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
 253 {
 254         unsigned long addr = __fix_to_virt(idx);
 255         pte_t *ptep;
 256
 257         BUG_ON(idx <= FIX_HOLE || idx >= __end_of_fixed_addresses);
 258
 259         ptep = &fixmap_pte[pte_index(addr)];
 260
 261         if (pgprot_val(prot))
 262                 set_pte(ptep, pfn_pte(phys >> PAGE_SHIFT, prot));
 263         else
 264                 pte_clear(&init_mm, addr, ptep);
 265         local_flush_tlb_page(addr);
 266 }
 267
 268 static inline pte_t *__init get_pte_virt_early(phys_addr_t pa)
 269 {
 270         return (pte_t *)((uintptr_t)pa);
 271 }
 272
 273 static inline pte_t *__init get_pte_virt_fixmap(phys_addr_t pa)
 274 {
 275         clear_fixmap(FIX_PTE);
 276         return (pte_t *)set_fixmap_offset(FIX_PTE, pa);
 277 }
 278
 279 static inline pte_t *__init get_pte_virt_late(phys_addr_t pa)
 280 {
 281         return (pte_t *) __va(pa);
 282 }
 283
 284 static inline phys_addr_t __init alloc_pte_early(uintptr_t va)
 285 {
 286         /*
 287          * We only create PMD or PGD early mappings so we
 288          * should never reach here with MMU disabled.
 289          */
 290         BUG();
 291 }
 292
 293 static inline phys_addr_t __init alloc_pte_fixmap(uintptr_t va)
 294 {
 295         return memblock_phys_alloc(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
 296 }
 297
 298 static phys_addr_t __init alloc_pte_late(uintptr_t va)
 299 {
 300         unsigned long vaddr;
 301
 302         vaddr = __get_free_page(GFP_KERNEL);
 303         BUG_ON(!vaddr || !pgtable_pte_page_ctor(virt_to_page(vaddr)));
 304
 305         return __pa(vaddr);
 306 }
 307
 308 static void __init create_pte_mapping(pte_t *ptep,
 309                                       uintptr_t va, phys_addr_t pa,
 310                                       phys_addr_t sz, pgprot_t prot)
 311 {
 312         uintptr_t pte_idx = pte_index(va);
 313
 314         BUG_ON(sz != PAGE_SIZE);
 315
 316         if (pte_none(ptep[pte_idx]))
 317                 ptep[pte_idx] = pfn_pte(PFN_DOWN(pa), prot);
 318 }
 319
 320 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
 321
 322 static pmd_t trampoline_pmd[PTRS_PER_PMD] __page_aligned_bss;
 323 static pmd_t fixmap_pmd[PTRS_PER_PMD] __page_aligned_bss;
 324 static pmd_t early_pmd[PTRS_PER_PMD] __initdata __aligned(PAGE_SIZE);
 325
 326 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 327 #define trampoline_pmd ((pmd_t *)XIP_FIXUP(trampoline_pmd))
 328 #define fixmap_pmd     ((pmd_t *)XIP_FIXUP(fixmap_pmd))
 329 #define early_pmd      ((pmd_t *)XIP_FIXUP(early_pmd))
 330 #endif /* CONFIG_XIP_KERNEL */
 331
 332 static pud_t trampoline_pud[PTRS_PER_PUD] __page_aligned_bss;
 333 static pud_t fixmap_pud[PTRS_PER_PUD] __page_aligned_bss;
 334 static pud_t early_pud[PTRS_PER_PUD] __initdata __aligned(PAGE_SIZE);
 335
 336 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 337 #define trampoline_pud ((pud_t *)XIP_FIXUP(trampoline_pud))
 338 #define fixmap_pud     ((pud_t *)XIP_FIXUP(fixmap_pud))
 339 #define early_pud      ((pud_t *)XIP_FIXUP(early_pud))
 340 #endif /* CONFIG_XIP_KERNEL */
 341
 342 static pmd_t *__init get_pmd_virt_early(phys_addr_t pa)
 343 {
 344         /* Before MMU is enabled */
 345         return (pmd_t *)((uintptr_t)pa);
 346 }
 347
 348 static pmd_t *__init get_pmd_virt_fixmap(phys_addr_t pa)
 349 {
 350         clear_fixmap(FIX_PMD);
 351         return (pmd_t *)set_fixmap_offset(FIX_PMD, pa);
 352 }
 353
 354 static pmd_t *__init get_pmd_virt_late(phys_addr_t pa)
 355 {
 356         return (pmd_t *) __va(pa);
 357 }
 358
 359 static phys_addr_t __init alloc_pmd_early(uintptr_t va)
 360 {
 361         BUG_ON((va - kernel_map.virt_addr) >> PUD_SHIFT);
 362
 363         return (uintptr_t)early_pmd;
 364 }
 365
 366 static phys_addr_t __init alloc_pmd_fixmap(uintptr_t va)
 367 {
 368         return memblock_phys_alloc(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
 369 }
 370
 371 static phys_addr_t __init alloc_pmd_late(uintptr_t va)
 372 {
 373         unsigned long vaddr;
 374
 375         vaddr = __get_free_page(GFP_KERNEL);
 376         BUG_ON(!vaddr);
 377         return __pa(vaddr);
 378 }
 379
 380 static void __init create_pmd_mapping(pmd_t *pmdp,
 381                                       uintptr_t va, phys_addr_t pa,
 382                                       phys_addr_t sz, pgprot_t prot)
 383 {
 384         pte_t *ptep;
 385         phys_addr_t pte_phys;
 386         uintptr_t pmd_idx = pmd_index(va);
 387
 388         if (sz == PMD_SIZE) {
 389                 if (pmd_none(pmdp[pmd_idx]))
 390                         pmdp[pmd_idx] = pfn_pmd(PFN_DOWN(pa), prot);
 391                 return;
 392         }
 393
 394         if (pmd_none(pmdp[pmd_idx])) {
 395                 pte_phys = pt_ops.alloc_pte(va);
 396                 pmdp[pmd_idx] = pfn_pmd(PFN_DOWN(pte_phys), PAGE_TABLE);
 397                 ptep = pt_ops.get_pte_virt(pte_phys);
 398                 memset(ptep, 0, PAGE_SIZE);
 399         } else {
 400                 pte_phys = PFN_PHYS(_pmd_pfn(pmdp[pmd_idx]));
 401                 ptep = pt_ops.get_pte_virt(pte_phys);
 402         }
 403
 404         create_pte_mapping(ptep, va, pa, sz, prot);
 405 }
 406
 407 static pud_t *__init get_pud_virt_early(phys_addr_t pa)
 408 {
 409         return (pud_t *)((uintptr_t)pa);
 410 }
 411
 412 static pud_t *__init get_pud_virt_fixmap(phys_addr_t pa)
 413 {
 414         clear_fixmap(FIX_PUD);
 415         return (pud_t *)set_fixmap_offset(FIX_PUD, pa);
 416 }
 417
 418 static pud_t *__init get_pud_virt_late(phys_addr_t pa)
 419 {
 420         return (pud_t *)__va(pa);
 421 }
 422
 423 static phys_addr_t __init alloc_pud_early(uintptr_t va)
 424 {
 425         /* Only one PUD is available for early mapping */
 426         BUG_ON((va - kernel_map.virt_addr) >> PGDIR_SHIFT);
 427
 428         return (uintptr_t)early_pud;
 429 }
 430
 431 static phys_addr_t __init alloc_pud_fixmap(uintptr_t va)
 432 {
 433         return memblock_phys_alloc(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
 434 }
 435
 436 static phys_addr_t alloc_pud_late(uintptr_t va)
 437 {
 438         unsigned long vaddr;
 439
 440         vaddr = __get_free_page(GFP_KERNEL);
 441         BUG_ON(!vaddr);
 442         return __pa(vaddr);
 443 }
 444
 445 static void __init create_pud_mapping(pud_t *pudp,
 446                                       uintptr_t va, phys_addr_t pa,
 447                                       phys_addr_t sz, pgprot_t prot)
 448 {
 449         pmd_t *nextp;
 450         phys_addr_t next_phys;
 451         uintptr_t pud_index = pud_index(va);
 452
 453         if (sz == PUD_SIZE) {
 454                 if (pud_val(pudp[pud_index]) == 0)
 455                         pudp[pud_index] = pfn_pud(PFN_DOWN(pa), prot);
 456                 return;
 457         }
 458
 459         if (pud_val(pudp[pud_index]) == 0) {
 460                 next_phys = pt_ops.alloc_pmd(va);
 461                 pudp[pud_index] = pfn_pud(PFN_DOWN(next_phys), PAGE_TABLE);
 462                 nextp = pt_ops.get_pmd_virt(next_phys);
 463                 memset(nextp, 0, PAGE_SIZE);
 464         } else {
 465                 next_phys = PFN_PHYS(_pud_pfn(pudp[pud_index]));
 466                 nextp = pt_ops.get_pmd_virt(next_phys);
 467         }
 468
 469         create_pmd_mapping(nextp, va, pa, sz, prot);
 470 }
 471
 472 #define pgd_next_t              pud_t
 473 #define alloc_pgd_next(__va)    (pgtable_l4_enabled ?                   \
 474                 pt_ops.alloc_pud(__va) : pt_ops.alloc_pmd(__va))
 475 #define get_pgd_next_virt(__pa) (pgtable_l4_enabled ?                   \
 476                 pt_ops.get_pud_virt(__pa) : (pgd_next_t *)pt_ops.get_pmd_virt(__pa))
 477 #define create_pgd_next_mapping(__nextp, __va, __pa, __sz, __prot)      \
 478                                 (pgtable_l4_enabled ?                   \
 479                 create_pud_mapping(__nextp, __va, __pa, __sz, __prot) : \
 480                 create_pmd_mapping((pmd_t *)__nextp, __va, __pa, __sz, __prot))
 481 #define fixmap_pgd_next         (pgtable_l4_enabled ?                   \
 482                 (uintptr_t)fixmap_pud : (uintptr_t)fixmap_pmd)
 483 #define trampoline_pgd_next     (pgtable_l4_enabled ?                   \
 484                 (uintptr_t)trampoline_pud : (uintptr_t)trampoline_pmd)
 485 #define early_dtb_pgd_next      (pgtable_l4_enabled ?                   \
 486                 (uintptr_t)early_dtb_pud : (uintptr_t)early_dtb_pmd)
 487 #else
 488 #define pgd_next_t              pte_t
 489 #define alloc_pgd_next(__va)    pt_ops.alloc_pte(__va)
 490 #define get_pgd_next_virt(__pa) pt_ops.get_pte_virt(__pa)
 491 #define create_pgd_next_mapping(__nextp, __va, __pa, __sz, __prot)      \
 492         create_pte_mapping(__nextp, __va, __pa, __sz, __prot)
 493 #define fixmap_pgd_next         ((uintptr_t)fixmap_pte)
 494 #define early_dtb_pgd_next      ((uintptr_t)early_dtb_pmd)
 495 #define create_pud_mapping(__pmdp, __va, __pa, __sz, __prot)
 496 #define create_pmd_mapping(__pmdp, __va, __pa, __sz, __prot)
 497 #endif /* __PAGETABLE_PMD_FOLDED */
 498
 499 void __init create_pgd_mapping(pgd_t *pgdp,
 500                                       uintptr_t va, phys_addr_t pa,
 501                                       phys_addr_t sz, pgprot_t prot)
 502 {
 503         pgd_next_t *nextp;
 504         phys_addr_t next_phys;
 505         uintptr_t pgd_idx = pgd_index(va);
 506
 507         if (sz == PGDIR_SIZE) {
 508                 if (pgd_val(pgdp[pgd_idx]) == 0)
 509                         pgdp[pgd_idx] = pfn_pgd(PFN_DOWN(pa), prot);
 510                 return;
 511         }
 512
 513         if (pgd_val(pgdp[pgd_idx]) == 0) {
 514                 next_phys = alloc_pgd_next(va);
 515                 pgdp[pgd_idx] = pfn_pgd(PFN_DOWN(next_phys), PAGE_TABLE);
 516                 nextp = get_pgd_next_virt(next_phys);
 517                 memset(nextp, 0, PAGE_SIZE);
 518         } else {
 519                 next_phys = PFN_PHYS(_pgd_pfn(pgdp[pgd_idx]));
 520                 nextp = get_pgd_next_virt(next_phys);
 521         }
 522
 523         create_pgd_next_mapping(nextp, va, pa, sz, prot);
 524 }
 525
 526 static uintptr_t __init best_map_size(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
 527 {
 528         /* Upgrade to PMD_SIZE mappings whenever possible */
 529         if ((base & (PMD_SIZE - 1)) || (size & (PMD_SIZE - 1)))
 530                 return PAGE_SIZE;
 531
 532         return PMD_SIZE;
 533 }
 534
 535 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 536 /* called from head.S with MMU off */
 537 asmlinkage void __init __copy_data(void)
 538 {
 539         void *from = (void *)(&__data_loc);
 540         void *to = (void *)CONFIG_PHYS_RAM_BASE;
 541         size_t sz = (size_t)((uintptr_t)(&_end) - (uintptr_t)(&_sdata));
 542
 543         memcpy(to, from, sz);
 544 }
 545 #endif
 546
 547 #ifdef CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX
 548 static __init pgprot_t pgprot_from_va(uintptr_t va)
 549 {
 550         if (is_va_kernel_text(va))
 551                 return PAGE_KERNEL_READ_EXEC;
 552
 553         /*
 554          * In 64-bit kernel, the kernel mapping is outside the linear mapping so
 555          * we must protect its linear mapping alias from being executed and
 556          * written.
 557          * And rodata section is marked readonly in mark_rodata_ro.
 558          */
 559         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) && is_va_kernel_lm_alias_text(va))
 560                 return PAGE_KERNEL_READ;
 561
 562         return PAGE_KERNEL;
 563 }
 564
 565 void mark_rodata_ro(void)
 566 {
 567         set_kernel_memory(__start_rodata, _data, set_memory_ro);
 568         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT))
 569                 set_kernel_memory(lm_alias(__start_rodata), lm_alias(_data),
 570                                   set_memory_ro);
 571
 572         debug_checkwx();
 573 }
 574 #else
 575 static __init pgprot_t pgprot_from_va(uintptr_t va)
 576 {
 577         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) && !is_kernel_mapping(va))
 578                 return PAGE_KERNEL;
 579
 580         return PAGE_KERNEL_EXEC;
 581 }
 582 #endif /* CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX */
 583
 584 #ifdef CONFIG_64BIT
 585 static void __init disable_pgtable_l4(void)
 586 {
 587         pgtable_l4_enabled = false;
 588         kernel_map.page_offset = PAGE_OFFSET_L3;
 589         satp_mode = SATP_MODE_39;
 590 }
 591
 592 /*
 593  * There is a simple way to determine if 4-level is supported by the
 594  * underlying hardware: establish 1:1 mapping in 4-level page table mode
 595  * then read SATP to see if the configuration was taken into account
 596  * meaning sv48 is supported.
 597  */
 598 static __init void set_satp_mode(void)
 599 {
 600         u64 identity_satp, hw_satp;
 601         uintptr_t set_satp_mode_pmd;
 602
 603         set_satp_mode_pmd = ((unsigned long)set_satp_mode) & PMD_MASK;
 604         create_pgd_mapping(early_pg_dir,
 605                            set_satp_mode_pmd, (uintptr_t)early_pud,
 606                            PGDIR_SIZE, PAGE_TABLE);
 607         create_pud_mapping(early_pud,
 608                            set_satp_mode_pmd, (uintptr_t)early_pmd,
 609                            PUD_SIZE, PAGE_TABLE);
 610         /* Handle the case where set_satp_mode straddles 2 PMDs */
 611         create_pmd_mapping(early_pmd,
 612                            set_satp_mode_pmd, set_satp_mode_pmd,
 613                            PMD_SIZE, PAGE_KERNEL_EXEC);
 614         create_pmd_mapping(early_pmd,
 615                            set_satp_mode_pmd + PMD_SIZE,
 616                            set_satp_mode_pmd + PMD_SIZE,
 617                            PMD_SIZE, PAGE_KERNEL_EXEC);
 618
 619         identity_satp = PFN_DOWN((uintptr_t)&early_pg_dir) | satp_mode;
 620
 621         local_flush_tlb_all();
 622         csr_write(CSR_SATP, identity_satp);
 623         hw_satp = csr_swap(CSR_SATP, 0ULL);
 624         local_flush_tlb_all();
 625
 626         if (hw_satp != identity_satp)
 627                 disable_pgtable_l4();
 628
 629         memset(early_pg_dir, 0, PAGE_SIZE);
 630         memset(early_pud, 0, PAGE_SIZE);
 631         memset(early_pmd, 0, PAGE_SIZE);
 632 }
 633 #endif
 634
 635 /*
 636  * setup_vm() is called from head.S with MMU-off.
 637  *
 638  * Following requirements should be honoured for setup_vm() to work
 639  * correctly:
 640  * 1) It should use PC-relative addressing for accessing kernel symbols.
 641  *    To achieve this we always use GCC cmodel=medany.
 642  * 2) The compiler instrumentation for FTRACE will not work for setup_vm()
 643  *    so disable compiler instrumentation when FTRACE is enabled.
 644  *
 645  * Currently, the above requirements are honoured by using custom CFLAGS
 646  * for init.o in mm/Makefile.
 647  */
 648
 649 #ifndef __riscv_cmodel_medany
 650 #error "setup_vm() is called from head.S before relocate so it should not use absolute addressing."
 651 #endif
 652
 653 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 654 static void __init create_kernel_page_table(pgd_t *pgdir,
 655                                             __always_unused bool early)
 656 {
 657         uintptr_t va, end_va;
 658
 659         /* Map the flash resident part */
 660         end_va = kernel_map.virt_addr + kernel_map.xiprom_sz;
 661         for (va = kernel_map.virt_addr; va < end_va; va += PMD_SIZE)
 662                 create_pgd_mapping(pgdir, va,
 663                                    kernel_map.xiprom + (va - kernel_map.virt_addr),
 664                                    PMD_SIZE, PAGE_KERNEL_EXEC);
 665
 666         /* Map the data in RAM */
 667         end_va = kernel_map.virt_addr + XIP_OFFSET + kernel_map.size;
 668         for (va = kernel_map.virt_addr + XIP_OFFSET; va < end_va; va += PMD_SIZE)
 669                 create_pgd_mapping(pgdir, va,
 670                                    kernel_map.phys_addr + (va - (kernel_map.virt_addr + XIP_OFFSET)),
 671                                    PMD_SIZE, PAGE_KERNEL);
 672 }
 673 #else
 674 static void __init create_kernel_page_table(pgd_t *pgdir, bool early)
 675 {
 676         uintptr_t va, end_va;
 677
 678         end_va = kernel_map.virt_addr + kernel_map.size;
 679         for (va = kernel_map.virt_addr; va < end_va; va += PMD_SIZE)
 680                 create_pgd_mapping(pgdir, va,
 681                                    kernel_map.phys_addr + (va - kernel_map.virt_addr),
 682                                    PMD_SIZE,
 683                                    early ?
 684                                         PAGE_KERNEL_EXEC : pgprot_from_va(va));
 685 }
 686 #endif
 687
 688 /*
 689  * Setup a 4MB mapping that encompasses the device tree: for 64-bit kernel,
 690  * this means 2 PMD entries whereas for 32-bit kernel, this is only 1 PGDIR
 691  * entry.
 692  */
 693 static void __init create_fdt_early_page_table(pgd_t *pgdir, uintptr_t dtb_pa)
 694 {
 695 #ifndef CONFIG_BUILTIN_DTB
 696         uintptr_t pa = dtb_pa & ~(PMD_SIZE - 1);
 697
 698         create_pgd_mapping(early_pg_dir, DTB_EARLY_BASE_VA,
 699                            IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) ? early_dtb_pgd_next : pa,
 700                            PGDIR_SIZE,
 701                            IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) ? PAGE_TABLE : PAGE_KERNEL);
 702
 703         if (pgtable_l4_enabled) {
 704                 create_pud_mapping(early_dtb_pud, DTB_EARLY_BASE_VA,
 705                                    (uintptr_t)early_dtb_pmd, PUD_SIZE, PAGE_TABLE);
 706         }
 707
 708         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT)) {
 709                 create_pmd_mapping(early_dtb_pmd, DTB_EARLY_BASE_VA,
 710                                    pa, PMD_SIZE, PAGE_KERNEL);
 711                 create_pmd_mapping(early_dtb_pmd, DTB_EARLY_BASE_VA + PMD_SIZE,
 712                                    pa + PMD_SIZE, PMD_SIZE, PAGE_KERNEL);
 713         }
 714
 715         dtb_early_va = (void *)DTB_EARLY_BASE_VA + (dtb_pa & (PMD_SIZE - 1));
 716 #else
 717         /*
 718          * For 64-bit kernel, __va can't be used since it would return a linear
 719          * mapping address whereas dtb_early_va will be used before
 720          * setup_vm_final installs the linear mapping. For 32-bit kernel, as the
 721          * kernel is mapped in the linear mapping, that makes no difference.
 722          */
 723         dtb_early_va = kernel_mapping_pa_to_va(XIP_FIXUP(dtb_pa));
 724 #endif
 725
 726         dtb_early_pa = dtb_pa;
 727 }
 728
 729 /*
 730  * MMU is not enabled, the page tables are allocated directly using
 731  * early_pmd/pud/p4d and the address returned is the physical one.
 732  */
 733 void pt_ops_set_early(void)
 734 {
 735         pt_ops.alloc_pte = alloc_pte_early;
 736         pt_ops.get_pte_virt = get_pte_virt_early;
 737 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
 738         pt_ops.alloc_pmd = alloc_pmd_early;
 739         pt_ops.get_pmd_virt = get_pmd_virt_early;
 740         pt_ops.alloc_pud = alloc_pud_early;
 741         pt_ops.get_pud_virt = get_pud_virt_early;
 742 #endif
 743 }
 744
 745 /*
 746  * MMU is enabled but page table setup is not complete yet.
 747  * fixmap page table alloc functions must be used as a means to temporarily
 748  * map the allocated physical pages since the linear mapping does not exist yet.
 749  *
 750  * Note that this is called with MMU disabled, hence kernel_mapping_pa_to_va,
 751  * but it will be used as described above.
 752  */
 753 void pt_ops_set_fixmap(void)
 754 {
 755         pt_ops.alloc_pte = kernel_mapping_pa_to_va((uintptr_t)alloc_pte_fixmap);
 756         pt_ops.get_pte_virt = kernel_mapping_pa_to_va((uintptr_t)get_pte_virt_fixmap);
 757 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
 758         pt_ops.alloc_pmd = kernel_mapping_pa_to_va((uintptr_t)alloc_pmd_fixmap);
 759         pt_ops.get_pmd_virt = kernel_mapping_pa_to_va((uintptr_t)get_pmd_virt_fixmap);
 760         pt_ops.alloc_pud = kernel_mapping_pa_to_va((uintptr_t)alloc_pud_fixmap);
 761         pt_ops.get_pud_virt = kernel_mapping_pa_to_va((uintptr_t)get_pud_virt_fixmap);
 762 #endif
 763 }
 764
 765 /*
 766  * MMU is enabled and page table setup is complete, so from now, we can use
 767  * generic page allocation functions to setup page table.
 768  */
 769 void pt_ops_set_late(void)
 770 {
 771         pt_ops.alloc_pte = alloc_pte_late;
 772         pt_ops.get_pte_virt = get_pte_virt_late;
 773 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
 774         pt_ops.alloc_pmd = alloc_pmd_late;
 775         pt_ops.get_pmd_virt = get_pmd_virt_late;
 776         pt_ops.alloc_pud = alloc_pud_late;
 777         pt_ops.get_pud_virt = get_pud_virt_late;
 778 #endif
 779 }
 780
 781 asmlinkage void __init setup_vm(uintptr_t dtb_pa)
 782 {
 783         pmd_t __maybe_unused fix_bmap_spmd, fix_bmap_epmd;
 784
 785         kernel_map.virt_addr = KERNEL_LINK_ADDR;
 786         kernel_map.page_offset = _AC(CONFIG_PAGE_OFFSET, UL);
 787
 788 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 789         kernel_map.xiprom = (uintptr_t)CONFIG_XIP_PHYS_ADDR;
 790         kernel_map.xiprom_sz = (uintptr_t)(&_exiprom) - (uintptr_t)(&_xiprom);
 791
 792         phys_ram_base = CONFIG_PHYS_RAM_BASE;
 793         kernel_map.phys_addr = (uintptr_t)CONFIG_PHYS_RAM_BASE;
 794         kernel_map.size = (uintptr_t)(&_end) - (uintptr_t)(&_sdata);
 795
 796         kernel_map.va_kernel_xip_pa_offset = kernel_map.virt_addr - kernel_map.xiprom;
 797 #else
 798         kernel_map.phys_addr = (uintptr_t)(&_start);
 799         kernel_map.size = (uintptr_t)(&_end) - kernel_map.phys_addr;
 800 #endif
 801
 802 #if defined(CONFIG_64BIT) && !defined(CONFIG_XIP_KERNEL)
 803         set_satp_mode();
 804 #endif
 805
 806         kernel_map.va_pa_offset = PAGE_OFFSET - kernel_map.phys_addr;
 807         kernel_map.va_kernel_pa_offset = kernel_map.virt_addr - kernel_map.phys_addr;
 808
 809         riscv_pfn_base = PFN_DOWN(kernel_map.phys_addr);
 810
 811         /*
 812          * The default maximal physical memory size is KERN_VIRT_SIZE for 32-bit
 813          * kernel, whereas for 64-bit kernel, the end of the virtual address
 814          * space is occupied by the modules/BPF/kernel mappings which reduces
 815          * the available size of the linear mapping.
 816          */
 817         memory_limit = KERN_VIRT_SIZE - (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) ? SZ_4G : 0);
 818
 819         /* Sanity check alignment and size */
 820         BUG_ON((PAGE_OFFSET % PGDIR_SIZE) != 0);
 821         BUG_ON((kernel_map.phys_addr % PMD_SIZE) != 0);
 822
 823 #ifdef CONFIG_64BIT
 824         /*
 825          * The last 4K bytes of the addressable memory can not be mapped because
 826          * of IS_ERR_VALUE macro.
 827          */
 828         BUG_ON((kernel_map.virt_addr + kernel_map.size) > ADDRESS_SPACE_END - SZ_4K);
 829 #endif
 830
 831         pt_ops_set_early();
 832
 833         /* Setup early PGD for fixmap */
 834         create_pgd_mapping(early_pg_dir, FIXADDR_START,
 835                            fixmap_pgd_next, PGDIR_SIZE, PAGE_TABLE);
 836
 837 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
 838         /* Setup fixmap PUD and PMD */
 839         if (pgtable_l4_enabled)
 840                 create_pud_mapping(fixmap_pud, FIXADDR_START,
 841                                    (uintptr_t)fixmap_pmd, PUD_SIZE, PAGE_TABLE);
 842         create_pmd_mapping(fixmap_pmd, FIXADDR_START,
 843                            (uintptr_t)fixmap_pte, PMD_SIZE, PAGE_TABLE);
 844         /* Setup trampoline PGD and PMD */
 845         create_pgd_mapping(trampoline_pg_dir, kernel_map.virt_addr,
 846                            trampoline_pgd_next, PGDIR_SIZE, PAGE_TABLE);
 847         if (pgtable_l4_enabled)
 848                 create_pud_mapping(trampoline_pud, kernel_map.virt_addr,
 849                                    (uintptr_t)trampoline_pmd, PUD_SIZE, PAGE_TABLE);
 850 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 851         create_pmd_mapping(trampoline_pmd, kernel_map.virt_addr,
 852                            kernel_map.xiprom, PMD_SIZE, PAGE_KERNEL_EXEC);
 853 #else
 854         create_pmd_mapping(trampoline_pmd, kernel_map.virt_addr,
 855                            kernel_map.phys_addr, PMD_SIZE, PAGE_KERNEL_EXEC);
 856 #endif
 857 #else
 858         /* Setup trampoline PGD */
 859         create_pgd_mapping(trampoline_pg_dir, kernel_map.virt_addr,
 860                            kernel_map.phys_addr, PGDIR_SIZE, PAGE_KERNEL_EXEC);
 861 #endif
 862
 863         /*
 864          * Setup early PGD covering entire kernel which will allow
 865          * us to reach paging_init(). We map all memory banks later
 866          * in setup_vm_final() below.
 867          */
 868         create_kernel_page_table(early_pg_dir, true);
 869
 870         /* Setup early mapping for FDT early scan */
 871         create_fdt_early_page_table(early_pg_dir, dtb_pa);
 872
 873         /*
 874          * Bootime fixmap only can handle PMD_SIZE mapping. Thus, boot-ioremap
 875          * range can not span multiple pmds.
 876          */
 877         BUG_ON((__fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN) >> PMD_SHIFT)
 878                      != (__fix_to_virt(FIX_BTMAP_END) >> PMD_SHIFT));
 879
 880 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
 881         /*
 882          * Early ioremap fixmap is already created as it lies within first 2MB
 883          * of fixmap region. We always map PMD_SIZE. Thus, both FIX_BTMAP_END
 884          * FIX_BTMAP_BEGIN should lie in the same pmd. Verify that and warn
 885          * the user if not.
 886          */
 887         fix_bmap_spmd = fixmap_pmd[pmd_index(__fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN))];
 888         fix_bmap_epmd = fixmap_pmd[pmd_index(__fix_to_virt(FIX_BTMAP_END))];
 889         if (pmd_val(fix_bmap_spmd) != pmd_val(fix_bmap_epmd)) {
 890                 WARN_ON(1);
 891                 pr_warn("fixmap btmap start [%08lx] != end [%08lx]\n",
 892                         pmd_val(fix_bmap_spmd), pmd_val(fix_bmap_epmd));
 893                 pr_warn("fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN): %08lx\n",
 894                         fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN));
 895                 pr_warn("fix_to_virt(FIX_BTMAP_END):   %08lx\n",
 896                         fix_to_virt(FIX_BTMAP_END));
 897
 898                 pr_warn("FIX_BTMAP_END:       %d\n", FIX_BTMAP_END);
 899                 pr_warn("FIX_BTMAP_BEGIN:     %d\n", FIX_BTMAP_BEGIN);
 900         }
 901 #endif
 902
 903         pt_ops_set_fixmap();
 904 }
 905
 906 static void __init setup_vm_final(void)
 907 {
 908         uintptr_t va, map_size;
 909         phys_addr_t pa, start, end;
 910         u64 i;
 911
 912         /* Setup swapper PGD for fixmap */
 913         create_pgd_mapping(swapper_pg_dir, FIXADDR_START,
 914                            __pa_symbol(fixmap_pgd_next),
 915                            PGDIR_SIZE, PAGE_TABLE);
 916
 917         /* Map all memory banks in the linear mapping */
 918         for_each_mem_range(i, &start, &end) {
 919                 if (start >= end)
 920                         break;
 921                 if (start <= __pa(PAGE_OFFSET) &&
 922                     __pa(PAGE_OFFSET) < end)
 923                         start = __pa(PAGE_OFFSET);
 924                 if (end >= __pa(PAGE_OFFSET) + memory_limit)
 925                         end = __pa(PAGE_OFFSET) + memory_limit;
 926
 927                 map_size = best_map_size(start, end - start);
 928                 for (pa = start; pa < end; pa += map_size) {
 929                         va = (uintptr_t)__va(pa);
 930
 931                         create_pgd_mapping(swapper_pg_dir, va, pa, map_size,
 932                                            pgprot_from_va(va));
 933                 }
 934         }
 935
 936 #ifdef CONFIG_64BIT
 937         /* Map the kernel */
 938         create_kernel_page_table(swapper_pg_dir, false);
 939 #endif
 940
 941 #ifdef CONFIG_KASAN
 942         kasan_swapper_init();
 943 #endif
 944
 945         /* Clear fixmap PTE and PMD mappings */
 946         clear_fixmap(FIX_PTE);
 947         clear_fixmap(FIX_PMD);
 948         clear_fixmap(FIX_PUD);
 949
 950         /* Move to swapper page table */
 951         csr_write(CSR_SATP, PFN_DOWN(__pa_symbol(swapper_pg_dir)) | satp_mode);
 952         local_flush_tlb_all();
 953
 954         pt_ops_set_late();
 955 }
 956 #else
 957 asmlinkage void __init setup_vm(uintptr_t dtb_pa)
 958 {
 959         dtb_early_va = (void *)dtb_pa;
 960         dtb_early_pa = dtb_pa;
 961 }
 962
 963 static inline void setup_vm_final(void)
 964 {
 965 }
 966 #endif /* CONFIG_MMU */
 967
 968 #ifdef CONFIG_KEXEC_CORE
 969 /*
 970  * reserve_crashkernel() - reserves memory for crash kernel
 971  *
 972  * This function reserves memory area given in "crashkernel=" kernel command
 973  * line parameter. The memory reserved is used by dump capture kernel when
 974  * primary kernel is crashing.
 975  */
 976 static void __init reserve_crashkernel(void)
 977 {
 978         unsigned long long crash_base = 0;
 979         unsigned long long crash_size = 0;
 980         unsigned long search_start = memblock_start_of_DRAM();
 981         unsigned long search_end = memblock_end_of_DRAM();
 982
 983         int ret = 0;
 984
 985         /*
 986          * Don't reserve a region for a crash kernel on a crash kernel
 987          * since it doesn't make much sense and we have limited memory
 988          * resources.
 989          */
 990 #ifdef CONFIG_CRASH_DUMP
 991         if (is_kdump_kernel()) {
 992                 pr_info("crashkernel: ignoring reservation request\n");
 993                 return;
 994         }
 995 #endif
 996
 997         ret = parse_crashkernel(boot_command_line, memblock_phys_mem_size(),
 998                                 &crash_size, &crash_base);
 999         if (ret || !crash_size)
1000                 return;
1001
1002         crash_size = PAGE_ALIGN(crash_size);
1003
1004         if (crash_base) {
1005                 search_start = crash_base;
1006                 search_end = crash_base + crash_size;
1007         }
1008
1009         /*
1010          * Current riscv boot protocol requires 2MB alignment for
1011          * RV64 and 4MB alignment for RV32 (hugepage size)
1012          */
1013         crash_base = memblock_phys_alloc_range(crash_size, PMD_SIZE,
1014                                                search_start, search_end);
1015         if (crash_base == 0) {
1016                 pr_warn("crashkernel: couldn't allocate %lldKB\n",
1017                         crash_size >> 10);
1018                 return;
1019         }
1020
1021         pr_info("crashkernel: reserved 0x%016llx - 0x%016llx (%lld MB)\n",
1022                 crash_base, crash_base + crash_size, crash_size >> 20);
1023
1024         crashk_res.start = crash_base;
1025         crashk_res.end = crash_base + crash_size - 1;
1026 }
1027 #endif /* CONFIG_KEXEC_CORE */
1028
1029 void __init paging_init(void)
1030 {
1031         setup_bootmem();
1032         setup_vm_final();
1033 }
1034
1035 void __init misc_mem_init(void)
1036 {
1037         early_memtest(min_low_pfn << PAGE_SHIFT, max_low_pfn << PAGE_SHIFT);
1038         arch_numa_init();
1039         sparse_init();
1040         zone_sizes_init();
1041 #ifdef CONFIG_KEXEC_CORE
1042         reserve_crashkernel();
1043 #endif
1044         memblock_dump_all();
1045 }
1046
1047 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
1048 int __meminit vmemmap_populate(unsigned long start, unsigned long end, int node,
1049                                struct vmem_altmap *altmap)
1050 {
1051         return vmemmap_populate_basepages(start, end, node, NULL);
1052 }
1053 #endif