arch/arm64/include/asm/memory.h

   1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only */
   2 /*
   3  * Based on arch/arm/include/asm/memory.h
   4  *
   5  * Copyright (C) 2000-2002 Russell King
   6  * Copyright (C) 2012 ARM Ltd.
   7  *
   8  * Note: this file should not be included by non-asm/.h files
   9  */
  10 #ifndef __ASM_MEMORY_H
  11 #define __ASM_MEMORY_H
  12
  13 #include <linux/compiler.h>
  14 #include <linux/const.h>
  15 #include <linux/types.h>
  16 #include <asm/bug.h>
  17 #include <asm/page-def.h>
  18 #include <linux/sizes.h>
  19
  20 /*
  21  * Size of the PCI I/O space. This must remain a power of two so that
  22  * IO_SPACE_LIMIT acts as a mask for the low bits of I/O addresses.
  23  */
  24 #define PCI_IO_SIZE             SZ_16M
  25
  26 /*
  27  * VMEMMAP_SIZE - allows the whole linear region to be covered by
  28  *                a struct page array
  29  *
  30  * If we are configured with a 52-bit kernel VA then our VMEMMAP_SIZE
  31  * neads to cover the memory region from the beginning of the 52-bit
  32  * PAGE_OFFSET all the way to VA_START for 48-bit. This allows us to
  33  * keep a constant PAGE_OFFSET and "fallback" to using the higher end
  34  * of the VMEMMAP where 52-bit support is not available in hardware.
  35  */
  36 #define VMEMMAP_SIZE ((_VA_START(VA_BITS_MIN) - PAGE_OFFSET) \
  37                         >> (PAGE_SHIFT - STRUCT_PAGE_MAX_SHIFT))
  38
  39 /*
  40  * PAGE_OFFSET - the virtual address of the start of the linear map (top
  41  *               (VA_BITS - 1))
  42  * KIMAGE_VADDR - the virtual address of the start of the kernel image
  43  * VA_BITS - the maximum number of bits for virtual addresses.
  44  * VA_START - the first kernel virtual address.
  45  */
  46 #define VA_BITS                 (CONFIG_ARM64_VA_BITS)
  47 #define _PAGE_OFFSET(va)        (-(UL(1) << (va)))
  48 #define PAGE_OFFSET             (_PAGE_OFFSET(VA_BITS))
  49 #define KIMAGE_VADDR            (MODULES_END)
  50 #define BPF_JIT_REGION_START    (KASAN_SHADOW_END)
  51 #define BPF_JIT_REGION_SIZE     (SZ_128M)
  52 #define BPF_JIT_REGION_END      (BPF_JIT_REGION_START + BPF_JIT_REGION_SIZE)
  53 #define MODULES_END             (MODULES_VADDR + MODULES_VSIZE)
  54 #define MODULES_VADDR           (BPF_JIT_REGION_END)
  55 #define MODULES_VSIZE           (SZ_128M)
  56 #define VMEMMAP_START           (-VMEMMAP_SIZE - SZ_2M)
  57 #define PCI_IO_END              (VMEMMAP_START - SZ_2M)
  58 #define PCI_IO_START            (PCI_IO_END - PCI_IO_SIZE)
  59 #define FIXADDR_TOP             (PCI_IO_START - SZ_2M)
  60 #if VA_BITS > 48
  61 #define VA_BITS_MIN             (48)
  62 #else
  63 #define VA_BITS_MIN             (VA_BITS)
  64 #endif
  65 #define _VA_START(va)           (-(UL(1) << ((va) - 1)))
  66
  67 #define KERNEL_START      _text
  68 #define KERNEL_END        _end
  69
  70 #ifdef CONFIG_ARM64_VA_BITS_52
  71 #define MAX_USER_VA_BITS        52
  72 #else
  73 #define MAX_USER_VA_BITS        VA_BITS
  74 #endif
  75
  76 /*
  77  * Generic and tag-based KASAN require 1/8th and 1/16th of the kernel virtual
  78  * address space for the shadow region respectively. They can bloat the stack
  79  * significantly, so double the (minimum) stack size when they are in use.
  80  */
  81 #ifdef CONFIG_KASAN
  82 #define KASAN_SHADOW_OFFSET     _AC(CONFIG_KASAN_SHADOW_OFFSET, UL)
  83 #define KASAN_SHADOW_END        ((UL(1) << (64 - KASAN_SHADOW_SCALE_SHIFT)) \
  84                                         + KASAN_SHADOW_OFFSET)
  85 #define KASAN_THREAD_SHIFT      1
  86 #else
  87 #define KASAN_THREAD_SHIFT      0
  88 #define KASAN_SHADOW_END        (_VA_START(VA_BITS_MIN))
  89 #endif
  90
  91 #define MIN_THREAD_SHIFT        (14 + KASAN_THREAD_SHIFT)
  92
  93 /*
  94  * VMAP'd stacks are allocated at page granularity, so we must ensure that such
  95  * stacks are a multiple of page size.
  96  */
  97 #if defined(CONFIG_VMAP_STACK) && (MIN_THREAD_SHIFT < PAGE_SHIFT)
  98 #define THREAD_SHIFT            PAGE_SHIFT
  99 #else
 100 #define THREAD_SHIFT            MIN_THREAD_SHIFT
 101 #endif
 102
 103 #if THREAD_SHIFT >= PAGE_SHIFT
 104 #define THREAD_SIZE_ORDER       (THREAD_SHIFT - PAGE_SHIFT)
 105 #endif
 106
 107 #define THREAD_SIZE             (UL(1) << THREAD_SHIFT)
 108
 109 /*
 110  * By aligning VMAP'd stacks to 2 * THREAD_SIZE, we can detect overflow by
 111  * checking sp & (1 << THREAD_SHIFT), which we can do cheaply in the entry
 112  * assembly.
 113  */
 114 #ifdef CONFIG_VMAP_STACK
 115 #define THREAD_ALIGN            (2 * THREAD_SIZE)
 116 #else
 117 #define THREAD_ALIGN            THREAD_SIZE
 118 #endif
 119
 120 #define IRQ_STACK_SIZE          THREAD_SIZE
 121
 122 #define OVERFLOW_STACK_SIZE     SZ_4K
 123
 124 /*
 125  * Alignment of kernel segments (e.g. .text, .data).
 126  */
 127 #if defined(CONFIG_DEBUG_ALIGN_RODATA)
 128 /*
 129  *  4 KB granule:   1 level 2 entry
 130  * 16 KB granule: 128 level 3 entries, with contiguous bit
 131  * 64 KB granule:  32 level 3 entries, with contiguous bit
 132  */
 133 #define SEGMENT_ALIGN                   SZ_2M
 134 #else
 135 /*
 136  *  4 KB granule:  16 level 3 entries, with contiguous bit
 137  * 16 KB granule:   4 level 3 entries, without contiguous bit
 138  * 64 KB granule:   1 level 3 entry
 139  */
 140 #define SEGMENT_ALIGN                   SZ_64K
 141 #endif
 142
 143 /*
 144  * Memory types available.
 145  */
 146 #define MT_DEVICE_nGnRnE        0
 147 #define MT_DEVICE_nGnRE         1
 148 #define MT_DEVICE_GRE           2
 149 #define MT_NORMAL_NC            3
 150 #define MT_NORMAL               4
 151 #define MT_NORMAL_WT            5
 152
 153 /*
 154  * Memory types for Stage-2 translation
 155  */
 156 #define MT_S2_NORMAL            0xf
 157 #define MT_S2_DEVICE_nGnRE      0x1
 158
 159 /*
 160  * Memory types for Stage-2 translation when ID_AA64MMFR2_EL1.FWB is 0001
 161  * Stage-2 enforces Normal-WB and Device-nGnRE
 162  */
 163 #define MT_S2_FWB_NORMAL        6
 164 #define MT_S2_FWB_DEVICE_nGnRE  1
 165
 166 #ifdef CONFIG_ARM64_4K_PAGES
 167 #define IOREMAP_MAX_ORDER       (PUD_SHIFT)
 168 #else
 169 #define IOREMAP_MAX_ORDER       (PMD_SHIFT)
 170 #endif
 171
 172 #ifndef __ASSEMBLY__
 173 extern u64                      vabits_actual;
 174 #define VA_START                (_VA_START(vabits_actual))
 175
 176 #include <linux/bitops.h>
 177 #include <linux/mmdebug.h>
 178
 179 extern s64                      physvirt_offset;
 180 extern s64                      memstart_addr;
 181 /* PHYS_OFFSET - the physical address of the start of memory. */
 182 #define PHYS_OFFSET             ({ VM_BUG_ON(memstart_addr & 1); memstart_addr; })
 183
 184 /* the virtual base of the kernel image (minus TEXT_OFFSET) */
 185 extern u64                      kimage_vaddr;
 186
 187 /* the offset between the kernel virtual and physical mappings */
 188 extern u64                      kimage_voffset;
 189
 190 static inline unsigned long kaslr_offset(void)
 191 {
 192         return kimage_vaddr - KIMAGE_VADDR;
 193 }
 194
 195 /*
 196  * Allow all memory at the discovery stage. We will clip it later.
 197  */
 198 #define MIN_MEMBLOCK_ADDR       0
 199 #define MAX_MEMBLOCK_ADDR       U64_MAX
 200
 201 /*
 202  * PFNs are used to describe any physical page; this means
 203  * PFN 0 == physical address 0.
 204  *
 205  * This is the PFN of the first RAM page in the kernel
 206  * direct-mapped view.  We assume this is the first page
 207  * of RAM in the mem_map as well.
 208  */
 209 #define PHYS_PFN_OFFSET (PHYS_OFFSET >> PAGE_SHIFT)
 210
 211 /*
 212  * When dealing with data aborts, watchpoints, or instruction traps we may end
 213  * up with a tagged userland pointer. Clear the tag to get a sane pointer to
 214  * pass on to access_ok(), for instance.
 215  */
 216 #define untagged_addr(addr)     \
 217         ((__typeof__(addr))sign_extend64((u64)(addr), 55))
 218
 219 #ifdef CONFIG_KASAN_SW_TAGS
 220 #define __tag_shifted(tag)      ((u64)(tag) << 56)
 221 #define __tag_reset(addr)       untagged_addr(addr)
 222 #define __tag_get(addr)         (__u8)((u64)(addr) >> 56)
 223 #else
 224 #define __tag_shifted(tag)      0UL
 225 #define __tag_reset(addr)       (addr)
 226 #define __tag_get(addr)         0
 227 #endif
 228
 229 static inline const void *__tag_set(const void *addr, u8 tag)
 230 {
 231         u64 __addr = (u64)addr & ~__tag_shifted(0xff);
 232         return (const void *)(__addr | __tag_shifted(tag));
 233 }
 234
 235 /*
 236  * Physical vs virtual RAM address space conversion.  These are
 237  * private definitions which should NOT be used outside memory.h
 238  * files.  Use virt_to_phys/phys_to_virt/__pa/__va instead.
 239  */
 240
 241
 242 /*
 243  * The linear kernel range starts at the bottom of the virtual address
 244  * space. Testing the top bit for the start of the region is a
 245  * sufficient check and avoids having to worry about the tag.
 246  */
 247 #define __is_lm_address(addr)   (!(((u64)addr) & BIT(vabits_actual - 1)))
 248
 249 #define __lm_to_phys(addr)      (((addr) + physvirt_offset))
 250 #define __kimg_to_phys(addr)    ((addr) - kimage_voffset)
 251
 252 #define __virt_to_phys_nodebug(x) ({                                    \
 253         phys_addr_t __x = (phys_addr_t)(__tag_reset(x));                \
 254         __is_lm_address(__x) ? __lm_to_phys(__x) :                      \
 255                                __kimg_to_phys(__x);                     \
 256 })
 257
 258 #define __pa_symbol_nodebug(x)  __kimg_to_phys((phys_addr_t)(x))
 259
 260 #ifdef CONFIG_DEBUG_VIRTUAL
 261 extern phys_addr_t __virt_to_phys(unsigned long x);
 262 extern phys_addr_t __phys_addr_symbol(unsigned long x);
 263 #else
 264 #define __virt_to_phys(x)       __virt_to_phys_nodebug(x)
 265 #define __phys_addr_symbol(x)   __pa_symbol_nodebug(x)
 266 #endif
 267
 268 #define __phys_to_virt(x)       ((unsigned long)((x) - physvirt_offset))
 269 #define __phys_to_kimg(x)       ((unsigned long)((x) + kimage_voffset))
 270
 271 /*
 272  * Convert a page to/from a physical address
 273  */
 274 #define page_to_phys(page)      (__pfn_to_phys(page_to_pfn(page)))
 275 #define phys_to_page(phys)      (pfn_to_page(__phys_to_pfn(phys)))
 276
 277 /*
 278  * Note: Drivers should NOT use these.  They are the wrong
 279  * translation for translating DMA addresses.  Use the driver
 280  * DMA support - see dma-mapping.h.
 281  */
 282 #define virt_to_phys virt_to_phys
 283 static inline phys_addr_t virt_to_phys(const volatile void *x)
 284 {
 285         return __virt_to_phys((unsigned long)(x));
 286 }
 287
 288 #define phys_to_virt phys_to_virt
 289 static inline void *phys_to_virt(phys_addr_t x)
 290 {
 291         return (void *)(__phys_to_virt(x));
 292 }
 293
 294 /*
 295  * Drivers should NOT use these either.
 296  */
 297 #define __pa(x)                 __virt_to_phys((unsigned long)(x))
 298 #define __pa_symbol(x)          __phys_addr_symbol(RELOC_HIDE((unsigned long)(x), 0))
 299 #define __pa_nodebug(x)         __virt_to_phys_nodebug((unsigned long)(x))
 300 #define __va(x)                 ((void *)__phys_to_virt((phys_addr_t)(x)))
 301 #define pfn_to_kaddr(pfn)       __va((pfn) << PAGE_SHIFT)
 302 #define virt_to_pfn(x)      __phys_to_pfn(__virt_to_phys((unsigned long)(x)))
 303 #define sym_to_pfn(x)       __phys_to_pfn(__pa_symbol(x))
 304
 305 /*
 306  *  virt_to_page(k)     convert a _valid_ virtual address to struct page *
 307  *  virt_addr_valid(k)  indicates whether a virtual address is valid
 308  */
 309 #define ARCH_PFN_OFFSET         ((unsigned long)PHYS_PFN_OFFSET)
 310
 311 #if !defined(CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP) || defined(CONFIG_DEBUG_VIRTUAL)
 312 #define virt_to_page(kaddr)     pfn_to_page(virt_to_pfn(kaddr))
 313 #else
 314 #define page_to_virt(x) ({                                              \
 315         __typeof__(x) __page = x;                                       \
 316         u64 __idx = ((u64)__page - VMEMMAP_START) / sizeof(struct page);\
 317         u64 __addr = PAGE_OFFSET + (__idx * PAGE_SIZE);                 \
 318         (void *)__tag_set((const void *)__addr, page_kasan_tag(__page));\
 319 })
 320
 321 #define virt_to_page(x) ({                                              \
 322         u64 __idx = (__tag_reset((u64)x) - PAGE_OFFSET) / PAGE_SIZE;    \
 323         u64 __addr = VMEMMAP_START + (__idx * sizeof(struct page));     \
 324         (struct page *)__addr;                                          \
 325 })
 326 #endif
 327
 328 #define virt_addr_valid(addr)   ({                                      \
 329         __typeof__(addr) __addr = addr;                                 \
 330         __is_lm_address(__addr) && pfn_valid(virt_to_pfn(__addr));      \
 331 })
 332
 333 #endif
 334
 335 /*
 336  * Given that the GIC architecture permits ITS implementations that can only be
 337  * configured with a LPI table address once, GICv3 systems with many CPUs may
 338  * end up reserving a lot of different regions after a kexec for their LPI
 339  * tables (one per CPU), as we are forced to reuse the same memory after kexec
 340  * (and thus reserve it persistently with EFI beforehand)
 341  */
 342 #if defined(CONFIG_EFI) && defined(CONFIG_ARM_GIC_V3_ITS)
 343 # define INIT_MEMBLOCK_RESERVED_REGIONS (INIT_MEMBLOCK_REGIONS + NR_CPUS + 1)
 344 #endif
 345
 346 #include <asm-generic/memory_model.h>
 347
 348 #endif