arch/arm64/mm/mmu.c

   1 /*
   2  * Based on arch/arm/mm/mmu.c
   3  *
   4  * Copyright (C) 1995-2005 Russell King
   5  * Copyright (C) 2012 ARM Ltd.
   6  *
   7  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   8  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   9  * published by the Free Software Foundation.
  10  *
  11  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14  * GNU General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  17  * along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  18  */
  19
  20 #include <linux/cache.h>
  21 #include <linux/export.h>
  22 #include <linux/kernel.h>
  23 #include <linux/errno.h>
  24 #include <linux/init.h>
  25 #include <linux/ioport.h>
  26 #include <linux/kexec.h>
  27 #include <linux/libfdt.h>
  28 #include <linux/mman.h>
  29 #include <linux/nodemask.h>
  30 #include <linux/memblock.h>
  31 #include <linux/fs.h>
  32 #include <linux/io.h>
  33 #include <linux/mm.h>
  34
  35 #include <asm/barrier.h>
  36 #include <asm/cputype.h>
  37 #include <asm/fixmap.h>
  38 #include <asm/kasan.h>
  39 #include <asm/kernel-pgtable.h>
  40 #include <asm/sections.h>
  41 #include <asm/setup.h>
  42 #include <asm/sizes.h>
  43 #include <asm/tlb.h>
  44 #include <asm/memblock.h>
  45 #include <asm/mmu_context.h>
  46 #include <asm/ptdump.h>
  47
  48 #define NO_BLOCK_MAPPINGS       BIT(0)
  49 #define NO_CONT_MAPPINGS        BIT(1)
  50
  51 u64 idmap_t0sz = TCR_T0SZ(VA_BITS);
  52
  53 u64 kimage_voffset __ro_after_init;
  54 EXPORT_SYMBOL(kimage_voffset);
  55
  56 /*
  57  * Empty_zero_page is a special page that is used for zero-initialized data
  58  * and COW.
  59  */
  60 unsigned long empty_zero_page[PAGE_SIZE / sizeof(unsigned long)] __page_aligned_bss;
  61 EXPORT_SYMBOL(empty_zero_page);
  62
  63 static pte_t bm_pte[PTRS_PER_PTE] __page_aligned_bss;
  64 static pmd_t bm_pmd[PTRS_PER_PMD] __page_aligned_bss __maybe_unused;
  65 static pud_t bm_pud[PTRS_PER_PUD] __page_aligned_bss __maybe_unused;
  66
  67 pgprot_t phys_mem_access_prot(struct file *file, unsigned long pfn,
  68                               unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
  69 {
  70         if (!pfn_valid(pfn))
  71                 return pgprot_noncached(vma_prot);
  72         else if (file->f_flags & O_SYNC)
  73                 return pgprot_writecombine(vma_prot);
  74         return vma_prot;
  75 }
  76 EXPORT_SYMBOL(phys_mem_access_prot);
  77
  78 static phys_addr_t __init early_pgtable_alloc(void)
  79 {
  80         phys_addr_t phys;
  81         void *ptr;
  82
  83         phys = memblock_alloc(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
  84
  85         /*
  86          * The FIX_{PGD,PUD,PMD} slots may be in active use, but the FIX_PTE
  87          * slot will be free, so we can (ab)use the FIX_PTE slot to initialise
  88          * any level of table.
  89          */
  90         ptr = pte_set_fixmap(phys);
  91
  92         memset(ptr, 0, PAGE_SIZE);
  93
  94         /*
  95          * Implicit barriers also ensure the zeroed page is visible to the page
  96          * table walker
  97          */
  98         pte_clear_fixmap();
  99
 100         return phys;
 101 }
 102
 103 static bool pgattr_change_is_safe(u64 old, u64 new)
 104 {
 105         /*
 106          * The following mapping attributes may be updated in live
 107          * kernel mappings without the need for break-before-make.
 108          */
 109         static const pteval_t mask = PTE_PXN | PTE_RDONLY | PTE_WRITE;
 110
 111         /* creating or taking down mappings is always safe */
 112         if (old == 0 || new == 0)
 113                 return true;
 114
 115         /* live contiguous mappings may not be manipulated at all */
 116         if ((old | new) & PTE_CONT)
 117                 return false;
 118
 119         return ((old ^ new) & ~mask) == 0;
 120 }
 121
 122 static void init_pte(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
 123                      phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
 124 {
 125         pte_t *pte;
 126
 127         pte = pte_set_fixmap_offset(pmd, addr);
 128         do {
 129                 pte_t old_pte = *pte;
 130
 131                 set_pte(pte, pfn_pte(__phys_to_pfn(phys), prot));
 132
 133                 /*
 134                  * After the PTE entry has been populated once, we
 135                  * only allow updates to the permission attributes.
 136                  */
 137                 BUG_ON(!pgattr_change_is_safe(pte_val(old_pte), pte_val(*pte)));
 138
 139                 phys += PAGE_SIZE;
 140         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
 141
 142         pte_clear_fixmap();
 143 }
 144
 145 static void alloc_init_cont_pte(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
 146                                 unsigned long end, phys_addr_t phys,
 147                                 pgprot_t prot,
 148                                 phys_addr_t (*pgtable_alloc)(void),
 149                                 int flags)
 150 {
 151         unsigned long next;
 152
 153         BUG_ON(pmd_sect(*pmd));
 154         if (pmd_none(*pmd)) {
 155                 phys_addr_t pte_phys;
 156                 BUG_ON(!pgtable_alloc);
 157                 pte_phys = pgtable_alloc();
 158                 __pmd_populate(pmd, pte_phys, PMD_TYPE_TABLE);
 159         }
 160         BUG_ON(pmd_bad(*pmd));
 161
 162         do {
 163                 pgprot_t __prot = prot;
 164
 165                 next = pte_cont_addr_end(addr, end);
 166
 167                 /* use a contiguous mapping if the range is suitably aligned */
 168                 if ((((addr | next | phys) & ~CONT_PTE_MASK) == 0) &&
 169                     (flags & NO_CONT_MAPPINGS) == 0)
 170                         __prot = __pgprot(pgprot_val(prot) | PTE_CONT);
 171
 172                 init_pte(pmd, addr, next, phys, __prot);
 173
 174                 phys += next - addr;
 175         } while (addr = next, addr != end);
 176 }
 177
 178 static void init_pmd(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end,
 179                      phys_addr_t phys, pgprot_t prot,
 180                      phys_addr_t (*pgtable_alloc)(void), int flags)
 181 {
 182         unsigned long next;
 183         pmd_t *pmd;
 184
 185         pmd = pmd_set_fixmap_offset(pud, addr);
 186         do {
 187                 pmd_t old_pmd = *pmd;
 188
 189                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 190
 191                 /* try section mapping first */
 192                 if (((addr | next | phys) & ~SECTION_MASK) == 0 &&
 193                     (flags & NO_BLOCK_MAPPINGS) == 0) {
 194                         pmd_set_huge(pmd, phys, prot);
 195
 196                         /*
 197                          * After the PMD entry has been populated once, we
 198                          * only allow updates to the permission attributes.
 199                          */
 200                         BUG_ON(!pgattr_change_is_safe(pmd_val(old_pmd),
 201                                                       pmd_val(*pmd)));
 202                 } else {
 203                         alloc_init_cont_pte(pmd, addr, next, phys, prot,
 204                                             pgtable_alloc, flags);
 205
 206                         BUG_ON(pmd_val(old_pmd) != 0 &&
 207                                pmd_val(old_pmd) != pmd_val(*pmd));
 208                 }
 209                 phys += next - addr;
 210         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
 211
 212         pmd_clear_fixmap();
 213 }
 214
 215 static void alloc_init_cont_pmd(pud_t *pud, unsigned long addr,
 216                                 unsigned long end, phys_addr_t phys,
 217                                 pgprot_t prot,
 218                                 phys_addr_t (*pgtable_alloc)(void), int flags)
 219 {
 220         unsigned long next;
 221
 222         /*
 223          * Check for initial section mappings in the pgd/pud.
 224          */
 225         BUG_ON(pud_sect(*pud));
 226         if (pud_none(*pud)) {
 227                 phys_addr_t pmd_phys;
 228                 BUG_ON(!pgtable_alloc);
 229                 pmd_phys = pgtable_alloc();
 230                 __pud_populate(pud, pmd_phys, PUD_TYPE_TABLE);
 231         }
 232         BUG_ON(pud_bad(*pud));
 233
 234         do {
 235                 pgprot_t __prot = prot;
 236
 237                 next = pmd_cont_addr_end(addr, end);
 238
 239                 /* use a contiguous mapping if the range is suitably aligned */
 240                 if ((((addr | next | phys) & ~CONT_PMD_MASK) == 0) &&
 241                     (flags & NO_CONT_MAPPINGS) == 0)
 242                         __prot = __pgprot(pgprot_val(prot) | PTE_CONT);
 243
 244                 init_pmd(pud, addr, next, phys, __prot, pgtable_alloc, flags);
 245
 246                 phys += next - addr;
 247         } while (addr = next, addr != end);
 248 }
 249
 250 static inline bool use_1G_block(unsigned long addr, unsigned long next,
 251                         unsigned long phys)
 252 {
 253         if (PAGE_SHIFT != 12)
 254                 return false;
 255
 256         if (((addr | next | phys) & ~PUD_MASK) != 0)
 257                 return false;
 258
 259         return true;
 260 }
 261
 262 static void alloc_init_pud(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
 263                                   phys_addr_t phys, pgprot_t prot,
 264                                   phys_addr_t (*pgtable_alloc)(void),
 265                                   int flags)
 266 {
 267         pud_t *pud;
 268         unsigned long next;
 269
 270         if (pgd_none(*pgd)) {
 271                 phys_addr_t pud_phys;
 272                 BUG_ON(!pgtable_alloc);
 273                 pud_phys = pgtable_alloc();
 274                 __pgd_populate(pgd, pud_phys, PUD_TYPE_TABLE);
 275         }
 276         BUG_ON(pgd_bad(*pgd));
 277
 278         pud = pud_set_fixmap_offset(pgd, addr);
 279         do {
 280                 pud_t old_pud = *pud;
 281
 282                 next = pud_addr_end(addr, end);
 283
 284                 /*
 285                  * For 4K granule only, attempt to put down a 1GB block
 286                  */
 287                 if (use_1G_block(addr, next, phys) &&
 288                     (flags & NO_BLOCK_MAPPINGS) == 0) {
 289                         pud_set_huge(pud, phys, prot);
 290
 291                         /*
 292                          * After the PUD entry has been populated once, we
 293                          * only allow updates to the permission attributes.
 294                          */
 295                         BUG_ON(!pgattr_change_is_safe(pud_val(old_pud),
 296                                                       pud_val(*pud)));
 297                 } else {
 298                         alloc_init_cont_pmd(pud, addr, next, phys, prot,
 299                                             pgtable_alloc, flags);
 300
 301                         BUG_ON(pud_val(old_pud) != 0 &&
 302                                pud_val(old_pud) != pud_val(*pud));
 303                 }
 304                 phys += next - addr;
 305         } while (pud++, addr = next, addr != end);
 306
 307         pud_clear_fixmap();
 308 }
 309
 310 static void __create_pgd_mapping(pgd_t *pgdir, phys_addr_t phys,
 311                                  unsigned long virt, phys_addr_t size,
 312                                  pgprot_t prot,
 313                                  phys_addr_t (*pgtable_alloc)(void),
 314                                  int flags)
 315 {
 316         unsigned long addr, length, end, next;
 317         pgd_t *pgd = pgd_offset_raw(pgdir, virt);
 318
 319         /*
 320          * If the virtual and physical address don't have the same offset
 321          * within a page, we cannot map the region as the caller expects.
 322          */
 323         if (WARN_ON((phys ^ virt) & ~PAGE_MASK))
 324                 return;
 325
 326         phys &= PAGE_MASK;
 327         addr = virt & PAGE_MASK;
 328         length = PAGE_ALIGN(size + (virt & ~PAGE_MASK));
 329
 330         end = addr + length;
 331         do {
 332                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 333                 alloc_init_pud(pgd, addr, next, phys, prot, pgtable_alloc,
 334                                flags);
 335                 phys += next - addr;
 336         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
 337 }
 338
 339 static phys_addr_t pgd_pgtable_alloc(void)
 340 {
 341         void *ptr = (void *)__get_free_page(PGALLOC_GFP);
 342         if (!ptr || !pgtable_page_ctor(virt_to_page(ptr)))
 343                 BUG();
 344
 345         /* Ensure the zeroed page is visible to the page table walker */
 346         dsb(ishst);
 347         return __pa(ptr);
 348 }
 349
 350 /*
 351  * This function can only be used to modify existing table entries,
 352  * without allocating new levels of table. Note that this permits the
 353  * creation of new section or page entries.
 354  */
 355 static void __init create_mapping_noalloc(phys_addr_t phys, unsigned long virt,
 356                                   phys_addr_t size, pgprot_t prot)
 357 {
 358         if (virt < VMALLOC_START) {
 359                 pr_warn("BUG: not creating mapping for %pa at 0x%016lx - outside kernel range\n",
 360                         &phys, virt);
 361                 return;
 362         }
 363         __create_pgd_mapping(init_mm.pgd, phys, virt, size, prot, NULL,
 364                              NO_CONT_MAPPINGS);
 365 }
 366
 367 void __init create_pgd_mapping(struct mm_struct *mm, phys_addr_t phys,
 368                                unsigned long virt, phys_addr_t size,
 369                                pgprot_t prot, bool page_mappings_only)
 370 {
 371         int flags = 0;
 372
 373         BUG_ON(mm == &init_mm);
 374
 375         if (page_mappings_only)
 376                 flags = NO_BLOCK_MAPPINGS | NO_CONT_MAPPINGS;
 377
 378         __create_pgd_mapping(mm->pgd, phys, virt, size, prot,
 379                              pgd_pgtable_alloc, flags);
 380 }
 381
 382 static void update_mapping_prot(phys_addr_t phys, unsigned long virt,
 383                                 phys_addr_t size, pgprot_t prot)
 384 {
 385         if (virt < VMALLOC_START) {
 386                 pr_warn("BUG: not updating mapping for %pa at 0x%016lx - outside kernel range\n",
 387                         &phys, virt);
 388                 return;
 389         }
 390
 391         __create_pgd_mapping(init_mm.pgd, phys, virt, size, prot, NULL,
 392                              NO_CONT_MAPPINGS);
 393
 394         /* flush the TLBs after updating live kernel mappings */
 395         flush_tlb_kernel_range(virt, virt + size);
 396 }
 397
 398 static void __init __map_memblock(pgd_t *pgd, phys_addr_t start,
 399                                   phys_addr_t end, pgprot_t prot, int flags)
 400 {
 401         __create_pgd_mapping(pgd, start, __phys_to_virt(start), end - start,
 402                              prot, early_pgtable_alloc, flags);
 403 }
 404
 405 void __init mark_linear_text_alias_ro(void)
 406 {
 407         /*
 408          * Remove the write permissions from the linear alias of .text/.rodata
 409          */
 410         update_mapping_prot(__pa_symbol(_text), (unsigned long)lm_alias(_text),
 411                             (unsigned long)__init_begin - (unsigned long)_text,
 412                             PAGE_KERNEL_RO);
 413 }
 414
 415 static void __init map_mem(pgd_t *pgd)
 416 {
 417         phys_addr_t kernel_start = __pa_symbol(_text);
 418         phys_addr_t kernel_end = __pa_symbol(__init_begin);
 419         struct memblock_region *reg;
 420         int flags = 0;
 421
 422         if (debug_pagealloc_enabled())
 423                 flags = NO_BLOCK_MAPPINGS | NO_CONT_MAPPINGS;
 424
 425         /*
 426          * Take care not to create a writable alias for the
 427          * read-only text and rodata sections of the kernel image.
 428          * So temporarily mark them as NOMAP to skip mappings in
 429          * the following for-loop
 430          */
 431         memblock_mark_nomap(kernel_start, kernel_end - kernel_start);
 432 #ifdef CONFIG_KEXEC_CORE
 433         if (crashk_res.end)
 434                 memblock_mark_nomap(crashk_res.start,
 435                                     resource_size(&crashk_res));
 436 #endif
 437
 438         /* map all the memory banks */
 439         for_each_memblock(memory, reg) {
 440                 phys_addr_t start = reg->base;
 441                 phys_addr_t end = start + reg->size;
 442
 443                 if (start >= end)
 444                         break;
 445                 if (memblock_is_nomap(reg))
 446                         continue;
 447
 448                 __map_memblock(pgd, start, end, PAGE_KERNEL, flags);
 449         }
 450
 451         /*
 452          * Map the linear alias of the [_text, __init_begin) interval
 453          * as non-executable now, and remove the write permission in
 454          * mark_linear_text_alias_ro() below (which will be called after
 455          * alternative patching has completed). This makes the contents
 456          * of the region accessible to subsystems such as hibernate,
 457          * but protects it from inadvertent modification or execution.
 458          * Note that contiguous mappings cannot be remapped in this way,
 459          * so we should avoid them here.
 460          */
 461         __map_memblock(pgd, kernel_start, kernel_end,
 462                        PAGE_KERNEL, NO_CONT_MAPPINGS);
 463         memblock_clear_nomap(kernel_start, kernel_end - kernel_start);
 464
 465 #ifdef CONFIG_KEXEC_CORE
 466         /*
 467          * Use page-level mappings here so that we can shrink the region
 468          * in page granularity and put back unused memory to buddy system
 469          * through /sys/kernel/kexec_crash_size interface.
 470          */
 471         if (crashk_res.end) {
 472                 __map_memblock(pgd, crashk_res.start, crashk_res.end + 1,
 473                                PAGE_KERNEL,
 474                                NO_BLOCK_MAPPINGS | NO_CONT_MAPPINGS);
 475                 memblock_clear_nomap(crashk_res.start,
 476                                      resource_size(&crashk_res));
 477         }
 478 #endif
 479 }
 480
 481 void mark_rodata_ro(void)
 482 {
 483         unsigned long section_size;
 484
 485         /*
 486          * mark .rodata as read only. Use __init_begin rather than __end_rodata
 487          * to cover NOTES and EXCEPTION_TABLE.
 488          */
 489         section_size = (unsigned long)__init_begin - (unsigned long)__start_rodata;
 490         update_mapping_prot(__pa_symbol(__start_rodata), (unsigned long)__start_rodata,
 491                             section_size, PAGE_KERNEL_RO);
 492
 493         debug_checkwx();
 494 }
 495
 496 static void __init map_kernel_segment(pgd_t *pgd, void *va_start, void *va_end,
 497                                       pgprot_t prot, struct vm_struct *vma,
 498                                       int flags)
 499 {
 500         phys_addr_t pa_start = __pa_symbol(va_start);
 501         unsigned long size = va_end - va_start;
 502
 503         BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(pa_start));
 504         BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(size));
 505
 506         __create_pgd_mapping(pgd, pa_start, (unsigned long)va_start, size, prot,
 507                              early_pgtable_alloc, flags);
 508
 509         vma->addr       = va_start;
 510         vma->phys_addr  = pa_start;
 511         vma->size       = size;
 512         vma->flags      = VM_MAP;
 513         vma->caller     = __builtin_return_address(0);
 514
 515         vm_area_add_early(vma);
 516 }
 517
 518 static int __init parse_rodata(char *arg)
 519 {
 520         return strtobool(arg, &rodata_enabled);
 521 }
 522 early_param("rodata", parse_rodata);
 523
 524 /*
 525  * Create fine-grained mappings for the kernel.
 526  */
 527 static void __init map_kernel(pgd_t *pgd)
 528 {
 529         static struct vm_struct vmlinux_text, vmlinux_rodata, vmlinux_inittext,
 530                                 vmlinux_initdata, vmlinux_data;
 531
 532         /*
 533          * External debuggers may need to write directly to the text
 534          * mapping to install SW breakpoints. Allow this (only) when
 535          * explicitly requested with rodata=off.
 536          */
 537         pgprot_t text_prot = rodata_enabled ? PAGE_KERNEL_ROX : PAGE_KERNEL_EXEC;
 538
 539         /*
 540          * Only rodata will be remapped with different permissions later on,
 541          * all other segments are allowed to use contiguous mappings.
 542          */
 543         map_kernel_segment(pgd, _text, _etext, text_prot, &vmlinux_text, 0);
 544         map_kernel_segment(pgd, __start_rodata, __inittext_begin, PAGE_KERNEL,
 545                            &vmlinux_rodata, NO_CONT_MAPPINGS);
 546         map_kernel_segment(pgd, __inittext_begin, __inittext_end, text_prot,
 547                            &vmlinux_inittext, 0);
 548         map_kernel_segment(pgd, __initdata_begin, __initdata_end, PAGE_KERNEL,
 549                            &vmlinux_initdata, 0);
 550         map_kernel_segment(pgd, _data, _end, PAGE_KERNEL, &vmlinux_data, 0);
 551
 552         if (!pgd_val(*pgd_offset_raw(pgd, FIXADDR_START))) {
 553                 /*
 554                  * The fixmap falls in a separate pgd to the kernel, and doesn't
 555                  * live in the carveout for the swapper_pg_dir. We can simply
 556                  * re-use the existing dir for the fixmap.
 557                  */
 558                 set_pgd(pgd_offset_raw(pgd, FIXADDR_START),
 559                         *pgd_offset_k(FIXADDR_START));
 560         } else if (CONFIG_PGTABLE_LEVELS > 3) {
 561                 /*
 562                  * The fixmap shares its top level pgd entry with the kernel
 563                  * mapping. This can really only occur when we are running
 564                  * with 16k/4 levels, so we can simply reuse the pud level
 565                  * entry instead.
 566                  */
 567                 BUG_ON(!IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_16K_PAGES));
 568                 set_pud(pud_set_fixmap_offset(pgd, FIXADDR_START),
 569                         __pud(__pa_symbol(bm_pmd) | PUD_TYPE_TABLE));
 570                 pud_clear_fixmap();
 571         } else {
 572                 BUG();
 573         }
 574
 575         kasan_copy_shadow(pgd);
 576 }
 577
 578 /*
 579  * paging_init() sets up the page tables, initialises the zone memory
 580  * maps and sets up the zero page.
 581  */
 582 void __init paging_init(void)
 583 {
 584         phys_addr_t pgd_phys = early_pgtable_alloc();
 585         pgd_t *pgd = pgd_set_fixmap(pgd_phys);
 586
 587         map_kernel(pgd);
 588         map_mem(pgd);
 589
 590         /*
 591          * We want to reuse the original swapper_pg_dir so we don't have to
 592          * communicate the new address to non-coherent secondaries in
 593          * secondary_entry, and so cpu_switch_mm can generate the address with
 594          * adrp+add rather than a load from some global variable.
 595          *
 596          * To do this we need to go via a temporary pgd.
 597          */
 598         cpu_replace_ttbr1(__va(pgd_phys));
 599         memcpy(swapper_pg_dir, pgd, PGD_SIZE);
 600         cpu_replace_ttbr1(lm_alias(swapper_pg_dir));
 601
 602         pgd_clear_fixmap();
 603         memblock_free(pgd_phys, PAGE_SIZE);
 604
 605         /*
 606          * We only reuse the PGD from the swapper_pg_dir, not the pud + pmd
 607          * allocated with it.
 608          */
 609         memblock_free(__pa_symbol(swapper_pg_dir) + PAGE_SIZE,
 610                       SWAPPER_DIR_SIZE - PAGE_SIZE);
 611 }
 612
 613 /*
 614  * Check whether a kernel address is valid (derived from arch/x86/).
 615  */
 616 int kern_addr_valid(unsigned long addr)
 617 {
 618         pgd_t *pgd;
 619         pud_t *pud;
 620         pmd_t *pmd;
 621         pte_t *pte;
 622
 623         if ((((long)addr) >> VA_BITS) != -1UL)
 624                 return 0;
 625
 626         pgd = pgd_offset_k(addr);
 627         if (pgd_none(*pgd))
 628                 return 0;
 629
 630         pud = pud_offset(pgd, addr);
 631         if (pud_none(*pud))
 632                 return 0;
 633
 634         if (pud_sect(*pud))
 635                 return pfn_valid(pud_pfn(*pud));
 636
 637         pmd = pmd_offset(pud, addr);
 638         if (pmd_none(*pmd))
 639                 return 0;
 640
 641         if (pmd_sect(*pmd))
 642                 return pfn_valid(pmd_pfn(*pmd));
 643
 644         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
 645         if (pte_none(*pte))
 646                 return 0;
 647
 648         return pfn_valid(pte_pfn(*pte));
 649 }
 650 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
 651 #if !ARM64_SWAPPER_USES_SECTION_MAPS
 652 int __meminit vmemmap_populate(unsigned long start, unsigned long end, int node)
 653 {
 654         return vmemmap_populate_basepages(start, end, node);
 655 }
 656 #else   /* !ARM64_SWAPPER_USES_SECTION_MAPS */
 657 int __meminit vmemmap_populate(unsigned long start, unsigned long end, int node)
 658 {
 659         unsigned long addr = start;
 660         unsigned long next;
 661         pgd_t *pgd;
 662         pud_t *pud;
 663         pmd_t *pmd;
 664
 665         do {
 666                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 667
 668                 pgd = vmemmap_pgd_populate(addr, node);
 669                 if (!pgd)
 670                         return -ENOMEM;
 671
 672                 pud = vmemmap_pud_populate(pgd, addr, node);
 673                 if (!pud)
 674                         return -ENOMEM;
 675
 676                 pmd = pmd_offset(pud, addr);
 677                 if (pmd_none(*pmd)) {
 678                         void *p = NULL;
 679
 680                         p = vmemmap_alloc_block_buf(PMD_SIZE, node);
 681                         if (!p)
 682                                 return -ENOMEM;
 683
 684                         set_pmd(pmd, __pmd(__pa(p) | PROT_SECT_NORMAL));
 685                 } else
 686                         vmemmap_verify((pte_t *)pmd, node, addr, next);
 687         } while (addr = next, addr != end);
 688
 689         return 0;
 690 }
 691 #endif  /* CONFIG_ARM64_64K_PAGES */
 692 void vmemmap_free(unsigned long start, unsigned long end)
 693 {
 694 }
 695 #endif  /* CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP */
 696
 697 static inline pud_t * fixmap_pud(unsigned long addr)
 698 {
 699         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
 700
 701         BUG_ON(pgd_none(*pgd) || pgd_bad(*pgd));
 702
 703         return pud_offset_kimg(pgd, addr);
 704 }
 705
 706 static inline pmd_t * fixmap_pmd(unsigned long addr)
 707 {
 708         pud_t *pud = fixmap_pud(addr);
 709
 710         BUG_ON(pud_none(*pud) || pud_bad(*pud));
 711
 712         return pmd_offset_kimg(pud, addr);
 713 }
 714
 715 static inline pte_t * fixmap_pte(unsigned long addr)
 716 {
 717         return &bm_pte[pte_index(addr)];
 718 }
 719
 720 /*
 721  * The p*d_populate functions call virt_to_phys implicitly so they can't be used
 722  * directly on kernel symbols (bm_p*d). This function is called too early to use
 723  * lm_alias so __p*d_populate functions must be used to populate with the
 724  * physical address from __pa_symbol.
 725  */
 726 void __init early_fixmap_init(void)
 727 {
 728         pgd_t *pgd;
 729         pud_t *pud;
 730         pmd_t *pmd;
 731         unsigned long addr = FIXADDR_START;
 732
 733         pgd = pgd_offset_k(addr);
 734         if (CONFIG_PGTABLE_LEVELS > 3 &&
 735             !(pgd_none(*pgd) || pgd_page_paddr(*pgd) == __pa_symbol(bm_pud))) {
 736                 /*
 737                  * We only end up here if the kernel mapping and the fixmap
 738                  * share the top level pgd entry, which should only happen on
 739                  * 16k/4 levels configurations.
 740                  */
 741                 BUG_ON(!IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_16K_PAGES));
 742                 pud = pud_offset_kimg(pgd, addr);
 743         } else {
 744                 if (pgd_none(*pgd))
 745                         __pgd_populate(pgd, __pa_symbol(bm_pud), PUD_TYPE_TABLE);
 746                 pud = fixmap_pud(addr);
 747         }
 748         if (pud_none(*pud))
 749                 __pud_populate(pud, __pa_symbol(bm_pmd), PMD_TYPE_TABLE);
 750         pmd = fixmap_pmd(addr);
 751         __pmd_populate(pmd, __pa_symbol(bm_pte), PMD_TYPE_TABLE);
 752
 753         /*
 754          * The boot-ioremap range spans multiple pmds, for which
 755          * we are not prepared:
 756          */
 757         BUILD_BUG_ON((__fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN) >> PMD_SHIFT)
 758                      != (__fix_to_virt(FIX_BTMAP_END) >> PMD_SHIFT));
 759
 760         if ((pmd != fixmap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN)))
 761              || pmd != fixmap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_END))) {
 762                 WARN_ON(1);
 763                 pr_warn("pmd %p != %p, %p\n",
 764                         pmd, fixmap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN)),
 765                         fixmap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_END)));
 766                 pr_warn("fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN): %08lx\n",
 767                         fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN));
 768                 pr_warn("fix_to_virt(FIX_BTMAP_END):   %08lx\n",
 769                         fix_to_virt(FIX_BTMAP_END));
 770
 771                 pr_warn("FIX_BTMAP_END:       %d\n", FIX_BTMAP_END);
 772                 pr_warn("FIX_BTMAP_BEGIN:     %d\n", FIX_BTMAP_BEGIN);
 773         }
 774 }
 775
 776 void __set_fixmap(enum fixed_addresses idx,
 777                                phys_addr_t phys, pgprot_t flags)
 778 {
 779         unsigned long addr = __fix_to_virt(idx);
 780         pte_t *pte;
 781
 782         BUG_ON(idx <= FIX_HOLE || idx >= __end_of_fixed_addresses);
 783
 784         pte = fixmap_pte(addr);
 785
 786         if (pgprot_val(flags)) {
 787                 set_pte(pte, pfn_pte(phys >> PAGE_SHIFT, flags));
 788         } else {
 789                 pte_clear(&init_mm, addr, pte);
 790                 flush_tlb_kernel_range(addr, addr+PAGE_SIZE);
 791         }
 792 }
 793
 794 void *__init __fixmap_remap_fdt(phys_addr_t dt_phys, int *size, pgprot_t prot)
 795 {
 796         const u64 dt_virt_base = __fix_to_virt(FIX_FDT);
 797         int offset;
 798         void *dt_virt;
 799
 800         /*
 801          * Check whether the physical FDT address is set and meets the minimum
 802          * alignment requirement. Since we are relying on MIN_FDT_ALIGN to be
 803          * at least 8 bytes so that we can always access the magic and size
 804          * fields of the FDT header after mapping the first chunk, double check
 805          * here if that is indeed the case.
 806          */
 807         BUILD_BUG_ON(MIN_FDT_ALIGN < 8);
 808         if (!dt_phys || dt_phys % MIN_FDT_ALIGN)
 809                 return NULL;
 810
 811         /*
 812          * Make sure that the FDT region can be mapped without the need to
 813          * allocate additional translation table pages, so that it is safe
 814          * to call create_mapping_noalloc() this early.
 815          *
 816          * On 64k pages, the FDT will be mapped using PTEs, so we need to
 817          * be in the same PMD as the rest of the fixmap.
 818          * On 4k pages, we'll use section mappings for the FDT so we only
 819          * have to be in the same PUD.
 820          */
 821         BUILD_BUG_ON(dt_virt_base % SZ_2M);
 822
 823         BUILD_BUG_ON(__fix_to_virt(FIX_FDT_END) >> SWAPPER_TABLE_SHIFT !=
 824                      __fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN) >> SWAPPER_TABLE_SHIFT);
 825
 826         offset = dt_phys % SWAPPER_BLOCK_SIZE;
 827         dt_virt = (void *)dt_virt_base + offset;
 828
 829         /* map the first chunk so we can read the size from the header */
 830         create_mapping_noalloc(round_down(dt_phys, SWAPPER_BLOCK_SIZE),
 831                         dt_virt_base, SWAPPER_BLOCK_SIZE, prot);
 832
 833         if (fdt_magic(dt_virt) != FDT_MAGIC)
 834                 return NULL;
 835
 836         *size = fdt_totalsize(dt_virt);
 837         if (*size > MAX_FDT_SIZE)
 838                 return NULL;
 839
 840         if (offset + *size > SWAPPER_BLOCK_SIZE)
 841                 create_mapping_noalloc(round_down(dt_phys, SWAPPER_BLOCK_SIZE), dt_virt_base,
 842                                round_up(offset + *size, SWAPPER_BLOCK_SIZE), prot);
 843
 844         return dt_virt;
 845 }
 846
 847 void *__init fixmap_remap_fdt(phys_addr_t dt_phys)
 848 {
 849         void *dt_virt;
 850         int size;
 851
 852         dt_virt = __fixmap_remap_fdt(dt_phys, &size, PAGE_KERNEL_RO);
 853         if (!dt_virt)
 854                 return NULL;
 855
 856         memblock_reserve(dt_phys, size);
 857         return dt_virt;
 858 }
 859
 860 int __init arch_ioremap_pud_supported(void)
 861 {
 862         /* only 4k granule supports level 1 block mappings */
 863         return IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_4K_PAGES);
 864 }
 865
 866 int __init arch_ioremap_pmd_supported(void)
 867 {
 868         return 1;
 869 }
 870
 871 int pud_set_huge(pud_t *pud, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
 872 {
 873         BUG_ON(phys & ~PUD_MASK);
 874         set_pud(pud, __pud(phys | PUD_TYPE_SECT | pgprot_val(mk_sect_prot(prot))));
 875         return 1;
 876 }
 877
 878 int pmd_set_huge(pmd_t *pmd, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
 879 {
 880         BUG_ON(phys & ~PMD_MASK);
 881         set_pmd(pmd, __pmd(phys | PMD_TYPE_SECT | pgprot_val(mk_sect_prot(prot))));
 882         return 1;
 883 }
 884
 885 int pud_clear_huge(pud_t *pud)
 886 {
 887         if (!pud_sect(*pud))
 888                 return 0;
 889         pud_clear(pud);
 890         return 1;
 891 }
 892
 893 int pmd_clear_huge(pmd_t *pmd)
 894 {
 895         if (!pmd_sect(*pmd))
 896                 return 0;
 897         pmd_clear(pmd);
 898         return 1;
 899 }