GNU Linux-libre 4.9.309-gnu1
[releases.git] / arch / arm / mm / mmu.c
1 /*
2  *  linux/arch/arm/mm/mmu.c
3  *
4  *  Copyright (C) 1995-2005 Russell King
5  *
6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
7  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
8  * published by the Free Software Foundation.
9  */
10 #include <linux/module.h>
11 #include <linux/kernel.h>
12 #include <linux/errno.h>
13 #include <linux/init.h>
14 #include <linux/mman.h>
15 #include <linux/nodemask.h>
16 #include <linux/memblock.h>
17 #include <linux/fs.h>
18 #include <linux/vmalloc.h>
19 #include <linux/sizes.h>
20
21 #include <asm/cp15.h>
22 #include <asm/cputype.h>
23 #include <asm/sections.h>
24 #include <asm/cachetype.h>
25 #include <asm/fixmap.h>
26 #include <asm/sections.h>
27 #include <asm/setup.h>
28 #include <asm/smp_plat.h>
29 #include <asm/tlb.h>
30 #include <asm/highmem.h>
31 #include <asm/system_info.h>
32 #include <asm/traps.h>
33 #include <asm/procinfo.h>
34 #include <asm/memory.h>
35
36 #include <asm/mach/arch.h>
37 #include <asm/mach/map.h>
38 #include <asm/mach/pci.h>
39 #include <asm/fixmap.h>
40
41 #include "fault.h"
42 #include "mm.h"
43 #include "tcm.h"
44
45 /*
46  * empty_zero_page is a special page that is used for
47  * zero-initialized data and COW.
48  */
49 struct page *empty_zero_page;
50 EXPORT_SYMBOL(empty_zero_page);
51
52 /*
53  * The pmd table for the upper-most set of pages.
54  */
55 pmd_t *top_pmd;
56
57 pmdval_t user_pmd_table = _PAGE_USER_TABLE;
58
59 #define CPOLICY_UNCACHED        0
60 #define CPOLICY_BUFFERED        1
61 #define CPOLICY_WRITETHROUGH    2
62 #define CPOLICY_WRITEBACK       3
63 #define CPOLICY_WRITEALLOC      4
64
65 static unsigned int cachepolicy __initdata = CPOLICY_WRITEBACK;
66 static unsigned int ecc_mask __initdata = 0;
67 pgprot_t pgprot_user;
68 pgprot_t pgprot_kernel;
69 pgprot_t pgprot_hyp_device;
70 pgprot_t pgprot_s2;
71 pgprot_t pgprot_s2_device;
72
73 EXPORT_SYMBOL(pgprot_user);
74 EXPORT_SYMBOL(pgprot_kernel);
75
76 struct cachepolicy {
77         const char      policy[16];
78         unsigned int    cr_mask;
79         pmdval_t        pmd;
80         pteval_t        pte;
81         pteval_t        pte_s2;
82 };
83
84 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
85 #define s2_policy(policy)       policy
86 #else
87 #define s2_policy(policy)       0
88 #endif
89
90 static struct cachepolicy cache_policies[] __initdata = {
91         {
92                 .policy         = "uncached",
93                 .cr_mask        = CR_W|CR_C,
94                 .pmd            = PMD_SECT_UNCACHED,
95                 .pte            = L_PTE_MT_UNCACHED,
96                 .pte_s2         = s2_policy(L_PTE_S2_MT_UNCACHED),
97         }, {
98                 .policy         = "buffered",
99                 .cr_mask        = CR_C,
100                 .pmd            = PMD_SECT_BUFFERED,
101                 .pte            = L_PTE_MT_BUFFERABLE,
102                 .pte_s2         = s2_policy(L_PTE_S2_MT_UNCACHED),
103         }, {
104                 .policy         = "writethrough",
105                 .cr_mask        = 0,
106                 .pmd            = PMD_SECT_WT,
107                 .pte            = L_PTE_MT_WRITETHROUGH,
108                 .pte_s2         = s2_policy(L_PTE_S2_MT_WRITETHROUGH),
109         }, {
110                 .policy         = "writeback",
111                 .cr_mask        = 0,
112                 .pmd            = PMD_SECT_WB,
113                 .pte            = L_PTE_MT_WRITEBACK,
114                 .pte_s2         = s2_policy(L_PTE_S2_MT_WRITEBACK),
115         }, {
116                 .policy         = "writealloc",
117                 .cr_mask        = 0,
118                 .pmd            = PMD_SECT_WBWA,
119                 .pte            = L_PTE_MT_WRITEALLOC,
120                 .pte_s2         = s2_policy(L_PTE_S2_MT_WRITEBACK),
121         }
122 };
123
124 #ifdef CONFIG_CPU_CP15
125 static unsigned long initial_pmd_value __initdata = 0;
126
127 /*
128  * Initialise the cache_policy variable with the initial state specified
129  * via the "pmd" value.  This is used to ensure that on ARMv6 and later,
130  * the C code sets the page tables up with the same policy as the head
131  * assembly code, which avoids an illegal state where the TLBs can get
132  * confused.  See comments in early_cachepolicy() for more information.
133  */
134 void __init init_default_cache_policy(unsigned long pmd)
135 {
136         int i;
137
138         initial_pmd_value = pmd;
139
140         pmd &= PMD_SECT_CACHE_MASK;
141
142         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(cache_policies); i++)
143                 if (cache_policies[i].pmd == pmd) {
144                         cachepolicy = i;
145                         break;
146                 }
147
148         if (i == ARRAY_SIZE(cache_policies))
149                 pr_err("ERROR: could not find cache policy\n");
150 }
151
152 /*
153  * These are useful for identifying cache coherency problems by allowing
154  * the cache or the cache and writebuffer to be turned off.  (Note: the
155  * write buffer should not be on and the cache off).
156  */
157 static int __init early_cachepolicy(char *p)
158 {
159         int i, selected = -1;
160
161         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(cache_policies); i++) {
162                 int len = strlen(cache_policies[i].policy);
163
164                 if (memcmp(p, cache_policies[i].policy, len) == 0) {
165                         selected = i;
166                         break;
167                 }
168         }
169
170         if (selected == -1)
171                 pr_err("ERROR: unknown or unsupported cache policy\n");
172
173         /*
174          * This restriction is partly to do with the way we boot; it is
175          * unpredictable to have memory mapped using two different sets of
176          * memory attributes (shared, type, and cache attribs).  We can not
177          * change these attributes once the initial assembly has setup the
178          * page tables.
179          */
180         if (cpu_architecture() >= CPU_ARCH_ARMv6 && selected != cachepolicy) {
181                 pr_warn("Only cachepolicy=%s supported on ARMv6 and later\n",
182                         cache_policies[cachepolicy].policy);
183                 return 0;
184         }
185
186         if (selected != cachepolicy) {
187                 unsigned long cr = __clear_cr(cache_policies[selected].cr_mask);
188                 cachepolicy = selected;
189                 flush_cache_all();
190                 set_cr(cr);
191         }
192         return 0;
193 }
194 early_param("cachepolicy", early_cachepolicy);
195
196 static int __init early_nocache(char *__unused)
197 {
198         char *p = "buffered";
199         pr_warn("nocache is deprecated; use cachepolicy=%s\n", p);
200         early_cachepolicy(p);
201         return 0;
202 }
203 early_param("nocache", early_nocache);
204
205 static int __init early_nowrite(char *__unused)
206 {
207         char *p = "uncached";
208         pr_warn("nowb is deprecated; use cachepolicy=%s\n", p);
209         early_cachepolicy(p);
210         return 0;
211 }
212 early_param("nowb", early_nowrite);
213
214 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
215 static int __init early_ecc(char *p)
216 {
217         if (memcmp(p, "on", 2) == 0)
218                 ecc_mask = PMD_PROTECTION;
219         else if (memcmp(p, "off", 3) == 0)
220                 ecc_mask = 0;
221         return 0;
222 }
223 early_param("ecc", early_ecc);
224 #endif
225
226 #else /* ifdef CONFIG_CPU_CP15 */
227
228 static int __init early_cachepolicy(char *p)
229 {
230         pr_warn("cachepolicy kernel parameter not supported without cp15\n");
231         return 0;
232 }
233 early_param("cachepolicy", early_cachepolicy);
234
235 static int __init noalign_setup(char *__unused)
236 {
237         pr_warn("noalign kernel parameter not supported without cp15\n");
238         return 1;
239 }
240 __setup("noalign", noalign_setup);
241
242 #endif /* ifdef CONFIG_CPU_CP15 / else */
243
244 #define PROT_PTE_DEVICE         L_PTE_PRESENT|L_PTE_YOUNG|L_PTE_DIRTY|L_PTE_XN
245 #define PROT_PTE_S2_DEVICE      PROT_PTE_DEVICE
246 #define PROT_SECT_DEVICE        PMD_TYPE_SECT|PMD_SECT_AP_WRITE
247
248 static struct mem_type mem_types[] __ro_after_init = {
249         [MT_DEVICE] = {           /* Strongly ordered / ARMv6 shared device */
250                 .prot_pte       = PROT_PTE_DEVICE | L_PTE_MT_DEV_SHARED |
251                                   L_PTE_SHARED,
252                 .prot_pte_s2    = s2_policy(PROT_PTE_S2_DEVICE) |
253                                   s2_policy(L_PTE_S2_MT_DEV_SHARED) |
254                                   L_PTE_SHARED,
255                 .prot_l1        = PMD_TYPE_TABLE,
256                 .prot_sect      = PROT_SECT_DEVICE | PMD_SECT_S,
257                 .domain         = DOMAIN_IO,
258         },
259         [MT_DEVICE_NONSHARED] = { /* ARMv6 non-shared device */
260                 .prot_pte       = PROT_PTE_DEVICE | L_PTE_MT_DEV_NONSHARED,
261                 .prot_l1        = PMD_TYPE_TABLE,
262                 .prot_sect      = PROT_SECT_DEVICE,
263                 .domain         = DOMAIN_IO,
264         },
265         [MT_DEVICE_CACHED] = {    /* ioremap_cached */
266                 .prot_pte       = PROT_PTE_DEVICE | L_PTE_MT_DEV_CACHED,
267                 .prot_l1        = PMD_TYPE_TABLE,
268                 .prot_sect      = PROT_SECT_DEVICE | PMD_SECT_WB,
269                 .domain         = DOMAIN_IO,
270         },
271         [MT_DEVICE_WC] = {      /* ioremap_wc */
272                 .prot_pte       = PROT_PTE_DEVICE | L_PTE_MT_DEV_WC,
273                 .prot_l1        = PMD_TYPE_TABLE,
274                 .prot_sect      = PROT_SECT_DEVICE,
275                 .domain         = DOMAIN_IO,
276         },
277         [MT_UNCACHED] = {
278                 .prot_pte       = PROT_PTE_DEVICE,
279                 .prot_l1        = PMD_TYPE_TABLE,
280                 .prot_sect      = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_XN,
281                 .domain         = DOMAIN_IO,
282         },
283         [MT_CACHECLEAN] = {
284                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_XN,
285                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
286         },
287 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
288         [MT_MINICLEAN] = {
289                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_XN | PMD_SECT_MINICACHE,
290                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
291         },
292 #endif
293         [MT_LOW_VECTORS] = {
294                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
295                                 L_PTE_RDONLY,
296                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
297                 .domain    = DOMAIN_VECTORS,
298         },
299         [MT_HIGH_VECTORS] = {
300                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
301                                 L_PTE_USER | L_PTE_RDONLY,
302                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
303                 .domain    = DOMAIN_VECTORS,
304         },
305         [MT_MEMORY_RWX] = {
306                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY,
307                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
308                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_AP_WRITE,
309                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
310         },
311         [MT_MEMORY_RW] = {
312                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
313                              L_PTE_XN,
314                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
315                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_AP_WRITE,
316                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
317         },
318         [MT_ROM] = {
319                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT,
320                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
321         },
322         [MT_MEMORY_RWX_NONCACHED] = {
323                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
324                                 L_PTE_MT_BUFFERABLE,
325                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
326                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_AP_WRITE,
327                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
328         },
329         [MT_MEMORY_RW_DTCM] = {
330                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
331                                 L_PTE_XN,
332                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
333                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_XN,
334                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
335         },
336         [MT_MEMORY_RWX_ITCM] = {
337                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY,
338                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
339                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
340         },
341         [MT_MEMORY_RW_SO] = {
342                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
343                                 L_PTE_MT_UNCACHED | L_PTE_XN,
344                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
345                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_AP_WRITE | PMD_SECT_S |
346                                 PMD_SECT_UNCACHED | PMD_SECT_XN,
347                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
348         },
349         [MT_MEMORY_DMA_READY] = {
350                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
351                                 L_PTE_XN,
352                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
353                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
354         },
355 };
356
357 const struct mem_type *get_mem_type(unsigned int type)
358 {
359         return type < ARRAY_SIZE(mem_types) ? &mem_types[type] : NULL;
360 }
361 EXPORT_SYMBOL(get_mem_type);
362
363 static pte_t *(*pte_offset_fixmap)(pmd_t *dir, unsigned long addr);
364
365 static pte_t bm_pte[PTRS_PER_PTE + PTE_HWTABLE_PTRS]
366         __aligned(PTE_HWTABLE_OFF + PTE_HWTABLE_SIZE) __initdata;
367
368 static pte_t * __init pte_offset_early_fixmap(pmd_t *dir, unsigned long addr)
369 {
370         return &bm_pte[pte_index(addr)];
371 }
372
373 static pte_t *pte_offset_late_fixmap(pmd_t *dir, unsigned long addr)
374 {
375         return pte_offset_kernel(dir, addr);
376 }
377
378 static inline pmd_t * __init fixmap_pmd(unsigned long addr)
379 {
380         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
381         pud_t *pud = pud_offset(pgd, addr);
382         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
383
384         return pmd;
385 }
386
387 void __init early_fixmap_init(void)
388 {
389         pmd_t *pmd;
390
391         /*
392          * The early fixmap range spans multiple pmds, for which
393          * we are not prepared:
394          */
395         BUILD_BUG_ON((__fix_to_virt(__end_of_early_ioremap_region) >> PMD_SHIFT)
396                      != FIXADDR_TOP >> PMD_SHIFT);
397
398         pmd = fixmap_pmd(FIXADDR_TOP);
399         pmd_populate_kernel(&init_mm, pmd, bm_pte);
400
401         pte_offset_fixmap = pte_offset_early_fixmap;
402 }
403
404 /*
405  * To avoid TLB flush broadcasts, this uses local_flush_tlb_kernel_range().
406  * As a result, this can only be called with preemption disabled, as under
407  * stop_machine().
408  */
409 void __set_fixmap(enum fixed_addresses idx, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
410 {
411         unsigned long vaddr = __fix_to_virt(idx);
412         pte_t *pte = pte_offset_fixmap(pmd_off_k(vaddr), vaddr);
413
414         /* Make sure fixmap region does not exceed available allocation. */
415         BUILD_BUG_ON(FIXADDR_START + (__end_of_fixed_addresses * PAGE_SIZE) >
416                      FIXADDR_END);
417         BUG_ON(idx >= __end_of_fixed_addresses);
418
419         if (pgprot_val(prot))
420                 set_pte_at(NULL, vaddr, pte,
421                         pfn_pte(phys >> PAGE_SHIFT, prot));
422         else
423                 pte_clear(NULL, vaddr, pte);
424         local_flush_tlb_kernel_range(vaddr, vaddr + PAGE_SIZE);
425 }
426
427 /*
428  * Adjust the PMD section entries according to the CPU in use.
429  */
430 static void __init build_mem_type_table(void)
431 {
432         struct cachepolicy *cp;
433         unsigned int cr = get_cr();
434         pteval_t user_pgprot, kern_pgprot, vecs_pgprot;
435         pteval_t hyp_device_pgprot, s2_pgprot, s2_device_pgprot;
436         int cpu_arch = cpu_architecture();
437         int i;
438
439         if (cpu_arch < CPU_ARCH_ARMv6) {
440 #if defined(CONFIG_CPU_DCACHE_DISABLE)
441                 if (cachepolicy > CPOLICY_BUFFERED)
442                         cachepolicy = CPOLICY_BUFFERED;
443 #elif defined(CONFIG_CPU_DCACHE_WRITETHROUGH)
444                 if (cachepolicy > CPOLICY_WRITETHROUGH)
445                         cachepolicy = CPOLICY_WRITETHROUGH;
446 #endif
447         }
448         if (cpu_arch < CPU_ARCH_ARMv5) {
449                 if (cachepolicy >= CPOLICY_WRITEALLOC)
450                         cachepolicy = CPOLICY_WRITEBACK;
451                 ecc_mask = 0;
452         }
453
454         if (is_smp()) {
455                 if (cachepolicy != CPOLICY_WRITEALLOC) {
456                         pr_warn("Forcing write-allocate cache policy for SMP\n");
457                         cachepolicy = CPOLICY_WRITEALLOC;
458                 }
459                 if (!(initial_pmd_value & PMD_SECT_S)) {
460                         pr_warn("Forcing shared mappings for SMP\n");
461                         initial_pmd_value |= PMD_SECT_S;
462                 }
463         }
464
465         /*
466          * Strip out features not present on earlier architectures.
467          * Pre-ARMv5 CPUs don't have TEX bits.  Pre-ARMv6 CPUs or those
468          * without extended page tables don't have the 'Shared' bit.
469          */
470         if (cpu_arch < CPU_ARCH_ARMv5)
471                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mem_types); i++)
472                         mem_types[i].prot_sect &= ~PMD_SECT_TEX(7);
473         if ((cpu_arch < CPU_ARCH_ARMv6 || !(cr & CR_XP)) && !cpu_is_xsc3())
474                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mem_types); i++)
475                         mem_types[i].prot_sect &= ~PMD_SECT_S;
476
477         /*
478          * ARMv5 and lower, bit 4 must be set for page tables (was: cache
479          * "update-able on write" bit on ARM610).  However, Xscale and
480          * Xscale3 require this bit to be cleared.
481          */
482         if (cpu_is_xscale_family()) {
483                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mem_types); i++) {
484                         mem_types[i].prot_sect &= ~PMD_BIT4;
485                         mem_types[i].prot_l1 &= ~PMD_BIT4;
486                 }
487         } else if (cpu_arch < CPU_ARCH_ARMv6) {
488                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mem_types); i++) {
489                         if (mem_types[i].prot_l1)
490                                 mem_types[i].prot_l1 |= PMD_BIT4;
491                         if (mem_types[i].prot_sect)
492                                 mem_types[i].prot_sect |= PMD_BIT4;
493                 }
494         }
495
496         /*
497          * Mark the device areas according to the CPU/architecture.
498          */
499         if (cpu_is_xsc3() || (cpu_arch >= CPU_ARCH_ARMv6 && (cr & CR_XP))) {
500                 if (!cpu_is_xsc3()) {
501                         /*
502                          * Mark device regions on ARMv6+ as execute-never
503                          * to prevent speculative instruction fetches.
504                          */
505                         mem_types[MT_DEVICE].prot_sect |= PMD_SECT_XN;
506                         mem_types[MT_DEVICE_NONSHARED].prot_sect |= PMD_SECT_XN;
507                         mem_types[MT_DEVICE_CACHED].prot_sect |= PMD_SECT_XN;
508                         mem_types[MT_DEVICE_WC].prot_sect |= PMD_SECT_XN;
509
510                         /* Also setup NX memory mapping */
511                         mem_types[MT_MEMORY_RW].prot_sect |= PMD_SECT_XN;
512                 }
513                 if (cpu_arch >= CPU_ARCH_ARMv7 && (cr & CR_TRE)) {
514                         /*
515                          * For ARMv7 with TEX remapping,
516                          * - shared device is SXCB=1100
517                          * - nonshared device is SXCB=0100
518                          * - write combine device mem is SXCB=0001
519                          * (Uncached Normal memory)
520                          */
521                         mem_types[MT_DEVICE].prot_sect |= PMD_SECT_TEX(1);
522                         mem_types[MT_DEVICE_NONSHARED].prot_sect |= PMD_SECT_TEX(1);
523                         mem_types[MT_DEVICE_WC].prot_sect |= PMD_SECT_BUFFERABLE;
524                 } else if (cpu_is_xsc3()) {
525                         /*
526                          * For Xscale3,
527                          * - shared device is TEXCB=00101
528                          * - nonshared device is TEXCB=01000
529                          * - write combine device mem is TEXCB=00100
530                          * (Inner/Outer Uncacheable in xsc3 parlance)
531                          */
532                         mem_types[MT_DEVICE].prot_sect |= PMD_SECT_TEX(1) | PMD_SECT_BUFFERED;
533                         mem_types[MT_DEVICE_NONSHARED].prot_sect |= PMD_SECT_TEX(2);
534                         mem_types[MT_DEVICE_WC].prot_sect |= PMD_SECT_TEX(1);
535                 } else {
536                         /*
537                          * For ARMv6 and ARMv7 without TEX remapping,
538                          * - shared device is TEXCB=00001
539                          * - nonshared device is TEXCB=01000
540                          * - write combine device mem is TEXCB=00100
541                          * (Uncached Normal in ARMv6 parlance).
542                          */
543                         mem_types[MT_DEVICE].prot_sect |= PMD_SECT_BUFFERED;
544                         mem_types[MT_DEVICE_NONSHARED].prot_sect |= PMD_SECT_TEX(2);
545                         mem_types[MT_DEVICE_WC].prot_sect |= PMD_SECT_TEX(1);
546                 }
547         } else {
548                 /*
549                  * On others, write combining is "Uncached/Buffered"
550                  */
551                 mem_types[MT_DEVICE_WC].prot_sect |= PMD_SECT_BUFFERABLE;
552         }
553
554         /*
555          * Now deal with the memory-type mappings
556          */
557         cp = &cache_policies[cachepolicy];
558         vecs_pgprot = kern_pgprot = user_pgprot = cp->pte;
559         s2_pgprot = cp->pte_s2;
560         hyp_device_pgprot = mem_types[MT_DEVICE].prot_pte;
561         s2_device_pgprot = mem_types[MT_DEVICE].prot_pte_s2;
562
563 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
564         /*
565          * We don't use domains on ARMv6 (since this causes problems with
566          * v6/v7 kernels), so we must use a separate memory type for user
567          * r/o, kernel r/w to map the vectors page.
568          */
569         if (cpu_arch == CPU_ARCH_ARMv6)
570                 vecs_pgprot |= L_PTE_MT_VECTORS;
571
572         /*
573          * Check is it with support for the PXN bit
574          * in the Short-descriptor translation table format descriptors.
575          */
576         if (cpu_arch == CPU_ARCH_ARMv7 &&
577                 (read_cpuid_ext(CPUID_EXT_MMFR0) & 0xF) >= 4) {
578                 user_pmd_table |= PMD_PXNTABLE;
579         }
580 #endif
581
582         /*
583          * ARMv6 and above have extended page tables.
584          */
585         if (cpu_arch >= CPU_ARCH_ARMv6 && (cr & CR_XP)) {
586 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
587                 /*
588                  * Mark cache clean areas and XIP ROM read only
589                  * from SVC mode and no access from userspace.
590                  */
591                 mem_types[MT_ROM].prot_sect |= PMD_SECT_APX|PMD_SECT_AP_WRITE;
592                 mem_types[MT_MINICLEAN].prot_sect |= PMD_SECT_APX|PMD_SECT_AP_WRITE;
593                 mem_types[MT_CACHECLEAN].prot_sect |= PMD_SECT_APX|PMD_SECT_AP_WRITE;
594 #endif
595
596                 /*
597                  * If the initial page tables were created with the S bit
598                  * set, then we need to do the same here for the same
599                  * reasons given in early_cachepolicy().
600                  */
601                 if (initial_pmd_value & PMD_SECT_S) {
602                         user_pgprot |= L_PTE_SHARED;
603                         kern_pgprot |= L_PTE_SHARED;
604                         vecs_pgprot |= L_PTE_SHARED;
605                         s2_pgprot |= L_PTE_SHARED;
606                         mem_types[MT_DEVICE_WC].prot_sect |= PMD_SECT_S;
607                         mem_types[MT_DEVICE_WC].prot_pte |= L_PTE_SHARED;
608                         mem_types[MT_DEVICE_CACHED].prot_sect |= PMD_SECT_S;
609                         mem_types[MT_DEVICE_CACHED].prot_pte |= L_PTE_SHARED;
610                         mem_types[MT_MEMORY_RWX].prot_sect |= PMD_SECT_S;
611                         mem_types[MT_MEMORY_RWX].prot_pte |= L_PTE_SHARED;
612                         mem_types[MT_MEMORY_RW].prot_sect |= PMD_SECT_S;
613                         mem_types[MT_MEMORY_RW].prot_pte |= L_PTE_SHARED;
614                         mem_types[MT_MEMORY_DMA_READY].prot_pte |= L_PTE_SHARED;
615                         mem_types[MT_MEMORY_RWX_NONCACHED].prot_sect |= PMD_SECT_S;
616                         mem_types[MT_MEMORY_RWX_NONCACHED].prot_pte |= L_PTE_SHARED;
617                 }
618         }
619
620         /*
621          * Non-cacheable Normal - intended for memory areas that must
622          * not cause dirty cache line writebacks when used
623          */
624         if (cpu_arch >= CPU_ARCH_ARMv6) {
625                 if (cpu_arch >= CPU_ARCH_ARMv7 && (cr & CR_TRE)) {
626                         /* Non-cacheable Normal is XCB = 001 */
627                         mem_types[MT_MEMORY_RWX_NONCACHED].prot_sect |=
628                                 PMD_SECT_BUFFERED;
629                 } else {
630                         /* For both ARMv6 and non-TEX-remapping ARMv7 */
631                         mem_types[MT_MEMORY_RWX_NONCACHED].prot_sect |=
632                                 PMD_SECT_TEX(1);
633                 }
634         } else {
635                 mem_types[MT_MEMORY_RWX_NONCACHED].prot_sect |= PMD_SECT_BUFFERABLE;
636         }
637
638 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
639         /*
640          * Do not generate access flag faults for the kernel mappings.
641          */
642         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mem_types); i++) {
643                 mem_types[i].prot_pte |= PTE_EXT_AF;
644                 if (mem_types[i].prot_sect)
645                         mem_types[i].prot_sect |= PMD_SECT_AF;
646         }
647         kern_pgprot |= PTE_EXT_AF;
648         vecs_pgprot |= PTE_EXT_AF;
649
650         /*
651          * Set PXN for user mappings
652          */
653         user_pgprot |= PTE_EXT_PXN;
654 #endif
655
656         for (i = 0; i < 16; i++) {
657                 pteval_t v = pgprot_val(protection_map[i]);
658                 protection_map[i] = __pgprot(v | user_pgprot);
659         }
660
661         mem_types[MT_LOW_VECTORS].prot_pte |= vecs_pgprot;
662         mem_types[MT_HIGH_VECTORS].prot_pte |= vecs_pgprot;
663
664         pgprot_user   = __pgprot(L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | user_pgprot);
665         pgprot_kernel = __pgprot(L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG |
666                                  L_PTE_DIRTY | kern_pgprot);
667         pgprot_s2  = __pgprot(L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | s2_pgprot);
668         pgprot_s2_device  = __pgprot(s2_device_pgprot);
669         pgprot_hyp_device  = __pgprot(hyp_device_pgprot);
670
671         mem_types[MT_LOW_VECTORS].prot_l1 |= ecc_mask;
672         mem_types[MT_HIGH_VECTORS].prot_l1 |= ecc_mask;
673         mem_types[MT_MEMORY_RWX].prot_sect |= ecc_mask | cp->pmd;
674         mem_types[MT_MEMORY_RWX].prot_pte |= kern_pgprot;
675         mem_types[MT_MEMORY_RW].prot_sect |= ecc_mask | cp->pmd;
676         mem_types[MT_MEMORY_RW].prot_pte |= kern_pgprot;
677         mem_types[MT_MEMORY_DMA_READY].prot_pte |= kern_pgprot;
678         mem_types[MT_MEMORY_RWX_NONCACHED].prot_sect |= ecc_mask;
679         mem_types[MT_ROM].prot_sect |= cp->pmd;
680
681         switch (cp->pmd) {
682         case PMD_SECT_WT:
683                 mem_types[MT_CACHECLEAN].prot_sect |= PMD_SECT_WT;
684                 break;
685         case PMD_SECT_WB:
686         case PMD_SECT_WBWA:
687                 mem_types[MT_CACHECLEAN].prot_sect |= PMD_SECT_WB;
688                 break;
689         }
690         pr_info("Memory policy: %sData cache %s\n",
691                 ecc_mask ? "ECC enabled, " : "", cp->policy);
692
693         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mem_types); i++) {
694                 struct mem_type *t = &mem_types[i];
695                 if (t->prot_l1)
696                         t->prot_l1 |= PMD_DOMAIN(t->domain);
697                 if (t->prot_sect)
698                         t->prot_sect |= PMD_DOMAIN(t->domain);
699         }
700 }
701
702 #ifdef CONFIG_ARM_DMA_MEM_BUFFERABLE
703 pgprot_t phys_mem_access_prot(struct file *file, unsigned long pfn,
704                               unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
705 {
706         if (!pfn_valid(pfn))
707                 return pgprot_noncached(vma_prot);
708         else if (file->f_flags & O_SYNC)
709                 return pgprot_writecombine(vma_prot);
710         return vma_prot;
711 }
712 EXPORT_SYMBOL(phys_mem_access_prot);
713 #endif
714
715 #define vectors_base()  (vectors_high() ? 0xffff0000 : 0)
716
717 static void __init *early_alloc_aligned(unsigned long sz, unsigned long align)
718 {
719         void *ptr = __va(memblock_alloc(sz, align));
720         memset(ptr, 0, sz);
721         return ptr;
722 }
723
724 static void __init *early_alloc(unsigned long sz)
725 {
726         return early_alloc_aligned(sz, sz);
727 }
728
729 static void *__init late_alloc(unsigned long sz)
730 {
731         void *ptr = (void *)__get_free_pages(PGALLOC_GFP, get_order(sz));
732
733         if (!ptr || !pgtable_page_ctor(virt_to_page(ptr)))
734                 BUG();
735         return ptr;
736 }
737
738 static pte_t * __init arm_pte_alloc(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
739                                 unsigned long prot,
740                                 void *(*alloc)(unsigned long sz))
741 {
742         if (pmd_none(*pmd)) {
743                 pte_t *pte = alloc(PTE_HWTABLE_OFF + PTE_HWTABLE_SIZE);
744                 __pmd_populate(pmd, __pa(pte), prot);
745         }
746         BUG_ON(pmd_bad(*pmd));
747         return pte_offset_kernel(pmd, addr);
748 }
749
750 static pte_t * __init early_pte_alloc(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
751                                       unsigned long prot)
752 {
753         return arm_pte_alloc(pmd, addr, prot, early_alloc);
754 }
755
756 static void __init alloc_init_pte(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
757                                   unsigned long end, unsigned long pfn,
758                                   const struct mem_type *type,
759                                   void *(*alloc)(unsigned long sz),
760                                   bool ng)
761 {
762         pte_t *pte = arm_pte_alloc(pmd, addr, type->prot_l1, alloc);
763         do {
764                 set_pte_ext(pte, pfn_pte(pfn, __pgprot(type->prot_pte)),
765                             ng ? PTE_EXT_NG : 0);
766                 pfn++;
767         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
768 }
769
770 static void __init __map_init_section(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
771                         unsigned long end, phys_addr_t phys,
772                         const struct mem_type *type, bool ng)
773 {
774         pmd_t *p = pmd;
775
776 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
777         /*
778          * In classic MMU format, puds and pmds are folded in to
779          * the pgds. pmd_offset gives the PGD entry. PGDs refer to a
780          * group of L1 entries making up one logical pointer to
781          * an L2 table (2MB), where as PMDs refer to the individual
782          * L1 entries (1MB). Hence increment to get the correct
783          * offset for odd 1MB sections.
784          * (See arch/arm/include/asm/pgtable-2level.h)
785          */
786         if (addr & SECTION_SIZE)
787                 pmd++;
788 #endif
789         do {
790                 *pmd = __pmd(phys | type->prot_sect | (ng ? PMD_SECT_nG : 0));
791                 phys += SECTION_SIZE;
792         } while (pmd++, addr += SECTION_SIZE, addr != end);
793
794         flush_pmd_entry(p);
795 }
796
797 static void __init alloc_init_pmd(pud_t *pud, unsigned long addr,
798                                       unsigned long end, phys_addr_t phys,
799                                       const struct mem_type *type,
800                                       void *(*alloc)(unsigned long sz), bool ng)
801 {
802         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
803         unsigned long next;
804
805         do {
806                 /*
807                  * With LPAE, we must loop over to map
808                  * all the pmds for the given range.
809                  */
810                 next = pmd_addr_end(addr, end);
811
812                 /*
813                  * Try a section mapping - addr, next and phys must all be
814                  * aligned to a section boundary.
815                  */
816                 if (type->prot_sect &&
817                                 ((addr | next | phys) & ~SECTION_MASK) == 0) {
818                         __map_init_section(pmd, addr, next, phys, type, ng);
819                 } else {
820                         alloc_init_pte(pmd, addr, next,
821                                        __phys_to_pfn(phys), type, alloc, ng);
822                 }
823
824                 phys += next - addr;
825
826         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
827 }
828
829 static void __init alloc_init_pud(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
830                                   unsigned long end, phys_addr_t phys,
831                                   const struct mem_type *type,
832                                   void *(*alloc)(unsigned long sz), bool ng)
833 {
834         pud_t *pud = pud_offset(pgd, addr);
835         unsigned long next;
836
837         do {
838                 next = pud_addr_end(addr, end);
839                 alloc_init_pmd(pud, addr, next, phys, type, alloc, ng);
840                 phys += next - addr;
841         } while (pud++, addr = next, addr != end);
842 }
843
844 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
845 static void __init create_36bit_mapping(struct mm_struct *mm,
846                                         struct map_desc *md,
847                                         const struct mem_type *type,
848                                         bool ng)
849 {
850         unsigned long addr, length, end;
851         phys_addr_t phys;
852         pgd_t *pgd;
853
854         addr = md->virtual;
855         phys = __pfn_to_phys(md->pfn);
856         length = PAGE_ALIGN(md->length);
857
858         if (!(cpu_architecture() >= CPU_ARCH_ARMv6 || cpu_is_xsc3())) {
859                 pr_err("MM: CPU does not support supersection mapping for 0x%08llx at 0x%08lx\n",
860                        (long long)__pfn_to_phys((u64)md->pfn), addr);
861                 return;
862         }
863
864         /* N.B. ARMv6 supersections are only defined to work with domain 0.
865          *      Since domain assignments can in fact be arbitrary, the
866          *      'domain == 0' check below is required to insure that ARMv6
867          *      supersections are only allocated for domain 0 regardless
868          *      of the actual domain assignments in use.
869          */
870         if (type->domain) {
871                 pr_err("MM: invalid domain in supersection mapping for 0x%08llx at 0x%08lx\n",
872                        (long long)__pfn_to_phys((u64)md->pfn), addr);
873                 return;
874         }
875
876         if ((addr | length | __pfn_to_phys(md->pfn)) & ~SUPERSECTION_MASK) {
877                 pr_err("MM: cannot create mapping for 0x%08llx at 0x%08lx invalid alignment\n",
878                        (long long)__pfn_to_phys((u64)md->pfn), addr);
879                 return;
880         }
881
882         /*
883          * Shift bits [35:32] of address into bits [23:20] of PMD
884          * (See ARMv6 spec).
885          */
886         phys |= (((md->pfn >> (32 - PAGE_SHIFT)) & 0xF) << 20);
887
888         pgd = pgd_offset(mm, addr);
889         end = addr + length;
890         do {
891                 pud_t *pud = pud_offset(pgd, addr);
892                 pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
893                 int i;
894
895                 for (i = 0; i < 16; i++)
896                         *pmd++ = __pmd(phys | type->prot_sect | PMD_SECT_SUPER |
897                                        (ng ? PMD_SECT_nG : 0));
898
899                 addr += SUPERSECTION_SIZE;
900                 phys += SUPERSECTION_SIZE;
901                 pgd += SUPERSECTION_SIZE >> PGDIR_SHIFT;
902         } while (addr != end);
903 }
904 #endif  /* !CONFIG_ARM_LPAE */
905
906 static void __init __create_mapping(struct mm_struct *mm, struct map_desc *md,
907                                     void *(*alloc)(unsigned long sz),
908                                     bool ng)
909 {
910         unsigned long addr, length, end;
911         phys_addr_t phys;
912         const struct mem_type *type;
913         pgd_t *pgd;
914
915         type = &mem_types[md->type];
916
917 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
918         /*
919          * Catch 36-bit addresses
920          */
921         if (md->pfn >= 0x100000) {
922                 create_36bit_mapping(mm, md, type, ng);
923                 return;
924         }
925 #endif
926
927         addr = md->virtual & PAGE_MASK;
928         phys = __pfn_to_phys(md->pfn);
929         length = PAGE_ALIGN(md->length + (md->virtual & ~PAGE_MASK));
930
931         if (type->prot_l1 == 0 && ((addr | phys | length) & ~SECTION_MASK)) {
932                 pr_warn("BUG: map for 0x%08llx at 0x%08lx can not be mapped using pages, ignoring.\n",
933                         (long long)__pfn_to_phys(md->pfn), addr);
934                 return;
935         }
936
937         pgd = pgd_offset(mm, addr);
938         end = addr + length;
939         do {
940                 unsigned long next = pgd_addr_end(addr, end);
941
942                 alloc_init_pud(pgd, addr, next, phys, type, alloc, ng);
943
944                 phys += next - addr;
945                 addr = next;
946         } while (pgd++, addr != end);
947 }
948
949 /*
950  * Create the page directory entries and any necessary
951  * page tables for the mapping specified by `md'.  We
952  * are able to cope here with varying sizes and address
953  * offsets, and we take full advantage of sections and
954  * supersections.
955  */
956 static void __init create_mapping(struct map_desc *md)
957 {
958         if (md->virtual != vectors_base() && md->virtual < TASK_SIZE) {
959                 pr_warn("BUG: not creating mapping for 0x%08llx at 0x%08lx in user region\n",
960                         (long long)__pfn_to_phys((u64)md->pfn), md->virtual);
961                 return;
962         }
963
964         if ((md->type == MT_DEVICE || md->type == MT_ROM) &&
965             md->virtual >= PAGE_OFFSET && md->virtual < FIXADDR_START &&
966             (md->virtual < VMALLOC_START || md->virtual >= VMALLOC_END)) {
967                 pr_warn("BUG: mapping for 0x%08llx at 0x%08lx out of vmalloc space\n",
968                         (long long)__pfn_to_phys((u64)md->pfn), md->virtual);
969         }
970
971         __create_mapping(&init_mm, md, early_alloc, false);
972 }
973
974 void __init create_mapping_late(struct mm_struct *mm, struct map_desc *md,
975                                 bool ng)
976 {
977 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
978         pud_t *pud = pud_alloc(mm, pgd_offset(mm, md->virtual), md->virtual);
979         if (WARN_ON(!pud))
980                 return;
981         pmd_alloc(mm, pud, 0);
982 #endif
983         __create_mapping(mm, md, late_alloc, ng);
984 }
985
986 /*
987  * Create the architecture specific mappings
988  */
989 void __init iotable_init(struct map_desc *io_desc, int nr)
990 {
991         struct map_desc *md;
992         struct vm_struct *vm;
993         struct static_vm *svm;
994
995         if (!nr)
996                 return;
997
998         svm = early_alloc_aligned(sizeof(*svm) * nr, __alignof__(*svm));
999
1000         for (md = io_desc; nr; md++, nr--) {
1001                 create_mapping(md);
1002
1003                 vm = &svm->vm;
1004                 vm->addr = (void *)(md->virtual & PAGE_MASK);
1005                 vm->size = PAGE_ALIGN(md->length + (md->virtual & ~PAGE_MASK));
1006                 vm->phys_addr = __pfn_to_phys(md->pfn);
1007                 vm->flags = VM_IOREMAP | VM_ARM_STATIC_MAPPING;
1008                 vm->flags |= VM_ARM_MTYPE(md->type);
1009                 vm->caller = iotable_init;
1010                 add_static_vm_early(svm++);
1011         }
1012 }
1013
1014 void __init vm_reserve_area_early(unsigned long addr, unsigned long size,
1015                                   void *caller)
1016 {
1017         struct vm_struct *vm;
1018         struct static_vm *svm;
1019
1020         svm = early_alloc_aligned(sizeof(*svm), __alignof__(*svm));
1021
1022         vm = &svm->vm;
1023         vm->addr = (void *)addr;
1024         vm->size = size;
1025         vm->flags = VM_IOREMAP | VM_ARM_EMPTY_MAPPING;
1026         vm->caller = caller;
1027         add_static_vm_early(svm);
1028 }
1029
1030 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
1031
1032 /*
1033  * The Linux PMD is made of two consecutive section entries covering 2MB
1034  * (see definition in include/asm/pgtable-2level.h).  However a call to
1035  * create_mapping() may optimize static mappings by using individual
1036  * 1MB section mappings.  This leaves the actual PMD potentially half
1037  * initialized if the top or bottom section entry isn't used, leaving it
1038  * open to problems if a subsequent ioremap() or vmalloc() tries to use
1039  * the virtual space left free by that unused section entry.
1040  *
1041  * Let's avoid the issue by inserting dummy vm entries covering the unused
1042  * PMD halves once the static mappings are in place.
1043  */
1044
1045 static void __init pmd_empty_section_gap(unsigned long addr)
1046 {
1047         vm_reserve_area_early(addr, SECTION_SIZE, pmd_empty_section_gap);
1048 }
1049
1050 static void __init fill_pmd_gaps(void)
1051 {
1052         struct static_vm *svm;
1053         struct vm_struct *vm;
1054         unsigned long addr, next = 0;
1055         pmd_t *pmd;
1056
1057         list_for_each_entry(svm, &static_vmlist, list) {
1058                 vm = &svm->vm;
1059                 addr = (unsigned long)vm->addr;
1060                 if (addr < next)
1061                         continue;
1062
1063                 /*
1064                  * Check if this vm starts on an odd section boundary.
1065                  * If so and the first section entry for this PMD is free
1066                  * then we block the corresponding virtual address.
1067                  */
1068                 if ((addr & ~PMD_MASK) == SECTION_SIZE) {
1069                         pmd = pmd_off_k(addr);
1070                         if (pmd_none(*pmd))
1071                                 pmd_empty_section_gap(addr & PMD_MASK);
1072                 }
1073
1074                 /*
1075                  * Then check if this vm ends on an odd section boundary.
1076                  * If so and the second section entry for this PMD is empty
1077                  * then we block the corresponding virtual address.
1078                  */
1079                 addr += vm->size;
1080                 if ((addr & ~PMD_MASK) == SECTION_SIZE) {
1081                         pmd = pmd_off_k(addr) + 1;
1082                         if (pmd_none(*pmd))
1083                                 pmd_empty_section_gap(addr);
1084                 }
1085
1086                 /* no need to look at any vm entry until we hit the next PMD */
1087                 next = (addr + PMD_SIZE - 1) & PMD_MASK;
1088         }
1089 }
1090
1091 #else
1092 #define fill_pmd_gaps() do { } while (0)
1093 #endif
1094
1095 #if defined(CONFIG_PCI) && !defined(CONFIG_NEED_MACH_IO_H)
1096 static void __init pci_reserve_io(void)
1097 {
1098         struct static_vm *svm;
1099
1100         svm = find_static_vm_vaddr((void *)PCI_IO_VIRT_BASE);
1101         if (svm)
1102                 return;
1103
1104         vm_reserve_area_early(PCI_IO_VIRT_BASE, SZ_2M, pci_reserve_io);
1105 }
1106 #else
1107 #define pci_reserve_io() do { } while (0)
1108 #endif
1109
1110 #ifdef CONFIG_DEBUG_LL
1111 void __init debug_ll_io_init(void)
1112 {
1113         struct map_desc map;
1114
1115         debug_ll_addr(&map.pfn, &map.virtual);
1116         if (!map.pfn || !map.virtual)
1117                 return;
1118         map.pfn = __phys_to_pfn(map.pfn);
1119         map.virtual &= PAGE_MASK;
1120         map.length = PAGE_SIZE;
1121         map.type = MT_DEVICE;
1122         iotable_init(&map, 1);
1123 }
1124 #endif
1125
1126 static void * __initdata vmalloc_min =
1127         (void *)(VMALLOC_END - (240 << 20) - VMALLOC_OFFSET);
1128
1129 /*
1130  * vmalloc=size forces the vmalloc area to be exactly 'size'
1131  * bytes. This can be used to increase (or decrease) the vmalloc
1132  * area - the default is 240m.
1133  */
1134 static int __init early_vmalloc(char *arg)
1135 {
1136         unsigned long vmalloc_reserve = memparse(arg, NULL);
1137
1138         if (vmalloc_reserve < SZ_16M) {
1139                 vmalloc_reserve = SZ_16M;
1140                 pr_warn("vmalloc area too small, limiting to %luMB\n",
1141                         vmalloc_reserve >> 20);
1142         }
1143
1144         if (vmalloc_reserve > VMALLOC_END - (PAGE_OFFSET + SZ_32M)) {
1145                 vmalloc_reserve = VMALLOC_END - (PAGE_OFFSET + SZ_32M);
1146                 pr_warn("vmalloc area is too big, limiting to %luMB\n",
1147                         vmalloc_reserve >> 20);
1148         }
1149
1150         vmalloc_min = (void *)(VMALLOC_END - vmalloc_reserve);
1151         return 0;
1152 }
1153 early_param("vmalloc", early_vmalloc);
1154
1155 phys_addr_t arm_lowmem_limit __initdata = 0;
1156
1157 void __init adjust_lowmem_bounds(void)
1158 {
1159         phys_addr_t memblock_limit = 0;
1160         u64 vmalloc_limit;
1161         struct memblock_region *reg;
1162         phys_addr_t lowmem_limit = 0;
1163
1164         /*
1165          * Let's use our own (unoptimized) equivalent of __pa() that is
1166          * not affected by wrap-arounds when sizeof(phys_addr_t) == 4.
1167          * The result is used as the upper bound on physical memory address
1168          * and may itself be outside the valid range for which phys_addr_t
1169          * and therefore __pa() is defined.
1170          */
1171         vmalloc_limit = (u64)(uintptr_t)vmalloc_min - PAGE_OFFSET + PHYS_OFFSET;
1172
1173         /*
1174          * The first usable region must be PMD aligned. Mark its start
1175          * as MEMBLOCK_NOMAP if it isn't
1176          */
1177         for_each_memblock(memory, reg) {
1178                 if (!memblock_is_nomap(reg)) {
1179                         if (!IS_ALIGNED(reg->base, PMD_SIZE)) {
1180                                 phys_addr_t len;
1181
1182                                 len = round_up(reg->base, PMD_SIZE) - reg->base;
1183                                 memblock_mark_nomap(reg->base, len);
1184                         }
1185                         break;
1186                 }
1187         }
1188
1189         for_each_memblock(memory, reg) {
1190                 phys_addr_t block_start = reg->base;
1191                 phys_addr_t block_end = reg->base + reg->size;
1192
1193                 if (memblock_is_nomap(reg))
1194                         continue;
1195
1196                 if (reg->base < vmalloc_limit) {
1197                         if (block_end > lowmem_limit)
1198                                 /*
1199                                  * Compare as u64 to ensure vmalloc_limit does
1200                                  * not get truncated. block_end should always
1201                                  * fit in phys_addr_t so there should be no
1202                                  * issue with assignment.
1203                                  */
1204                                 lowmem_limit = min_t(u64,
1205                                                          vmalloc_limit,
1206                                                          block_end);
1207
1208                         /*
1209                          * Find the first non-pmd-aligned page, and point
1210                          * memblock_limit at it. This relies on rounding the
1211                          * limit down to be pmd-aligned, which happens at the
1212                          * end of this function.
1213                          *
1214                          * With this algorithm, the start or end of almost any
1215                          * bank can be non-pmd-aligned. The only exception is
1216                          * that the start of the bank 0 must be section-
1217                          * aligned, since otherwise memory would need to be
1218                          * allocated when mapping the start of bank 0, which
1219                          * occurs before any free memory is mapped.
1220                          */
1221                         if (!memblock_limit) {
1222                                 if (!IS_ALIGNED(block_start, PMD_SIZE))
1223                                         memblock_limit = block_start;
1224                                 else if (!IS_ALIGNED(block_end, PMD_SIZE))
1225                                         memblock_limit = lowmem_limit;
1226                         }
1227
1228                 }
1229         }
1230
1231         arm_lowmem_limit = lowmem_limit;
1232
1233         high_memory = __va(arm_lowmem_limit - 1) + 1;
1234
1235         if (!memblock_limit)
1236                 memblock_limit = arm_lowmem_limit;
1237
1238         /*
1239          * Round the memblock limit down to a pmd size.  This
1240          * helps to ensure that we will allocate memory from the
1241          * last full pmd, which should be mapped.
1242          */
1243         memblock_limit = round_down(memblock_limit, PMD_SIZE);
1244
1245         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HIGHMEM) || cache_is_vipt_aliasing()) {
1246                 if (memblock_end_of_DRAM() > arm_lowmem_limit) {
1247                         phys_addr_t end = memblock_end_of_DRAM();
1248
1249                         pr_notice("Ignoring RAM at %pa-%pa\n",
1250                                   &memblock_limit, &end);
1251                         pr_notice("Consider using a HIGHMEM enabled kernel.\n");
1252
1253                         memblock_remove(memblock_limit, end - memblock_limit);
1254                 }
1255         }
1256
1257         memblock_set_current_limit(memblock_limit);
1258 }
1259
1260 static inline void prepare_page_table(void)
1261 {
1262         unsigned long addr;
1263         phys_addr_t end;
1264
1265         /*
1266          * Clear out all the mappings below the kernel image.
1267          */
1268         for (addr = 0; addr < MODULES_VADDR; addr += PMD_SIZE)
1269                 pmd_clear(pmd_off_k(addr));
1270
1271 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
1272         /* The XIP kernel is mapped in the module area -- skip over it */
1273         addr = ((unsigned long)_exiprom + PMD_SIZE - 1) & PMD_MASK;
1274 #endif
1275         for ( ; addr < PAGE_OFFSET; addr += PMD_SIZE)
1276                 pmd_clear(pmd_off_k(addr));
1277
1278         /*
1279          * Find the end of the first block of lowmem.
1280          */
1281         end = memblock.memory.regions[0].base + memblock.memory.regions[0].size;
1282         if (end >= arm_lowmem_limit)
1283                 end = arm_lowmem_limit;
1284
1285         /*
1286          * Clear out all the kernel space mappings, except for the first
1287          * memory bank, up to the vmalloc region.
1288          */
1289         for (addr = __phys_to_virt(end);
1290              addr < VMALLOC_START; addr += PMD_SIZE)
1291                 pmd_clear(pmd_off_k(addr));
1292 }
1293
1294 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
1295 /* the first page is reserved for pgd */
1296 #define SWAPPER_PG_DIR_SIZE     (PAGE_SIZE + \
1297                                  PTRS_PER_PGD * PTRS_PER_PMD * sizeof(pmd_t))
1298 #else
1299 #define SWAPPER_PG_DIR_SIZE     (PTRS_PER_PGD * sizeof(pgd_t))
1300 #endif
1301
1302 /*
1303  * Reserve the special regions of memory
1304  */
1305 void __init arm_mm_memblock_reserve(void)
1306 {
1307         /*
1308          * Reserve the page tables.  These are already in use,
1309          * and can only be in node 0.
1310          */
1311         memblock_reserve(__pa(swapper_pg_dir), SWAPPER_PG_DIR_SIZE);
1312
1313 #ifdef CONFIG_SA1111
1314         /*
1315          * Because of the SA1111 DMA bug, we want to preserve our
1316          * precious DMA-able memory...
1317          */
1318         memblock_reserve(PHYS_OFFSET, __pa(swapper_pg_dir) - PHYS_OFFSET);
1319 #endif
1320 }
1321
1322 /*
1323  * Set up the device mappings.  Since we clear out the page tables for all
1324  * mappings above VMALLOC_START, except early fixmap, we might remove debug
1325  * device mappings.  This means earlycon can be used to debug this function
1326  * Any other function or debugging method which may touch any device _will_
1327  * crash the kernel.
1328  */
1329 static void __init devicemaps_init(const struct machine_desc *mdesc)
1330 {
1331         struct map_desc map;
1332         unsigned long addr;
1333         void *vectors;
1334
1335         /*
1336          * Allocate the vector page early.
1337          */
1338         vectors = early_alloc(PAGE_SIZE * 2);
1339
1340         early_trap_init(vectors);
1341
1342         /*
1343          * Clear page table except top pmd used by early fixmaps
1344          */
1345         for (addr = VMALLOC_START; addr < (FIXADDR_TOP & PMD_MASK); addr += PMD_SIZE)
1346                 pmd_clear(pmd_off_k(addr));
1347
1348         /*
1349          * Map the kernel if it is XIP.
1350          * It is always first in the modulearea.
1351          */
1352 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
1353         map.pfn = __phys_to_pfn(CONFIG_XIP_PHYS_ADDR & SECTION_MASK);
1354         map.virtual = MODULES_VADDR;
1355         map.length = ((unsigned long)_exiprom - map.virtual + ~SECTION_MASK) & SECTION_MASK;
1356         map.type = MT_ROM;
1357         create_mapping(&map);
1358 #endif
1359
1360         /*
1361          * Map the cache flushing regions.
1362          */
1363 #ifdef FLUSH_BASE
1364         map.pfn = __phys_to_pfn(FLUSH_BASE_PHYS);
1365         map.virtual = FLUSH_BASE;
1366         map.length = SZ_1M;
1367         map.type = MT_CACHECLEAN;
1368         create_mapping(&map);
1369 #endif
1370 #ifdef FLUSH_BASE_MINICACHE
1371         map.pfn = __phys_to_pfn(FLUSH_BASE_PHYS + SZ_1M);
1372         map.virtual = FLUSH_BASE_MINICACHE;
1373         map.length = SZ_1M;
1374         map.type = MT_MINICLEAN;
1375         create_mapping(&map);
1376 #endif
1377
1378         /*
1379          * Create a mapping for the machine vectors at the high-vectors
1380          * location (0xffff0000).  If we aren't using high-vectors, also
1381          * create a mapping at the low-vectors virtual address.
1382          */
1383         map.pfn = __phys_to_pfn(virt_to_phys(vectors));
1384         map.virtual = 0xffff0000;
1385         map.length = PAGE_SIZE;
1386 #ifdef CONFIG_KUSER_HELPERS
1387         map.type = MT_HIGH_VECTORS;
1388 #else
1389         map.type = MT_LOW_VECTORS;
1390 #endif
1391         create_mapping(&map);
1392
1393         if (!vectors_high()) {
1394                 map.virtual = 0;
1395                 map.length = PAGE_SIZE * 2;
1396                 map.type = MT_LOW_VECTORS;
1397                 create_mapping(&map);
1398         }
1399
1400         /* Now create a kernel read-only mapping */
1401         map.pfn += 1;
1402         map.virtual = 0xffff0000 + PAGE_SIZE;
1403         map.length = PAGE_SIZE;
1404         map.type = MT_LOW_VECTORS;
1405         create_mapping(&map);
1406
1407         /*
1408          * Ask the machine support to map in the statically mapped devices.
1409          */
1410         if (mdesc->map_io)
1411                 mdesc->map_io();
1412         else
1413                 debug_ll_io_init();
1414         fill_pmd_gaps();
1415
1416         /* Reserve fixed i/o space in VMALLOC region */
1417         pci_reserve_io();
1418
1419         /*
1420          * Finally flush the caches and tlb to ensure that we're in a
1421          * consistent state wrt the writebuffer.  This also ensures that
1422          * any write-allocated cache lines in the vector page are written
1423          * back.  After this point, we can start to touch devices again.
1424          */
1425         local_flush_tlb_all();
1426         flush_cache_all();
1427
1428         /* Enable asynchronous aborts */
1429         early_abt_enable();
1430 }
1431
1432 static void __init kmap_init(void)
1433 {
1434 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1435         pkmap_page_table = early_pte_alloc(pmd_off_k(PKMAP_BASE),
1436                 PKMAP_BASE, _PAGE_KERNEL_TABLE);
1437 #endif
1438
1439         early_pte_alloc(pmd_off_k(FIXADDR_START), FIXADDR_START,
1440                         _PAGE_KERNEL_TABLE);
1441 }
1442
1443 static void __init map_lowmem(void)
1444 {
1445         struct memblock_region *reg;
1446 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
1447         phys_addr_t kernel_x_start = round_down(__pa(_sdata), SECTION_SIZE);
1448 #else
1449         phys_addr_t kernel_x_start = round_down(__pa(_stext), SECTION_SIZE);
1450 #endif
1451         phys_addr_t kernel_x_end = round_up(__pa(__init_end), SECTION_SIZE);
1452
1453         /* Map all the lowmem memory banks. */
1454         for_each_memblock(memory, reg) {
1455                 phys_addr_t start = reg->base;
1456                 phys_addr_t end = start + reg->size;
1457                 struct map_desc map;
1458
1459                 if (memblock_is_nomap(reg))
1460                         continue;
1461
1462                 if (end > arm_lowmem_limit)
1463                         end = arm_lowmem_limit;
1464                 if (start >= end)
1465                         break;
1466
1467                 if (end < kernel_x_start) {
1468                         map.pfn = __phys_to_pfn(start);
1469                         map.virtual = __phys_to_virt(start);
1470                         map.length = end - start;
1471                         map.type = MT_MEMORY_RWX;
1472
1473                         create_mapping(&map);
1474                 } else if (start >= kernel_x_end) {
1475                         map.pfn = __phys_to_pfn(start);
1476                         map.virtual = __phys_to_virt(start);
1477                         map.length = end - start;
1478                         map.type = MT_MEMORY_RW;
1479
1480                         create_mapping(&map);
1481                 } else {
1482                         /* This better cover the entire kernel */
1483                         if (start < kernel_x_start) {
1484                                 map.pfn = __phys_to_pfn(start);
1485                                 map.virtual = __phys_to_virt(start);
1486                                 map.length = kernel_x_start - start;
1487                                 map.type = MT_MEMORY_RW;
1488
1489                                 create_mapping(&map);
1490                         }
1491
1492                         map.pfn = __phys_to_pfn(kernel_x_start);
1493                         map.virtual = __phys_to_virt(kernel_x_start);
1494                         map.length = kernel_x_end - kernel_x_start;
1495                         map.type = MT_MEMORY_RWX;
1496
1497                         create_mapping(&map);
1498
1499                         if (kernel_x_end < end) {
1500                                 map.pfn = __phys_to_pfn(kernel_x_end);
1501                                 map.virtual = __phys_to_virt(kernel_x_end);
1502                                 map.length = end - kernel_x_end;
1503                                 map.type = MT_MEMORY_RW;
1504
1505                                 create_mapping(&map);
1506                         }
1507                 }
1508         }
1509 }
1510
1511 #ifdef CONFIG_ARM_PV_FIXUP
1512 extern unsigned long __atags_pointer;
1513 typedef void pgtables_remap(long long offset, unsigned long pgd, void *bdata);
1514 pgtables_remap lpae_pgtables_remap_asm;
1515
1516 /*
1517  * early_paging_init() recreates boot time page table setup, allowing machines
1518  * to switch over to a high (>4G) address space on LPAE systems
1519  */
1520 void __init early_paging_init(const struct machine_desc *mdesc)
1521 {
1522         pgtables_remap *lpae_pgtables_remap;
1523         unsigned long pa_pgd;
1524         unsigned int cr, ttbcr;
1525         long long offset;
1526         void *boot_data;
1527
1528         if (!mdesc->pv_fixup)
1529                 return;
1530
1531         offset = mdesc->pv_fixup();
1532         if (offset == 0)
1533                 return;
1534
1535         /*
1536          * Get the address of the remap function in the 1:1 identity
1537          * mapping setup by the early page table assembly code.  We
1538          * must get this prior to the pv update.  The following barrier
1539          * ensures that this is complete before we fixup any P:V offsets.
1540          */
1541         lpae_pgtables_remap = (pgtables_remap *)(unsigned long)__pa(lpae_pgtables_remap_asm);
1542         pa_pgd = __pa(swapper_pg_dir);
1543         boot_data = __va(__atags_pointer);
1544         barrier();
1545
1546         pr_info("Switching physical address space to 0x%08llx\n",
1547                 (u64)PHYS_OFFSET + offset);
1548
1549         /* Re-set the phys pfn offset, and the pv offset */
1550         __pv_offset += offset;
1551         __pv_phys_pfn_offset += PFN_DOWN(offset);
1552
1553         /* Run the patch stub to update the constants */
1554         fixup_pv_table(&__pv_table_begin,
1555                 (&__pv_table_end - &__pv_table_begin) << 2);
1556
1557         /*
1558          * We changing not only the virtual to physical mapping, but also
1559          * the physical addresses used to access memory.  We need to flush
1560          * all levels of cache in the system with caching disabled to
1561          * ensure that all data is written back, and nothing is prefetched
1562          * into the caches.  We also need to prevent the TLB walkers
1563          * allocating into the caches too.  Note that this is ARMv7 LPAE
1564          * specific.
1565          */
1566         cr = get_cr();
1567         set_cr(cr & ~(CR_I | CR_C));
1568         asm("mrc p15, 0, %0, c2, c0, 2" : "=r" (ttbcr));
1569         asm volatile("mcr p15, 0, %0, c2, c0, 2"
1570                 : : "r" (ttbcr & ~(3 << 8 | 3 << 10)));
1571         flush_cache_all();
1572
1573         /*
1574          * Fixup the page tables - this must be in the idmap region as
1575          * we need to disable the MMU to do this safely, and hence it
1576          * needs to be assembly.  It's fairly simple, as we're using the
1577          * temporary tables setup by the initial assembly code.
1578          */
1579         lpae_pgtables_remap(offset, pa_pgd, boot_data);
1580
1581         /* Re-enable the caches and cacheable TLB walks */
1582         asm volatile("mcr p15, 0, %0, c2, c0, 2" : : "r" (ttbcr));
1583         set_cr(cr);
1584 }
1585
1586 #else
1587
1588 void __init early_paging_init(const struct machine_desc *mdesc)
1589 {
1590         long long offset;
1591
1592         if (!mdesc->pv_fixup)
1593                 return;
1594
1595         offset = mdesc->pv_fixup();
1596         if (offset == 0)
1597                 return;
1598
1599         pr_crit("Physical address space modification is only to support Keystone2.\n");
1600         pr_crit("Please enable ARM_LPAE and ARM_PATCH_PHYS_VIRT support to use this\n");
1601         pr_crit("feature. Your kernel may crash now, have a good day.\n");
1602         add_taint(TAINT_CPU_OUT_OF_SPEC, LOCKDEP_STILL_OK);
1603 }
1604
1605 #endif
1606
1607 static void __init early_fixmap_shutdown(void)
1608 {
1609         int i;
1610         unsigned long va = fix_to_virt(__end_of_permanent_fixed_addresses - 1);
1611
1612         pte_offset_fixmap = pte_offset_late_fixmap;
1613         pmd_clear(fixmap_pmd(va));
1614         local_flush_tlb_kernel_page(va);
1615
1616         for (i = 0; i < __end_of_permanent_fixed_addresses; i++) {
1617                 pte_t *pte;
1618                 struct map_desc map;
1619
1620                 map.virtual = fix_to_virt(i);
1621                 pte = pte_offset_early_fixmap(pmd_off_k(map.virtual), map.virtual);
1622
1623                 /* Only i/o device mappings are supported ATM */
1624                 if (pte_none(*pte) ||
1625                     (pte_val(*pte) & L_PTE_MT_MASK) != L_PTE_MT_DEV_SHARED)
1626                         continue;
1627
1628                 map.pfn = pte_pfn(*pte);
1629                 map.type = MT_DEVICE;
1630                 map.length = PAGE_SIZE;
1631
1632                 create_mapping(&map);
1633         }
1634 }
1635
1636 /*
1637  * paging_init() sets up the page tables, initialises the zone memory
1638  * maps, and sets up the zero page, bad page and bad page tables.
1639  */
1640 void __init paging_init(const struct machine_desc *mdesc)
1641 {
1642         void *zero_page;
1643
1644         build_mem_type_table();
1645         prepare_page_table();
1646         map_lowmem();
1647         memblock_set_current_limit(arm_lowmem_limit);
1648         dma_contiguous_remap();
1649         early_fixmap_shutdown();
1650         devicemaps_init(mdesc);
1651         kmap_init();
1652         tcm_init();
1653
1654         top_pmd = pmd_off_k(0xffff0000);
1655
1656         /* allocate the zero page. */
1657         zero_page = early_alloc(PAGE_SIZE);
1658
1659         bootmem_init();
1660
1661         empty_zero_page = virt_to_page(zero_page);
1662         __flush_dcache_page(NULL, empty_zero_page);
1663 }