treewide: use PHYS_ADDR_MAX to avoid type casting ULLONG_MAX
[muen/linux.git] / arch / arm64 / mm / init.c
1 /*
2  * Based on arch/arm/mm/init.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/kernel.h>
21 #include <linux/export.h>
22 #include <linux/errno.h>
23 #include <linux/swap.h>
24 #include <linux/init.h>
25 #include <linux/bootmem.h>
26 #include <linux/cache.h>
27 #include <linux/mman.h>
28 #include <linux/nodemask.h>
29 #include <linux/initrd.h>
30 #include <linux/gfp.h>
31 #include <linux/memblock.h>
32 #include <linux/sort.h>
33 #include <linux/of.h>
34 #include <linux/of_fdt.h>
35 #include <linux/dma-mapping.h>
36 #include <linux/dma-contiguous.h>
37 #include <linux/efi.h>
38 #include <linux/swiotlb.h>
39 #include <linux/vmalloc.h>
40 #include <linux/mm.h>
41 #include <linux/kexec.h>
42 #include <linux/crash_dump.h>
43
44 #include <asm/boot.h>
45 #include <asm/fixmap.h>
46 #include <asm/kasan.h>
47 #include <asm/kernel-pgtable.h>
48 #include <asm/memory.h>
49 #include <asm/numa.h>
50 #include <asm/sections.h>
51 #include <asm/setup.h>
52 #include <asm/sizes.h>
53 #include <asm/tlb.h>
54 #include <asm/alternative.h>
55
56 /*
57  * We need to be able to catch inadvertent references to memstart_addr
58  * that occur (potentially in generic code) before arm64_memblock_init()
59  * executes, which assigns it its actual value. So use a default value
60  * that cannot be mistaken for a real physical address.
61  */
62 s64 memstart_addr __ro_after_init = -1;
63 phys_addr_t arm64_dma_phys_limit __ro_after_init;
64
65 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
66 static int __init early_initrd(char *p)
67 {
68         unsigned long start, size;
69         char *endp;
70
71         start = memparse(p, &endp);
72         if (*endp == ',') {
73                 size = memparse(endp + 1, NULL);
74
75                 initrd_start = start;
76                 initrd_end = start + size;
77         }
78         return 0;
79 }
80 early_param("initrd", early_initrd);
81 #endif
82
83 #ifdef CONFIG_KEXEC_CORE
84 /*
85  * reserve_crashkernel() - reserves memory for crash kernel
86  *
87  * This function reserves memory area given in "crashkernel=" kernel command
88  * line parameter. The memory reserved is used by dump capture kernel when
89  * primary kernel is crashing.
90  */
91 static void __init reserve_crashkernel(void)
92 {
93         unsigned long long crash_base, crash_size;
94         int ret;
95
96         ret = parse_crashkernel(boot_command_line, memblock_phys_mem_size(),
97                                 &crash_size, &crash_base);
98         /* no crashkernel= or invalid value specified */
99         if (ret || !crash_size)
100                 return;
101
102         crash_size = PAGE_ALIGN(crash_size);
103
104         if (crash_base == 0) {
105                 /* Current arm64 boot protocol requires 2MB alignment */
106                 crash_base = memblock_find_in_range(0, ARCH_LOW_ADDRESS_LIMIT,
107                                 crash_size, SZ_2M);
108                 if (crash_base == 0) {
109                         pr_warn("cannot allocate crashkernel (size:0x%llx)\n",
110                                 crash_size);
111                         return;
112                 }
113         } else {
114                 /* User specifies base address explicitly. */
115                 if (!memblock_is_region_memory(crash_base, crash_size)) {
116                         pr_warn("cannot reserve crashkernel: region is not memory\n");
117                         return;
118                 }
119
120                 if (memblock_is_region_reserved(crash_base, crash_size)) {
121                         pr_warn("cannot reserve crashkernel: region overlaps reserved memory\n");
122                         return;
123                 }
124
125                 if (!IS_ALIGNED(crash_base, SZ_2M)) {
126                         pr_warn("cannot reserve crashkernel: base address is not 2MB aligned\n");
127                         return;
128                 }
129         }
130         memblock_reserve(crash_base, crash_size);
131
132         pr_info("crashkernel reserved: 0x%016llx - 0x%016llx (%lld MB)\n",
133                 crash_base, crash_base + crash_size, crash_size >> 20);
134
135         crashk_res.start = crash_base;
136         crashk_res.end = crash_base + crash_size - 1;
137 }
138
139 static void __init kexec_reserve_crashkres_pages(void)
140 {
141 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
142         phys_addr_t addr;
143         struct page *page;
144
145         if (!crashk_res.end)
146                 return;
147
148         /*
149          * To reduce the size of hibernation image, all the pages are
150          * marked as Reserved initially.
151          */
152         for (addr = crashk_res.start; addr < (crashk_res.end + 1);
153                         addr += PAGE_SIZE) {
154                 page = phys_to_page(addr);
155                 SetPageReserved(page);
156         }
157 #endif
158 }
159 #else
160 static void __init reserve_crashkernel(void)
161 {
162 }
163
164 static void __init kexec_reserve_crashkres_pages(void)
165 {
166 }
167 #endif /* CONFIG_KEXEC_CORE */
168
169 #ifdef CONFIG_CRASH_DUMP
170 static int __init early_init_dt_scan_elfcorehdr(unsigned long node,
171                 const char *uname, int depth, void *data)
172 {
173         const __be32 *reg;
174         int len;
175
176         if (depth != 1 || strcmp(uname, "chosen") != 0)
177                 return 0;
178
179         reg = of_get_flat_dt_prop(node, "linux,elfcorehdr", &len);
180         if (!reg || (len < (dt_root_addr_cells + dt_root_size_cells)))
181                 return 1;
182
183         elfcorehdr_addr = dt_mem_next_cell(dt_root_addr_cells, &reg);
184         elfcorehdr_size = dt_mem_next_cell(dt_root_size_cells, &reg);
185
186         return 1;
187 }
188
189 /*
190  * reserve_elfcorehdr() - reserves memory for elf core header
191  *
192  * This function reserves the memory occupied by an elf core header
193  * described in the device tree. This region contains all the
194  * information about primary kernel's core image and is used by a dump
195  * capture kernel to access the system memory on primary kernel.
196  */
197 static void __init reserve_elfcorehdr(void)
198 {
199         of_scan_flat_dt(early_init_dt_scan_elfcorehdr, NULL);
200
201         if (!elfcorehdr_size)
202                 return;
203
204         if (memblock_is_region_reserved(elfcorehdr_addr, elfcorehdr_size)) {
205                 pr_warn("elfcorehdr is overlapped\n");
206                 return;
207         }
208
209         memblock_reserve(elfcorehdr_addr, elfcorehdr_size);
210
211         pr_info("Reserving %lldKB of memory at 0x%llx for elfcorehdr\n",
212                 elfcorehdr_size >> 10, elfcorehdr_addr);
213 }
214 #else
215 static void __init reserve_elfcorehdr(void)
216 {
217 }
218 #endif /* CONFIG_CRASH_DUMP */
219 /*
220  * Return the maximum physical address for ZONE_DMA32 (DMA_BIT_MASK(32)). It
221  * currently assumes that for memory starting above 4G, 32-bit devices will
222  * use a DMA offset.
223  */
224 static phys_addr_t __init max_zone_dma_phys(void)
225 {
226         phys_addr_t offset = memblock_start_of_DRAM() & GENMASK_ULL(63, 32);
227         return min(offset + (1ULL << 32), memblock_end_of_DRAM());
228 }
229
230 #ifdef CONFIG_NUMA
231
232 static void __init zone_sizes_init(unsigned long min, unsigned long max)
233 {
234         unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES]  = {0};
235
236         if (IS_ENABLED(CONFIG_ZONE_DMA32))
237                 max_zone_pfns[ZONE_DMA32] = PFN_DOWN(max_zone_dma_phys());
238         max_zone_pfns[ZONE_NORMAL] = max;
239
240         free_area_init_nodes(max_zone_pfns);
241 }
242
243 #else
244
245 static void __init zone_sizes_init(unsigned long min, unsigned long max)
246 {
247         struct memblock_region *reg;
248         unsigned long zone_size[MAX_NR_ZONES], zhole_size[MAX_NR_ZONES];
249         unsigned long max_dma = min;
250
251         memset(zone_size, 0, sizeof(zone_size));
252
253         /* 4GB maximum for 32-bit only capable devices */
254 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
255         max_dma = PFN_DOWN(arm64_dma_phys_limit);
256         zone_size[ZONE_DMA32] = max_dma - min;
257 #endif
258         zone_size[ZONE_NORMAL] = max - max_dma;
259
260         memcpy(zhole_size, zone_size, sizeof(zhole_size));
261
262         for_each_memblock(memory, reg) {
263                 unsigned long start = memblock_region_memory_base_pfn(reg);
264                 unsigned long end = memblock_region_memory_end_pfn(reg);
265
266                 if (start >= max)
267                         continue;
268
269 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
270                 if (start < max_dma) {
271                         unsigned long dma_end = min(end, max_dma);
272                         zhole_size[ZONE_DMA32] -= dma_end - start;
273                 }
274 #endif
275                 if (end > max_dma) {
276                         unsigned long normal_end = min(end, max);
277                         unsigned long normal_start = max(start, max_dma);
278                         zhole_size[ZONE_NORMAL] -= normal_end - normal_start;
279                 }
280         }
281
282         free_area_init_node(0, zone_size, min, zhole_size);
283 }
284
285 #endif /* CONFIG_NUMA */
286
287 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_PFN_VALID
288 int pfn_valid(unsigned long pfn)
289 {
290         return memblock_is_map_memory(pfn << PAGE_SHIFT);
291 }
292 EXPORT_SYMBOL(pfn_valid);
293 #endif
294
295 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
296 static void __init arm64_memory_present(void)
297 {
298 }
299 #else
300 static void __init arm64_memory_present(void)
301 {
302         struct memblock_region *reg;
303
304         for_each_memblock(memory, reg) {
305                 int nid = memblock_get_region_node(reg);
306
307                 memory_present(nid, memblock_region_memory_base_pfn(reg),
308                                 memblock_region_memory_end_pfn(reg));
309         }
310 }
311 #endif
312
313 static phys_addr_t memory_limit = PHYS_ADDR_MAX;
314
315 /*
316  * Limit the memory size that was specified via FDT.
317  */
318 static int __init early_mem(char *p)
319 {
320         if (!p)
321                 return 1;
322
323         memory_limit = memparse(p, &p) & PAGE_MASK;
324         pr_notice("Memory limited to %lldMB\n", memory_limit >> 20);
325
326         return 0;
327 }
328 early_param("mem", early_mem);
329
330 static int __init early_init_dt_scan_usablemem(unsigned long node,
331                 const char *uname, int depth, void *data)
332 {
333         struct memblock_region *usablemem = data;
334         const __be32 *reg;
335         int len;
336
337         if (depth != 1 || strcmp(uname, "chosen") != 0)
338                 return 0;
339
340         reg = of_get_flat_dt_prop(node, "linux,usable-memory-range", &len);
341         if (!reg || (len < (dt_root_addr_cells + dt_root_size_cells)))
342                 return 1;
343
344         usablemem->base = dt_mem_next_cell(dt_root_addr_cells, &reg);
345         usablemem->size = dt_mem_next_cell(dt_root_size_cells, &reg);
346
347         return 1;
348 }
349
350 static void __init fdt_enforce_memory_region(void)
351 {
352         struct memblock_region reg = {
353                 .size = 0,
354         };
355
356         of_scan_flat_dt(early_init_dt_scan_usablemem, &reg);
357
358         if (reg.size)
359                 memblock_cap_memory_range(reg.base, reg.size);
360 }
361
362 void __init arm64_memblock_init(void)
363 {
364         const s64 linear_region_size = -(s64)PAGE_OFFSET;
365
366         /* Handle linux,usable-memory-range property */
367         fdt_enforce_memory_region();
368
369         /* Remove memory above our supported physical address size */
370         memblock_remove(1ULL << PHYS_MASK_SHIFT, ULLONG_MAX);
371
372         /*
373          * Ensure that the linear region takes up exactly half of the kernel
374          * virtual address space. This way, we can distinguish a linear address
375          * from a kernel/module/vmalloc address by testing a single bit.
376          */
377         BUILD_BUG_ON(linear_region_size != BIT(VA_BITS - 1));
378
379         /*
380          * Select a suitable value for the base of physical memory.
381          */
382         memstart_addr = round_down(memblock_start_of_DRAM(),
383                                    ARM64_MEMSTART_ALIGN);
384
385         /*
386          * Remove the memory that we will not be able to cover with the
387          * linear mapping. Take care not to clip the kernel which may be
388          * high in memory.
389          */
390         memblock_remove(max_t(u64, memstart_addr + linear_region_size,
391                         __pa_symbol(_end)), ULLONG_MAX);
392         if (memstart_addr + linear_region_size < memblock_end_of_DRAM()) {
393                 /* ensure that memstart_addr remains sufficiently aligned */
394                 memstart_addr = round_up(memblock_end_of_DRAM() - linear_region_size,
395                                          ARM64_MEMSTART_ALIGN);
396                 memblock_remove(0, memstart_addr);
397         }
398
399         /*
400          * Apply the memory limit if it was set. Since the kernel may be loaded
401          * high up in memory, add back the kernel region that must be accessible
402          * via the linear mapping.
403          */
404         if (memory_limit != PHYS_ADDR_MAX) {
405                 memblock_mem_limit_remove_map(memory_limit);
406                 memblock_add(__pa_symbol(_text), (u64)(_end - _text));
407         }
408
409         if (IS_ENABLED(CONFIG_BLK_DEV_INITRD) && initrd_start) {
410                 /*
411                  * Add back the memory we just removed if it results in the
412                  * initrd to become inaccessible via the linear mapping.
413                  * Otherwise, this is a no-op
414                  */
415                 u64 base = initrd_start & PAGE_MASK;
416                 u64 size = PAGE_ALIGN(initrd_end) - base;
417
418                 /*
419                  * We can only add back the initrd memory if we don't end up
420                  * with more memory than we can address via the linear mapping.
421                  * It is up to the bootloader to position the kernel and the
422                  * initrd reasonably close to each other (i.e., within 32 GB of
423                  * each other) so that all granule/#levels combinations can
424                  * always access both.
425                  */
426                 if (WARN(base < memblock_start_of_DRAM() ||
427                          base + size > memblock_start_of_DRAM() +
428                                        linear_region_size,
429                         "initrd not fully accessible via the linear mapping -- please check your bootloader ...\n")) {
430                         initrd_start = 0;
431                 } else {
432                         memblock_remove(base, size); /* clear MEMBLOCK_ flags */
433                         memblock_add(base, size);
434                         memblock_reserve(base, size);
435                 }
436         }
437
438         if (IS_ENABLED(CONFIG_RANDOMIZE_BASE)) {
439                 extern u16 memstart_offset_seed;
440                 u64 range = linear_region_size -
441                             (memblock_end_of_DRAM() - memblock_start_of_DRAM());
442
443                 /*
444                  * If the size of the linear region exceeds, by a sufficient
445                  * margin, the size of the region that the available physical
446                  * memory spans, randomize the linear region as well.
447                  */
448                 if (memstart_offset_seed > 0 && range >= ARM64_MEMSTART_ALIGN) {
449                         range = range / ARM64_MEMSTART_ALIGN + 1;
450                         memstart_addr -= ARM64_MEMSTART_ALIGN *
451                                          ((range * memstart_offset_seed) >> 16);
452                 }
453         }
454
455         /*
456          * Register the kernel text, kernel data, initrd, and initial
457          * pagetables with memblock.
458          */
459         memblock_reserve(__pa_symbol(_text), _end - _text);
460 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
461         if (initrd_start) {
462                 memblock_reserve(initrd_start, initrd_end - initrd_start);
463
464                 /* the generic initrd code expects virtual addresses */
465                 initrd_start = __phys_to_virt(initrd_start);
466                 initrd_end = __phys_to_virt(initrd_end);
467         }
468 #endif
469
470         early_init_fdt_scan_reserved_mem();
471
472         /* 4GB maximum for 32-bit only capable devices */
473         if (IS_ENABLED(CONFIG_ZONE_DMA32))
474                 arm64_dma_phys_limit = max_zone_dma_phys();
475         else
476                 arm64_dma_phys_limit = PHYS_MASK + 1;
477
478         reserve_crashkernel();
479
480         reserve_elfcorehdr();
481
482         high_memory = __va(memblock_end_of_DRAM() - 1) + 1;
483
484         dma_contiguous_reserve(arm64_dma_phys_limit);
485
486         memblock_allow_resize();
487 }
488
489 void __init bootmem_init(void)
490 {
491         unsigned long min, max;
492
493         min = PFN_UP(memblock_start_of_DRAM());
494         max = PFN_DOWN(memblock_end_of_DRAM());
495
496         early_memtest(min << PAGE_SHIFT, max << PAGE_SHIFT);
497
498         max_pfn = max_low_pfn = max;
499
500         arm64_numa_init();
501         /*
502          * Sparsemem tries to allocate bootmem in memory_present(), so must be
503          * done after the fixed reservations.
504          */
505         arm64_memory_present();
506
507         sparse_init();
508         zone_sizes_init(min, max);
509
510         memblock_dump_all();
511 }
512
513 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
514 static inline void free_memmap(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
515 {
516         struct page *start_pg, *end_pg;
517         unsigned long pg, pgend;
518
519         /*
520          * Convert start_pfn/end_pfn to a struct page pointer.
521          */
522         start_pg = pfn_to_page(start_pfn - 1) + 1;
523         end_pg = pfn_to_page(end_pfn - 1) + 1;
524
525         /*
526          * Convert to physical addresses, and round start upwards and end
527          * downwards.
528          */
529         pg = (unsigned long)PAGE_ALIGN(__pa(start_pg));
530         pgend = (unsigned long)__pa(end_pg) & PAGE_MASK;
531
532         /*
533          * If there are free pages between these, free the section of the
534          * memmap array.
535          */
536         if (pg < pgend)
537                 free_bootmem(pg, pgend - pg);
538 }
539
540 /*
541  * The mem_map array can get very big. Free the unused area of the memory map.
542  */
543 static void __init free_unused_memmap(void)
544 {
545         unsigned long start, prev_end = 0;
546         struct memblock_region *reg;
547
548         for_each_memblock(memory, reg) {
549                 start = __phys_to_pfn(reg->base);
550
551 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
552                 /*
553                  * Take care not to free memmap entries that don't exist due
554                  * to SPARSEMEM sections which aren't present.
555                  */
556                 start = min(start, ALIGN(prev_end, PAGES_PER_SECTION));
557 #endif
558                 /*
559                  * If we had a previous bank, and there is a space between the
560                  * current bank and the previous, free it.
561                  */
562                 if (prev_end && prev_end < start)
563                         free_memmap(prev_end, start);
564
565                 /*
566                  * Align up here since the VM subsystem insists that the
567                  * memmap entries are valid from the bank end aligned to
568                  * MAX_ORDER_NR_PAGES.
569                  */
570                 prev_end = ALIGN(__phys_to_pfn(reg->base + reg->size),
571                                  MAX_ORDER_NR_PAGES);
572         }
573
574 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
575         if (!IS_ALIGNED(prev_end, PAGES_PER_SECTION))
576                 free_memmap(prev_end, ALIGN(prev_end, PAGES_PER_SECTION));
577 #endif
578 }
579 #endif  /* !CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP */
580
581 /*
582  * mem_init() marks the free areas in the mem_map and tells us how much memory
583  * is free.  This is done after various parts of the system have claimed their
584  * memory after the kernel image.
585  */
586 void __init mem_init(void)
587 {
588         if (swiotlb_force == SWIOTLB_FORCE ||
589             max_pfn > (arm64_dma_phys_limit >> PAGE_SHIFT))
590                 swiotlb_init(1);
591         else
592                 swiotlb_force = SWIOTLB_NO_FORCE;
593
594         set_max_mapnr(pfn_to_page(max_pfn) - mem_map);
595
596 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
597         free_unused_memmap();
598 #endif
599         /* this will put all unused low memory onto the freelists */
600         free_all_bootmem();
601
602         kexec_reserve_crashkres_pages();
603
604         mem_init_print_info(NULL);
605
606         /*
607          * Check boundaries twice: Some fundamental inconsistencies can be
608          * detected at build time already.
609          */
610 #ifdef CONFIG_COMPAT
611         BUILD_BUG_ON(TASK_SIZE_32                       > TASK_SIZE_64);
612 #endif
613
614         /*
615          * Make sure we chose the upper bound of sizeof(struct page)
616          * correctly.
617          */
618         BUILD_BUG_ON(sizeof(struct page) > (1 << STRUCT_PAGE_MAX_SHIFT));
619
620         if (PAGE_SIZE >= 16384 && get_num_physpages() <= 128) {
621                 extern int sysctl_overcommit_memory;
622                 /*
623                  * On a machine this small we won't get anywhere without
624                  * overcommit, so turn it on by default.
625                  */
626                 sysctl_overcommit_memory = OVERCOMMIT_ALWAYS;
627         }
628 }
629
630 void free_initmem(void)
631 {
632         free_reserved_area(lm_alias(__init_begin),
633                            lm_alias(__init_end),
634                            0, "unused kernel");
635         /*
636          * Unmap the __init region but leave the VM area in place. This
637          * prevents the region from being reused for kernel modules, which
638          * is not supported by kallsyms.
639          */
640         unmap_kernel_range((u64)__init_begin, (u64)(__init_end - __init_begin));
641 }
642
643 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
644
645 static int keep_initrd __initdata;
646
647 void __init free_initrd_mem(unsigned long start, unsigned long end)
648 {
649         if (!keep_initrd) {
650                 free_reserved_area((void *)start, (void *)end, 0, "initrd");
651                 memblock_free(__virt_to_phys(start), end - start);
652         }
653 }
654
655 static int __init keepinitrd_setup(char *__unused)
656 {
657         keep_initrd = 1;
658         return 1;
659 }
660
661 __setup("keepinitrd", keepinitrd_setup);
662 #endif
663
664 /*
665  * Dump out memory limit information on panic.
666  */
667 static int dump_mem_limit(struct notifier_block *self, unsigned long v, void *p)
668 {
669         if (memory_limit != PHYS_ADDR_MAX) {
670                 pr_emerg("Memory Limit: %llu MB\n", memory_limit >> 20);
671         } else {
672                 pr_emerg("Memory Limit: none\n");
673         }
674         return 0;
675 }
676
677 static struct notifier_block mem_limit_notifier = {
678         .notifier_call = dump_mem_limit,
679 };
680
681 static int __init register_mem_limit_dumper(void)
682 {
683         atomic_notifier_chain_register(&panic_notifier_list,
684                                        &mem_limit_notifier);
685         return 0;
686 }
687 __initcall(register_mem_limit_dumper);