xref: /optee_os/core/mm/boot_mem.c (revision 76d6685e5f3b91d66dc2091b9d61601c050298bb)
1fe85eae5SJens Wiklander // SPDX-License-Identifier: BSD-2-Clause
2fe85eae5SJens Wiklander /*
3fe85eae5SJens Wiklander  * Copyright (c) 2024, Linaro Limited
4fe85eae5SJens Wiklander  */
5fe85eae5SJens Wiklander 
6fe85eae5SJens Wiklander #include <assert.h>
7fe85eae5SJens Wiklander #include <kernel/boot.h>
8fe85eae5SJens Wiklander #include <mm/core_memprot.h>
9fe85eae5SJens Wiklander #include <mm/core_mmu.h>
10fe85eae5SJens Wiklander #include <mm/phys_mem.h>
11fe85eae5SJens Wiklander #include <mm/tee_mm.h>
12fe85eae5SJens Wiklander #include <stdalign.h>
13fe85eae5SJens Wiklander #include <string.h>
14fe85eae5SJens Wiklander #include <util.h>
15fe85eae5SJens Wiklander 
16fe85eae5SJens Wiklander /*
17fe85eae5SJens Wiklander  * struct boot_mem_reloc - Pointers relocated in memory during boot
18fe85eae5SJens Wiklander  * @ptrs: Array of relocation
19fe85eae5SJens Wiklander  * @count: Number of cells used in @ptrs
20fe85eae5SJens Wiklander  * @next: Next relocation array when @ptrs is fully used
21fe85eae5SJens Wiklander  */
22fe85eae5SJens Wiklander struct boot_mem_reloc {
23fe85eae5SJens Wiklander 	void **ptrs[64];
24fe85eae5SJens Wiklander 	size_t count;
25fe85eae5SJens Wiklander 	struct boot_mem_reloc *next;
26fe85eae5SJens Wiklander };
27fe85eae5SJens Wiklander 
28fe85eae5SJens Wiklander /*
29fe85eae5SJens Wiklander  * struct boot_mem_desc - Stack like boot memory allocation pool
30fe85eae5SJens Wiklander  * @orig_mem_start: Boot memory stack base address
31fe85eae5SJens Wiklander  * @orig_mem_end: Boot memory start end address
32fe85eae5SJens Wiklander  * @mem_start: Boot memory free space start address
33fe85eae5SJens Wiklander  * @mem_end: Boot memory free space end address
34fe85eae5SJens Wiklander  * @reloc: Boot memory pointers requiring relocation
35fe85eae5SJens Wiklander  */
36fe85eae5SJens Wiklander struct boot_mem_desc {
37fe85eae5SJens Wiklander 	vaddr_t orig_mem_start;
38fe85eae5SJens Wiklander 	vaddr_t orig_mem_end;
39fe85eae5SJens Wiklander 	vaddr_t mem_start;
40fe85eae5SJens Wiklander 	vaddr_t mem_end;
41fe85eae5SJens Wiklander 	struct boot_mem_reloc *reloc;
42fe85eae5SJens Wiklander };
43fe85eae5SJens Wiklander 
44fe85eae5SJens Wiklander static struct boot_mem_desc *boot_mem_desc;
45fe85eae5SJens Wiklander 
46fe85eae5SJens Wiklander static void *mem_alloc_tmp(struct boot_mem_desc *desc, size_t len, size_t align)
47fe85eae5SJens Wiklander {
48fe85eae5SJens Wiklander 	vaddr_t va = 0;
49fe85eae5SJens Wiklander 
50fe85eae5SJens Wiklander 	assert(desc && desc->mem_start && desc->mem_end);
51fe85eae5SJens Wiklander 	assert(IS_POWER_OF_TWO(align) && !(len % align));
52fe85eae5SJens Wiklander 	if (SUB_OVERFLOW(desc->mem_end, len, &va))
53fe85eae5SJens Wiklander 		panic();
54*76d6685eSEtienne Carriere 	va = ROUNDDOWN2(va, align);
55fe85eae5SJens Wiklander 	if (va < desc->mem_start)
56fe85eae5SJens Wiklander 		panic();
57fe85eae5SJens Wiklander 	desc->mem_end = va;
58fe85eae5SJens Wiklander 	return (void *)va;
59fe85eae5SJens Wiklander }
60fe85eae5SJens Wiklander 
61fe85eae5SJens Wiklander static void *mem_alloc(struct boot_mem_desc *desc, size_t len, size_t align)
62fe85eae5SJens Wiklander {
63fe85eae5SJens Wiklander 	vaddr_t va = 0;
64fe85eae5SJens Wiklander 	vaddr_t ve = 0;
65fe85eae5SJens Wiklander 
66fe85eae5SJens Wiklander 	runtime_assert(!IS_ENABLED(CFG_WITH_PAGER));
67fe85eae5SJens Wiklander 	assert(desc && desc->mem_start && desc->mem_end);
68fe85eae5SJens Wiklander 	assert(IS_POWER_OF_TWO(align) && !(len % align));
69*76d6685eSEtienne Carriere 	va = ROUNDUP2(desc->mem_start, align);
70fe85eae5SJens Wiklander 	if (ADD_OVERFLOW(va, len, &ve))
71fe85eae5SJens Wiklander 		panic();
72fe85eae5SJens Wiklander 	if (ve > desc->mem_end)
73fe85eae5SJens Wiklander 		panic();
74fe85eae5SJens Wiklander 	desc->mem_start = ve;
75fe85eae5SJens Wiklander 	return (void *)va;
76fe85eae5SJens Wiklander }
77fe85eae5SJens Wiklander 
78fe85eae5SJens Wiklander void boot_mem_init(vaddr_t start, vaddr_t end, vaddr_t orig_end)
79fe85eae5SJens Wiklander {
80fe85eae5SJens Wiklander 	struct boot_mem_desc desc = {
81fe85eae5SJens Wiklander 		.orig_mem_start = start,
82fe85eae5SJens Wiklander 		.orig_mem_end = orig_end,
83fe85eae5SJens Wiklander 		.mem_start = start,
84fe85eae5SJens Wiklander 		.mem_end = end,
85fe85eae5SJens Wiklander 	};
86fe85eae5SJens Wiklander 
87fe85eae5SJens Wiklander 	boot_mem_desc = mem_alloc_tmp(&desc, sizeof(desc), alignof(desc));
88fe85eae5SJens Wiklander 	*boot_mem_desc = desc;
89fe85eae5SJens Wiklander 	boot_mem_desc->reloc = mem_alloc_tmp(boot_mem_desc,
90fe85eae5SJens Wiklander 					     sizeof(*boot_mem_desc->reloc),
91fe85eae5SJens Wiklander 					     alignof(*boot_mem_desc->reloc));
92fe85eae5SJens Wiklander 	memset(boot_mem_desc->reloc, 0, sizeof(*boot_mem_desc->reloc));
93fe85eae5SJens Wiklander }
94fe85eae5SJens Wiklander 
95fe85eae5SJens Wiklander void boot_mem_add_reloc(void *ptr)
96fe85eae5SJens Wiklander {
97fe85eae5SJens Wiklander 	struct boot_mem_reloc *reloc = NULL;
98fe85eae5SJens Wiklander 
99fe85eae5SJens Wiklander 	assert(boot_mem_desc && boot_mem_desc->reloc);
100fe85eae5SJens Wiklander 	reloc = boot_mem_desc->reloc;
101fe85eae5SJens Wiklander 
102fe85eae5SJens Wiklander 	/* If the reloc struct is full, allocate a new and link it first */
103fe85eae5SJens Wiklander 	if (reloc->count == ARRAY_SIZE(reloc->ptrs)) {
104fe85eae5SJens Wiklander 		reloc = boot_mem_alloc_tmp(sizeof(*reloc), alignof(*reloc));
105fe85eae5SJens Wiklander 		reloc->next = boot_mem_desc->reloc;
106fe85eae5SJens Wiklander 		boot_mem_desc->reloc = reloc;
107fe85eae5SJens Wiklander 	}
108fe85eae5SJens Wiklander 
109fe85eae5SJens Wiklander 	reloc->ptrs[reloc->count] = ptr;
110fe85eae5SJens Wiklander 	reloc->count++;
111fe85eae5SJens Wiklander }
112fe85eae5SJens Wiklander 
113fe85eae5SJens Wiklander static void *add_offs(void *p, size_t offs)
114fe85eae5SJens Wiklander {
115fe85eae5SJens Wiklander 	assert(p);
116fe85eae5SJens Wiklander 	return (uint8_t *)p + offs;
117fe85eae5SJens Wiklander }
118fe85eae5SJens Wiklander 
119fe85eae5SJens Wiklander void boot_mem_relocate(size_t offs)
120fe85eae5SJens Wiklander {
121fe85eae5SJens Wiklander 	struct boot_mem_reloc *reloc = NULL;
122fe85eae5SJens Wiklander 	size_t n = 0;
123fe85eae5SJens Wiklander 
124fe85eae5SJens Wiklander 	boot_mem_desc = add_offs(boot_mem_desc, offs);
125fe85eae5SJens Wiklander 
126fe85eae5SJens Wiklander 	boot_mem_desc->orig_mem_start += offs;
127fe85eae5SJens Wiklander 	boot_mem_desc->orig_mem_end += offs;
128fe85eae5SJens Wiklander 	boot_mem_desc->mem_start += offs;
129fe85eae5SJens Wiklander 	boot_mem_desc->mem_end += offs;
130fe85eae5SJens Wiklander 	boot_mem_desc->reloc = add_offs(boot_mem_desc->reloc, offs);
131fe85eae5SJens Wiklander 
132fe85eae5SJens Wiklander 	for (reloc = boot_mem_desc->reloc;; reloc = reloc->next) {
133fe85eae5SJens Wiklander 		for (n = 0; n < reloc->count; n++) {
134fe85eae5SJens Wiklander 			reloc->ptrs[n] = add_offs(reloc->ptrs[n], offs);
135fe85eae5SJens Wiklander 			*reloc->ptrs[n] = add_offs(*reloc->ptrs[n], offs);
136fe85eae5SJens Wiklander 		}
137fe85eae5SJens Wiklander 		if (!reloc->next)
138fe85eae5SJens Wiklander 			break;
139fe85eae5SJens Wiklander 		reloc->next = add_offs(reloc->next, offs);
140fe85eae5SJens Wiklander 	}
141fe85eae5SJens Wiklander }
142fe85eae5SJens Wiklander 
143fe85eae5SJens Wiklander void *boot_mem_alloc(size_t len, size_t align)
144fe85eae5SJens Wiklander {
145fe85eae5SJens Wiklander 	return mem_alloc(boot_mem_desc, len, align);
146fe85eae5SJens Wiklander }
147fe85eae5SJens Wiklander 
148fe85eae5SJens Wiklander void *boot_mem_alloc_tmp(size_t len, size_t align)
149fe85eae5SJens Wiklander {
150fe85eae5SJens Wiklander 	return mem_alloc_tmp(boot_mem_desc, len, align);
151fe85eae5SJens Wiklander }
152fe85eae5SJens Wiklander 
153fe85eae5SJens Wiklander vaddr_t boot_mem_release_unused(void)
154fe85eae5SJens Wiklander {
155fe85eae5SJens Wiklander 	tee_mm_entry_t *mm = NULL;
156fe85eae5SJens Wiklander 	paddr_t pa = 0;
157fe85eae5SJens Wiklander 	vaddr_t va = 0;
158fe85eae5SJens Wiklander 	size_t n = 0;
159fe85eae5SJens Wiklander 	vaddr_t tmp_va = 0;
160fe85eae5SJens Wiklander 	paddr_t tmp_pa = 0;
161fe85eae5SJens Wiklander 	size_t tmp_n = 0;
162fe85eae5SJens Wiklander 
163fe85eae5SJens Wiklander 	assert(boot_mem_desc);
164fe85eae5SJens Wiklander 
165fe85eae5SJens Wiklander 	n = boot_mem_desc->mem_start - boot_mem_desc->orig_mem_start;
166fe85eae5SJens Wiklander 	DMSG("Allocated %zu bytes at va %#"PRIxVA" pa %#"PRIxPA,
167fe85eae5SJens Wiklander 	     n, boot_mem_desc->orig_mem_start,
168fe85eae5SJens Wiklander 	     vaddr_to_phys(boot_mem_desc->orig_mem_start));
169fe85eae5SJens Wiklander 
170fe85eae5SJens Wiklander 	DMSG("Tempalloc %zu bytes at va %#"PRIxVA,
171fe85eae5SJens Wiklander 	     (size_t)(boot_mem_desc->orig_mem_end - boot_mem_desc->mem_end),
172fe85eae5SJens Wiklander 	     boot_mem_desc->mem_end);
173fe85eae5SJens Wiklander 
174fe85eae5SJens Wiklander 	if (IS_ENABLED(CFG_WITH_PAGER))
175fe85eae5SJens Wiklander 		goto out;
176fe85eae5SJens Wiklander 
177fe85eae5SJens Wiklander 	pa = vaddr_to_phys(ROUNDUP(boot_mem_desc->orig_mem_start,
178fe85eae5SJens Wiklander 				   SMALL_PAGE_SIZE));
179fe85eae5SJens Wiklander 	mm = nex_phys_mem_mm_find(pa);
180fe85eae5SJens Wiklander 	if (!mm)
181fe85eae5SJens Wiklander 		panic();
182fe85eae5SJens Wiklander 
183fe85eae5SJens Wiklander 	va = ROUNDUP(boot_mem_desc->mem_start, SMALL_PAGE_SIZE);
184fe85eae5SJens Wiklander 
185fe85eae5SJens Wiklander 	tmp_va = ROUNDDOWN(boot_mem_desc->mem_end, SMALL_PAGE_SIZE);
186fe85eae5SJens Wiklander 	tmp_n = boot_mem_desc->orig_mem_end - tmp_va;
187fe85eae5SJens Wiklander 	tmp_pa = vaddr_to_phys(tmp_va);
188fe85eae5SJens Wiklander 
189fe85eae5SJens Wiklander 	pa = tee_mm_get_smem(mm);
190fe85eae5SJens Wiklander 	n = vaddr_to_phys(boot_mem_desc->mem_start) - pa;
191fe85eae5SJens Wiklander 	tee_mm_free(mm);
192fe85eae5SJens Wiklander 	DMSG("Carving out %#"PRIxPA"..%#"PRIxPA, pa, pa + n - 1);
193fe85eae5SJens Wiklander 	mm = nex_phys_mem_alloc2(pa, n);
194fe85eae5SJens Wiklander 	if (!mm)
195fe85eae5SJens Wiklander 		panic();
196fe85eae5SJens Wiklander 	mm = nex_phys_mem_alloc2(tmp_pa, tmp_n);
197fe85eae5SJens Wiklander 	if (!mm)
198fe85eae5SJens Wiklander 		panic();
199fe85eae5SJens Wiklander 
200fe85eae5SJens Wiklander 	n = tmp_va - boot_mem_desc->mem_start;
201fe85eae5SJens Wiklander 	DMSG("Releasing %zu bytes from va %#"PRIxVA, n, va);
202fe85eae5SJens Wiklander 
203fe85eae5SJens Wiklander 	/* Unmap the now unused pages */
204fe85eae5SJens Wiklander 	core_mmu_unmap_pages(va, n / SMALL_PAGE_SIZE);
205fe85eae5SJens Wiklander 
206fe85eae5SJens Wiklander out:
207fe85eae5SJens Wiklander 	/* Stop further allocations. */
208fe85eae5SJens Wiklander 	boot_mem_desc->mem_start = boot_mem_desc->mem_end;
209fe85eae5SJens Wiklander 	return va;
210fe85eae5SJens Wiklander }
211fe85eae5SJens Wiklander 
212fe85eae5SJens Wiklander void boot_mem_release_tmp_alloc(void)
213fe85eae5SJens Wiklander {
214fe85eae5SJens Wiklander 	tee_mm_entry_t *mm = NULL;
215fe85eae5SJens Wiklander 	vaddr_t va = 0;
216fe85eae5SJens Wiklander 	paddr_t pa = 0;
217fe85eae5SJens Wiklander 	size_t n = 0;
218fe85eae5SJens Wiklander 
219fe85eae5SJens Wiklander 	assert(boot_mem_desc &&
220fe85eae5SJens Wiklander 	       boot_mem_desc->mem_start == boot_mem_desc->mem_end);
221fe85eae5SJens Wiklander 
222fe85eae5SJens Wiklander 	if (IS_ENABLED(CFG_WITH_PAGER)) {
223fe85eae5SJens Wiklander 		n = boot_mem_desc->orig_mem_end - boot_mem_desc->mem_end;
224fe85eae5SJens Wiklander 		va = boot_mem_desc->mem_end;
225fe85eae5SJens Wiklander 		boot_mem_desc = NULL;
226fe85eae5SJens Wiklander 		DMSG("Releasing %zu bytes from va %#"PRIxVA, n, va);
227fe85eae5SJens Wiklander 		return;
228fe85eae5SJens Wiklander 	}
229fe85eae5SJens Wiklander 
230fe85eae5SJens Wiklander 	va = ROUNDDOWN(boot_mem_desc->mem_end, SMALL_PAGE_SIZE);
231fe85eae5SJens Wiklander 	pa = vaddr_to_phys(va);
232fe85eae5SJens Wiklander 
233fe85eae5SJens Wiklander 	mm = nex_phys_mem_mm_find(pa);
234fe85eae5SJens Wiklander 	if (!mm)
235fe85eae5SJens Wiklander 		panic();
236fe85eae5SJens Wiklander 	assert(pa == tee_mm_get_smem(mm));
237fe85eae5SJens Wiklander 	n = tee_mm_get_bytes(mm);
238fe85eae5SJens Wiklander 
239fe85eae5SJens Wiklander 	/* Boot memory allocation is now done */
240fe85eae5SJens Wiklander 	boot_mem_desc = NULL;
241fe85eae5SJens Wiklander 
242fe85eae5SJens Wiklander 	DMSG("Releasing %zu bytes from va %#"PRIxVA, n, va);
243fe85eae5SJens Wiklander 
244fe85eae5SJens Wiklander 	/* Unmap the now unused pages */
245fe85eae5SJens Wiklander 	core_mmu_unmap_pages(va, n / SMALL_PAGE_SIZE);
246fe85eae5SJens Wiklander }
247