walk system ram range
[linux-2.6.git] / arch / powerpc / mm / mem.c
1 /*
2  *  PowerPC version
3  *    Copyright (C) 1995-1996 Gary Thomas (gdt@linuxppc.org)
4  *
5  *  Modifications by Paul Mackerras (PowerMac) (paulus@cs.anu.edu.au)
6  *  and Cort Dougan (PReP) (cort@cs.nmt.edu)
7  *    Copyright (C) 1996 Paul Mackerras
8  *  PPC44x/36-bit changes by Matt Porter (mporter@mvista.com)
9  *
10  *  Derived from "arch/i386/mm/init.c"
11  *    Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
12  *
13  *  This program is free software; you can redistribute it and/or
14  *  modify it under the terms of the GNU General Public License
15  *  as published by the Free Software Foundation; either version
16  *  2 of the License, or (at your option) any later version.
17  *
18  */
19
20 #include <linux/module.h>
21 #include <linux/sched.h>
22 #include <linux/kernel.h>
23 #include <linux/errno.h>
24 #include <linux/string.h>
25 #include <linux/types.h>
26 #include <linux/mm.h>
27 #include <linux/stddef.h>
28 #include <linux/init.h>
29 #include <linux/bootmem.h>
30 #include <linux/highmem.h>
31 #include <linux/initrd.h>
32 #include <linux/pagemap.h>
33 #include <linux/suspend.h>
34 #include <linux/lmb.h>
35
36 #include <asm/pgalloc.h>
37 #include <asm/prom.h>
38 #include <asm/io.h>
39 #include <asm/mmu_context.h>
40 #include <asm/pgtable.h>
41 #include <asm/mmu.h>
42 #include <asm/smp.h>
43 #include <asm/machdep.h>
44 #include <asm/btext.h>
45 #include <asm/tlb.h>
46 #include <asm/sections.h>
47 #include <asm/sparsemem.h>
48 #include <asm/vdso.h>
49 #include <asm/fixmap.h>
50
51 #include "mmu_decl.h"
52
53 #ifndef CPU_FTR_COHERENT_ICACHE
54 #define CPU_FTR_COHERENT_ICACHE 0       /* XXX for now */
55 #define CPU_FTR_NOEXECUTE       0
56 #endif
57
58 int init_bootmem_done;
59 int mem_init_done;
60 phys_addr_t memory_limit;
61
62 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
63 pte_t *kmap_pte;
64 pgprot_t kmap_prot;
65
66 EXPORT_SYMBOL(kmap_prot);
67 EXPORT_SYMBOL(kmap_pte);
68
69 static inline pte_t *virt_to_kpte(unsigned long vaddr)
70 {
71         return pte_offset_kernel(pmd_offset(pud_offset(pgd_offset_k(vaddr),
72                         vaddr), vaddr), vaddr);
73 }
74 #endif
75
76 int page_is_ram(unsigned long pfn)
77 {
78 #ifndef CONFIG_PPC64    /* XXX for now */
79         return pfn < max_pfn;
80 #else
81         unsigned long paddr = (pfn << PAGE_SHIFT);
82         int i;
83         for (i=0; i < lmb.memory.cnt; i++) {
84                 unsigned long base;
85
86                 base = lmb.memory.region[i].base;
87
88                 if ((paddr >= base) &&
89                         (paddr < (base + lmb.memory.region[i].size))) {
90                         return 1;
91                 }
92         }
93
94         return 0;
95 #endif
96 }
97
98 pgprot_t phys_mem_access_prot(struct file *file, unsigned long pfn,
99                               unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
100 {
101         if (ppc_md.phys_mem_access_prot)
102                 return ppc_md.phys_mem_access_prot(file, pfn, size, vma_prot);
103
104         if (!page_is_ram(pfn))
105                 vma_prot = pgprot_noncached(vma_prot);
106
107         return vma_prot;
108 }
109 EXPORT_SYMBOL(phys_mem_access_prot);
110
111 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
112
113 #ifdef CONFIG_NUMA
114 int memory_add_physaddr_to_nid(u64 start)
115 {
116         return hot_add_scn_to_nid(start);
117 }
118 #endif
119
120 int arch_add_memory(int nid, u64 start, u64 size)
121 {
122         struct pglist_data *pgdata;
123         struct zone *zone;
124         unsigned long start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
125         unsigned long nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
126
127         pgdata = NODE_DATA(nid);
128
129         start = (unsigned long)__va(start);
130         create_section_mapping(start, start + size);
131
132         /* this should work for most non-highmem platforms */
133         zone = pgdata->node_zones;
134
135         return __add_pages(nid, zone, start_pfn, nr_pages);
136 }
137 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
138
139 /*
140  * walk_memory_resource() needs to make sure there is no holes in a given
141  * memory range.  PPC64 does not maintain the memory layout in /proc/iomem.
142  * Instead it maintains it in lmb.memory structures.  Walk through the
143  * memory regions, find holes and callback for contiguous regions.
144  */
145 int
146 walk_system_ram_range(unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages,
147                 void *arg, int (*func)(unsigned long, unsigned long, void *))
148 {
149         struct lmb_property res;
150         unsigned long pfn, len;
151         u64 end;
152         int ret = -1;
153
154         res.base = (u64) start_pfn << PAGE_SHIFT;
155         res.size = (u64) nr_pages << PAGE_SHIFT;
156
157         end = res.base + res.size - 1;
158         while ((res.base < end) && (lmb_find(&res) >= 0)) {
159                 pfn = (unsigned long)(res.base >> PAGE_SHIFT);
160                 len = (unsigned long)(res.size >> PAGE_SHIFT);
161                 ret = (*func)(pfn, len, arg);
162                 if (ret)
163                         break;
164                 res.base += (res.size + 1);
165                 res.size = (end - res.base + 1);
166         }
167         return ret;
168 }
169 EXPORT_SYMBOL_GPL(walk_system_ram_range);
170
171 /*
172  * Initialize the bootmem system and give it all the memory we
173  * have available.  If we are using highmem, we only put the
174  * lowmem into the bootmem system.
175  */
176 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
177 void __init do_init_bootmem(void)
178 {
179         unsigned long i;
180         unsigned long start, bootmap_pages;
181         unsigned long total_pages;
182         int boot_mapsize;
183
184         max_low_pfn = max_pfn = lmb_end_of_DRAM() >> PAGE_SHIFT;
185         total_pages = (lmb_end_of_DRAM() - memstart_addr) >> PAGE_SHIFT;
186 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
187         total_pages = total_lowmem >> PAGE_SHIFT;
188         max_low_pfn = lowmem_end_addr >> PAGE_SHIFT;
189 #endif
190
191         /*
192          * Find an area to use for the bootmem bitmap.  Calculate the size of
193          * bitmap required as (Total Memory) / PAGE_SIZE / BITS_PER_BYTE.
194          * Add 1 additional page in case the address isn't page-aligned.
195          */
196         bootmap_pages = bootmem_bootmap_pages(total_pages);
197
198         start = lmb_alloc(bootmap_pages << PAGE_SHIFT, PAGE_SIZE);
199
200         min_low_pfn = MEMORY_START >> PAGE_SHIFT;
201         boot_mapsize = init_bootmem_node(NODE_DATA(0), start >> PAGE_SHIFT, min_low_pfn, max_low_pfn);
202
203         /* Add active regions with valid PFNs */
204         for (i = 0; i < lmb.memory.cnt; i++) {
205                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
206                 start_pfn = lmb.memory.region[i].base >> PAGE_SHIFT;
207                 end_pfn = start_pfn + lmb_size_pages(&lmb.memory, i);
208                 add_active_range(0, start_pfn, end_pfn);
209         }
210
211         /* Add all physical memory to the bootmem map, mark each area
212          * present.
213          */
214 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
215         free_bootmem_with_active_regions(0, lowmem_end_addr >> PAGE_SHIFT);
216
217         /* reserve the sections we're already using */
218         for (i = 0; i < lmb.reserved.cnt; i++) {
219                 unsigned long addr = lmb.reserved.region[i].base +
220                                      lmb_size_bytes(&lmb.reserved, i) - 1;
221                 if (addr < lowmem_end_addr)
222                         reserve_bootmem(lmb.reserved.region[i].base,
223                                         lmb_size_bytes(&lmb.reserved, i),
224                                         BOOTMEM_DEFAULT);
225                 else if (lmb.reserved.region[i].base < lowmem_end_addr) {
226                         unsigned long adjusted_size = lowmem_end_addr -
227                                       lmb.reserved.region[i].base;
228                         reserve_bootmem(lmb.reserved.region[i].base,
229                                         adjusted_size, BOOTMEM_DEFAULT);
230                 }
231         }
232 #else
233         free_bootmem_with_active_regions(0, max_pfn);
234
235         /* reserve the sections we're already using */
236         for (i = 0; i < lmb.reserved.cnt; i++)
237                 reserve_bootmem(lmb.reserved.region[i].base,
238                                 lmb_size_bytes(&lmb.reserved, i),
239                                 BOOTMEM_DEFAULT);
240
241 #endif
242         /* XXX need to clip this if using highmem? */
243         sparse_memory_present_with_active_regions(0);
244
245         init_bootmem_done = 1;
246 }
247
248 /* mark pages that don't exist as nosave */
249 static int __init mark_nonram_nosave(void)
250 {
251         unsigned long lmb_next_region_start_pfn,
252                       lmb_region_max_pfn;
253         int i;
254
255         for (i = 0; i < lmb.memory.cnt - 1; i++) {
256                 lmb_region_max_pfn =
257                         (lmb.memory.region[i].base >> PAGE_SHIFT) +
258                         (lmb.memory.region[i].size >> PAGE_SHIFT);
259                 lmb_next_region_start_pfn =
260                         lmb.memory.region[i+1].base >> PAGE_SHIFT;
261
262                 if (lmb_region_max_pfn < lmb_next_region_start_pfn)
263                         register_nosave_region(lmb_region_max_pfn,
264                                                lmb_next_region_start_pfn);
265         }
266
267         return 0;
268 }
269
270 /*
271  * paging_init() sets up the page tables - in fact we've already done this.
272  */
273 void __init paging_init(void)
274 {
275         unsigned long total_ram = lmb_phys_mem_size();
276         phys_addr_t top_of_ram = lmb_end_of_DRAM();
277         unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES];
278
279 #ifdef CONFIG_PPC32
280         unsigned long v = __fix_to_virt(__end_of_fixed_addresses - 1);
281         unsigned long end = __fix_to_virt(FIX_HOLE);
282
283         for (; v < end; v += PAGE_SIZE)
284                 map_page(v, 0, 0); /* XXX gross */
285 #endif
286
287 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
288         map_page(PKMAP_BASE, 0, 0);     /* XXX gross */
289         pkmap_page_table = virt_to_kpte(PKMAP_BASE);
290
291         kmap_pte = virt_to_kpte(__fix_to_virt(FIX_KMAP_BEGIN));
292         kmap_prot = PAGE_KERNEL;
293 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
294
295         printk(KERN_DEBUG "Top of RAM: 0x%llx, Total RAM: 0x%lx\n",
296                (unsigned long long)top_of_ram, total_ram);
297         printk(KERN_DEBUG "Memory hole size: %ldMB\n",
298                (long int)((top_of_ram - total_ram) >> 20));
299         memset(max_zone_pfns, 0, sizeof(max_zone_pfns));
300 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
301         max_zone_pfns[ZONE_DMA] = lowmem_end_addr >> PAGE_SHIFT;
302         max_zone_pfns[ZONE_HIGHMEM] = top_of_ram >> PAGE_SHIFT;
303 #else
304         max_zone_pfns[ZONE_DMA] = top_of_ram >> PAGE_SHIFT;
305 #endif
306         free_area_init_nodes(max_zone_pfns);
307
308         mark_nonram_nosave();
309 }
310 #endif /* ! CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
311
312 void __init mem_init(void)
313 {
314 #ifdef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
315         int nid;
316 #endif
317         pg_data_t *pgdat;
318         unsigned long i;
319         struct page *page;
320         unsigned long reservedpages = 0, codesize, initsize, datasize, bsssize;
321
322         num_physpages = lmb.memory.size >> PAGE_SHIFT;
323         high_memory = (void *) __va(max_low_pfn * PAGE_SIZE);
324
325 #ifdef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
326         for_each_online_node(nid) {
327                 if (NODE_DATA(nid)->node_spanned_pages != 0) {
328                         printk("freeing bootmem node %d\n", nid);
329                         totalram_pages +=
330                                 free_all_bootmem_node(NODE_DATA(nid));
331                 }
332         }
333 #else
334         max_mapnr = max_pfn;
335         totalram_pages += free_all_bootmem();
336 #endif
337         for_each_online_pgdat(pgdat) {
338                 for (i = 0; i < pgdat->node_spanned_pages; i++) {
339                         if (!pfn_valid(pgdat->node_start_pfn + i))
340                                 continue;
341                         page = pgdat_page_nr(pgdat, i);
342                         if (PageReserved(page))
343                                 reservedpages++;
344                 }
345         }
346
347         codesize = (unsigned long)&_sdata - (unsigned long)&_stext;
348         datasize = (unsigned long)&_edata - (unsigned long)&_sdata;
349         initsize = (unsigned long)&__init_end - (unsigned long)&__init_begin;
350         bsssize = (unsigned long)&__bss_stop - (unsigned long)&__bss_start;
351
352 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
353         {
354                 unsigned long pfn, highmem_mapnr;
355
356                 highmem_mapnr = lowmem_end_addr >> PAGE_SHIFT;
357                 for (pfn = highmem_mapnr; pfn < max_mapnr; ++pfn) {
358                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
359                         if (lmb_is_reserved(pfn << PAGE_SHIFT))
360                                 continue;
361                         ClearPageReserved(page);
362                         init_page_count(page);
363                         __free_page(page);
364                         totalhigh_pages++;
365                         reservedpages--;
366                 }
367                 totalram_pages += totalhigh_pages;
368                 printk(KERN_DEBUG "High memory: %luk\n",
369                        totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10));
370         }
371 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
372
373         printk(KERN_INFO "Memory: %luk/%luk available (%luk kernel code, "
374                "%luk reserved, %luk data, %luk bss, %luk init)\n",
375                 nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10),
376                 num_physpages << (PAGE_SHIFT-10),
377                 codesize >> 10,
378                 reservedpages << (PAGE_SHIFT-10),
379                 datasize >> 10,
380                 bsssize >> 10,
381                 initsize >> 10);
382
383 #ifdef CONFIG_PPC32
384         pr_info("Kernel virtual memory layout:\n");
385         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : fixmap\n", FIXADDR_START, FIXADDR_TOP);
386 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
387         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : highmem PTEs\n",
388                 PKMAP_BASE, PKMAP_ADDR(LAST_PKMAP));
389 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
390 #ifdef CONFIG_NOT_COHERENT_CACHE
391         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : consistent mem\n",
392                 IOREMAP_TOP, IOREMAP_TOP + CONFIG_CONSISTENT_SIZE);
393 #endif /* CONFIG_NOT_COHERENT_CACHE */
394         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : early ioremap\n",
395                 ioremap_bot, IOREMAP_TOP);
396         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : vmalloc & ioremap\n",
397                 VMALLOC_START, VMALLOC_END);
398 #endif /* CONFIG_PPC32 */
399
400         mem_init_done = 1;
401 }
402
403 /*
404  * This is called when a page has been modified by the kernel.
405  * It just marks the page as not i-cache clean.  We do the i-cache
406  * flush later when the page is given to a user process, if necessary.
407  */
408 void flush_dcache_page(struct page *page)
409 {
410         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_COHERENT_ICACHE))
411                 return;
412         /* avoid an atomic op if possible */
413         if (test_bit(PG_arch_1, &page->flags))
414                 clear_bit(PG_arch_1, &page->flags);
415 }
416 EXPORT_SYMBOL(flush_dcache_page);
417
418 void flush_dcache_icache_page(struct page *page)
419 {
420 #ifdef CONFIG_BOOKE
421         void *start = kmap_atomic(page, KM_PPC_SYNC_ICACHE);
422         __flush_dcache_icache(start);
423         kunmap_atomic(start, KM_PPC_SYNC_ICACHE);
424 #elif defined(CONFIG_8xx) || defined(CONFIG_PPC64)
425         /* On 8xx there is no need to kmap since highmem is not supported */
426         __flush_dcache_icache(page_address(page)); 
427 #else
428         __flush_dcache_icache_phys(page_to_pfn(page) << PAGE_SHIFT);
429 #endif
430
431 }
432 void clear_user_page(void *page, unsigned long vaddr, struct page *pg)
433 {
434         clear_page(page);
435
436         /*
437          * We shouldnt have to do this, but some versions of glibc
438          * require it (ld.so assumes zero filled pages are icache clean)
439          * - Anton
440          */
441         flush_dcache_page(pg);
442 }
443 EXPORT_SYMBOL(clear_user_page);
444
445 void copy_user_page(void *vto, void *vfrom, unsigned long vaddr,
446                     struct page *pg)
447 {
448         copy_page(vto, vfrom);
449
450         /*
451          * We should be able to use the following optimisation, however
452          * there are two problems.
453          * Firstly a bug in some versions of binutils meant PLT sections
454          * were not marked executable.
455          * Secondly the first word in the GOT section is blrl, used
456          * to establish the GOT address. Until recently the GOT was
457          * not marked executable.
458          * - Anton
459          */
460 #if 0
461         if (!vma->vm_file && ((vma->vm_flags & VM_EXEC) == 0))
462                 return;
463 #endif
464
465         flush_dcache_page(pg);
466 }
467
468 void flush_icache_user_range(struct vm_area_struct *vma, struct page *page,
469                              unsigned long addr, int len)
470 {
471         unsigned long maddr;
472
473         maddr = (unsigned long) kmap(page) + (addr & ~PAGE_MASK);
474         flush_icache_range(maddr, maddr + len);
475         kunmap(page);
476 }
477 EXPORT_SYMBOL(flush_icache_user_range);
478
479 /*
480  * This is called at the end of handling a user page fault, when the
481  * fault has been handled by updating a PTE in the linux page tables.
482  * We use it to preload an HPTE into the hash table corresponding to
483  * the updated linux PTE.
484  * 
485  * This must always be called with the pte lock held.
486  */
487 void update_mmu_cache(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
488                       pte_t pte)
489 {
490 #ifdef CONFIG_PPC_STD_MMU
491         unsigned long access = 0, trap;
492
493         /* We only want HPTEs for linux PTEs that have _PAGE_ACCESSED set */
494         if (!pte_young(pte) || address >= TASK_SIZE)
495                 return;
496
497         /* We try to figure out if we are coming from an instruction
498          * access fault and pass that down to __hash_page so we avoid
499          * double-faulting on execution of fresh text. We have to test
500          * for regs NULL since init will get here first thing at boot
501          *
502          * We also avoid filling the hash if not coming from a fault
503          */
504         if (current->thread.regs == NULL)
505                 return;
506         trap = TRAP(current->thread.regs);
507         if (trap == 0x400)
508                 access |= _PAGE_EXEC;
509         else if (trap != 0x300)
510                 return;
511         hash_preload(vma->vm_mm, address, access, trap);
512 #endif /* CONFIG_PPC_STD_MMU */
513 }