15219e0d1243479790e6cd809b68489da41b17f1
[linux-2.6.git] / arch / x86 / mm / init.c
1 #include <linux/ioport.h>
2 #include <linux/swap.h>
3
4 #include <asm/cacheflush.h>
5 #include <asm/e820.h>
6 #include <asm/init.h>
7 #include <asm/page.h>
8 #include <asm/page_types.h>
9 #include <asm/sections.h>
10 #include <asm/system.h>
11 #include <asm/tlbflush.h>
12
13 unsigned long __initdata e820_table_start;
14 unsigned long __meminitdata e820_table_end;
15 unsigned long __meminitdata e820_table_top;
16
17 int after_bootmem;
18
19 int direct_gbpages
20 #ifdef CONFIG_DIRECT_GBPAGES
21                                 = 1
22 #endif
23 ;
24
25 static void __init find_early_table_space(unsigned long end, int use_pse,
26                                           int use_gbpages)
27 {
28         unsigned long puds, pmds, ptes, tables, start;
29
30         puds = (end + PUD_SIZE - 1) >> PUD_SHIFT;
31         tables = roundup(puds * sizeof(pud_t), PAGE_SIZE);
32
33         if (use_gbpages) {
34                 unsigned long extra;
35
36                 extra = end - ((end>>PUD_SHIFT) << PUD_SHIFT);
37                 pmds = (extra + PMD_SIZE - 1) >> PMD_SHIFT;
38         } else
39                 pmds = (end + PMD_SIZE - 1) >> PMD_SHIFT;
40
41         tables += roundup(pmds * sizeof(pmd_t), PAGE_SIZE);
42
43         if (use_pse) {
44                 unsigned long extra;
45
46                 extra = end - ((end>>PMD_SHIFT) << PMD_SHIFT);
47 #ifdef CONFIG_X86_32
48                 extra += PMD_SIZE;
49 #endif
50                 ptes = (extra + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
51         } else
52                 ptes = (end + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
53
54         tables += roundup(ptes * sizeof(pte_t), PAGE_SIZE);
55
56 #ifdef CONFIG_X86_32
57         /* for fixmap */
58         tables += roundup(__end_of_fixed_addresses * sizeof(pte_t), PAGE_SIZE);
59 #endif
60
61         /*
62          * RED-PEN putting page tables only on node 0 could
63          * cause a hotspot and fill up ZONE_DMA. The page tables
64          * need roughly 0.5KB per GB.
65          */
66 #ifdef CONFIG_X86_32
67         start = 0x7000;
68         e820_table_start = find_e820_area(start, max_pfn_mapped<<PAGE_SHIFT,
69                                         tables, PAGE_SIZE);
70 #else /* CONFIG_X86_64 */
71         start = 0x8000;
72         e820_table_start = find_e820_area(start, end, tables, PAGE_SIZE);
73 #endif
74         if (e820_table_start == -1UL)
75                 panic("Cannot find space for the kernel page tables");
76
77         e820_table_start >>= PAGE_SHIFT;
78         e820_table_end = e820_table_start;
79         e820_table_top = e820_table_start + (tables >> PAGE_SHIFT);
80
81         printk(KERN_DEBUG "kernel direct mapping tables up to %lx @ %lx-%lx\n",
82                 end, e820_table_start << PAGE_SHIFT, e820_table_top << PAGE_SHIFT);
83 }
84
85 struct map_range {
86         unsigned long start;
87         unsigned long end;
88         unsigned page_size_mask;
89 };
90
91 #ifdef CONFIG_X86_32
92 #define NR_RANGE_MR 3
93 #else /* CONFIG_X86_64 */
94 #define NR_RANGE_MR 5
95 #endif
96
97 static int save_mr(struct map_range *mr, int nr_range,
98                    unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
99                    unsigned long page_size_mask)
100 {
101         if (start_pfn < end_pfn) {
102                 if (nr_range >= NR_RANGE_MR)
103                         panic("run out of range for init_memory_mapping\n");
104                 mr[nr_range].start = start_pfn<<PAGE_SHIFT;
105                 mr[nr_range].end   = end_pfn<<PAGE_SHIFT;
106                 mr[nr_range].page_size_mask = page_size_mask;
107                 nr_range++;
108         }
109
110         return nr_range;
111 }
112
113 #ifdef CONFIG_X86_64
114 static void __init init_gbpages(void)
115 {
116         if (direct_gbpages && cpu_has_gbpages)
117                 printk(KERN_INFO "Using GB pages for direct mapping\n");
118         else
119                 direct_gbpages = 0;
120 }
121 #else
122 static inline void init_gbpages(void)
123 {
124 }
125 #endif
126
127 /*
128  * Setup the direct mapping of the physical memory at PAGE_OFFSET.
129  * This runs before bootmem is initialized and gets pages directly from
130  * the physical memory. To access them they are temporarily mapped.
131  */
132 unsigned long __init_refok init_memory_mapping(unsigned long start,
133                                                unsigned long end)
134 {
135         unsigned long page_size_mask = 0;
136         unsigned long start_pfn, end_pfn;
137         unsigned long ret = 0;
138         unsigned long pos;
139
140         struct map_range mr[NR_RANGE_MR];
141         int nr_range, i;
142         int use_pse, use_gbpages;
143
144         printk(KERN_INFO "init_memory_mapping: %016lx-%016lx\n", start, end);
145
146         if (!after_bootmem)
147                 init_gbpages();
148
149 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
150         /*
151          * For CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC, identity mapping will use small pages.
152          * This will simplify cpa(), which otherwise needs to support splitting
153          * large pages into small in interrupt context, etc.
154          */
155         use_pse = use_gbpages = 0;
156 #else
157         use_pse = cpu_has_pse;
158         use_gbpages = direct_gbpages;
159 #endif
160
161 #ifdef CONFIG_X86_32
162 #ifdef CONFIG_X86_PAE
163         set_nx();
164         if (nx_enabled)
165                 printk(KERN_INFO "NX (Execute Disable) protection: active\n");
166 #endif
167
168         /* Enable PSE if available */
169         if (cpu_has_pse)
170                 set_in_cr4(X86_CR4_PSE);
171
172         /* Enable PGE if available */
173         if (cpu_has_pge) {
174                 set_in_cr4(X86_CR4_PGE);
175                 __supported_pte_mask |= _PAGE_GLOBAL;
176         }
177 #endif
178
179         if (use_gbpages)
180                 page_size_mask |= 1 << PG_LEVEL_1G;
181         if (use_pse)
182                 page_size_mask |= 1 << PG_LEVEL_2M;
183
184         memset(mr, 0, sizeof(mr));
185         nr_range = 0;
186
187         /* head if not big page alignment ? */
188         start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
189         pos = start_pfn << PAGE_SHIFT;
190 #ifdef CONFIG_X86_32
191         /*
192          * Don't use a large page for the first 2/4MB of memory
193          * because there are often fixed size MTRRs in there
194          * and overlapping MTRRs into large pages can cause
195          * slowdowns.
196          */
197         if (pos == 0)
198                 end_pfn = 1<<(PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
199         else
200                 end_pfn = ((pos + (PMD_SIZE - 1))>>PMD_SHIFT)
201                                  << (PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
202 #else /* CONFIG_X86_64 */
203         end_pfn = ((pos + (PMD_SIZE - 1)) >> PMD_SHIFT)
204                         << (PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
205 #endif
206         if (end_pfn > (end >> PAGE_SHIFT))
207                 end_pfn = end >> PAGE_SHIFT;
208         if (start_pfn < end_pfn) {
209                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn, 0);
210                 pos = end_pfn << PAGE_SHIFT;
211         }
212
213         /* big page (2M) range */
214         start_pfn = ((pos + (PMD_SIZE - 1))>>PMD_SHIFT)
215                          << (PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
216 #ifdef CONFIG_X86_32
217         end_pfn = (end>>PMD_SHIFT) << (PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
218 #else /* CONFIG_X86_64 */
219         end_pfn = ((pos + (PUD_SIZE - 1))>>PUD_SHIFT)
220                          << (PUD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
221         if (end_pfn > ((end>>PMD_SHIFT)<<(PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT)))
222                 end_pfn = ((end>>PMD_SHIFT)<<(PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT));
223 #endif
224
225         if (start_pfn < end_pfn) {
226                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn,
227                                 page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M));
228                 pos = end_pfn << PAGE_SHIFT;
229         }
230
231 #ifdef CONFIG_X86_64
232         /* big page (1G) range */
233         start_pfn = ((pos + (PUD_SIZE - 1))>>PUD_SHIFT)
234                          << (PUD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
235         end_pfn = (end >> PUD_SHIFT) << (PUD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
236         if (start_pfn < end_pfn) {
237                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn,
238                                 page_size_mask &
239                                  ((1<<PG_LEVEL_2M)|(1<<PG_LEVEL_1G)));
240                 pos = end_pfn << PAGE_SHIFT;
241         }
242
243         /* tail is not big page (1G) alignment */
244         start_pfn = ((pos + (PMD_SIZE - 1))>>PMD_SHIFT)
245                          << (PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
246         end_pfn = (end >> PMD_SHIFT) << (PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
247         if (start_pfn < end_pfn) {
248                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn,
249                                 page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M));
250                 pos = end_pfn << PAGE_SHIFT;
251         }
252 #endif
253
254         /* tail is not big page (2M) alignment */
255         start_pfn = pos>>PAGE_SHIFT;
256         end_pfn = end>>PAGE_SHIFT;
257         nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn, 0);
258
259         /* try to merge same page size and continuous */
260         for (i = 0; nr_range > 1 && i < nr_range - 1; i++) {
261                 unsigned long old_start;
262                 if (mr[i].end != mr[i+1].start ||
263                     mr[i].page_size_mask != mr[i+1].page_size_mask)
264                         continue;
265                 /* move it */
266                 old_start = mr[i].start;
267                 memmove(&mr[i], &mr[i+1],
268                         (nr_range - 1 - i) * sizeof(struct map_range));
269                 mr[i--].start = old_start;
270                 nr_range--;
271         }
272
273         for (i = 0; i < nr_range; i++)
274                 printk(KERN_DEBUG " %010lx - %010lx page %s\n",
275                                 mr[i].start, mr[i].end,
276                         (mr[i].page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_1G))?"1G":(
277                          (mr[i].page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M))?"2M":"4k"));
278
279         /*
280          * Find space for the kernel direct mapping tables.
281          *
282          * Later we should allocate these tables in the local node of the
283          * memory mapped. Unfortunately this is done currently before the
284          * nodes are discovered.
285          */
286         if (!after_bootmem)
287                 find_early_table_space(end, use_pse, use_gbpages);
288
289 #ifdef CONFIG_X86_32
290         for (i = 0; i < nr_range; i++)
291                 kernel_physical_mapping_init(mr[i].start, mr[i].end,
292                                              mr[i].page_size_mask);
293         ret = end;
294 #else /* CONFIG_X86_64 */
295         for (i = 0; i < nr_range; i++)
296                 ret = kernel_physical_mapping_init(mr[i].start, mr[i].end,
297                                                    mr[i].page_size_mask);
298 #endif
299
300 #ifdef CONFIG_X86_32
301         early_ioremap_page_table_range_init();
302
303         load_cr3(swapper_pg_dir);
304 #endif
305
306 #ifdef CONFIG_X86_64
307         if (!after_bootmem)
308                 mmu_cr4_features = read_cr4();
309 #endif
310         __flush_tlb_all();
311
312         if (!after_bootmem && e820_table_end > e820_table_start)
313                 reserve_early(e820_table_start << PAGE_SHIFT,
314                                  e820_table_end << PAGE_SHIFT, "PGTABLE");
315
316         if (!after_bootmem)
317                 early_memtest(start, end);
318
319         return ret >> PAGE_SHIFT;
320 }
321
322
323 /*
324  * devmem_is_allowed() checks to see if /dev/mem access to a certain address
325  * is valid. The argument is a physical page number.
326  *
327  *
328  * On x86, access has to be given to the first megabyte of ram because that area
329  * contains bios code and data regions used by X and dosemu and similar apps.
330  * Access has to be given to non-kernel-ram areas as well, these contain the PCI
331  * mmio resources as well as potential bios/acpi data regions.
332  */
333 int devmem_is_allowed(unsigned long pagenr)
334 {
335         if (pagenr <= 256)
336                 return 1;
337         if (iomem_is_exclusive(pagenr << PAGE_SHIFT))
338                 return 0;
339         if (!page_is_ram(pagenr))
340                 return 1;
341         return 0;
342 }
343
344 void free_init_pages(char *what, unsigned long begin, unsigned long end)
345 {
346         unsigned long addr = begin;
347
348         if (addr >= end)
349                 return;
350
351         /*
352          * If debugging page accesses then do not free this memory but
353          * mark them not present - any buggy init-section access will
354          * create a kernel page fault:
355          */
356 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
357         printk(KERN_INFO "debug: unmapping init memory %08lx..%08lx\n",
358                 begin, PAGE_ALIGN(end));
359         set_memory_np(begin, (end - begin) >> PAGE_SHIFT);
360 #else
361         /*
362          * We just marked the kernel text read only above, now that
363          * we are going to free part of that, we need to make that
364          * writeable first.
365          */
366         set_memory_rw(begin, (end - begin) >> PAGE_SHIFT);
367
368         printk(KERN_INFO "Freeing %s: %luk freed\n", what, (end - begin) >> 10);
369
370         for (; addr < end; addr += PAGE_SIZE) {
371                 ClearPageReserved(virt_to_page(addr));
372                 init_page_count(virt_to_page(addr));
373                 memset((void *)(addr & ~(PAGE_SIZE-1)),
374                         POISON_FREE_INITMEM, PAGE_SIZE);
375                 free_page(addr);
376                 totalram_pages++;
377         }
378 #endif
379 }
380
381 void free_initmem(void)
382 {
383         free_init_pages("unused kernel memory",
384                         (unsigned long)(&__init_begin),
385                         (unsigned long)(&__init_end));
386 }
387
388 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
389 void free_initrd_mem(unsigned long start, unsigned long end)
390 {
391         free_init_pages("initrd memory", start, end);
392 }
393 #endif