b8054e087eadeb9da54dda9832f3df3cab707650
[linux-2.6.git] / arch / x86 / mm / init.c
1 #include <linux/gfp.h>
2 #include <linux/initrd.h>
3 #include <linux/ioport.h>
4 #include <linux/swap.h>
5 #include <linux/memblock.h>
6
7 #include <asm/cacheflush.h>
8 #include <asm/e820.h>
9 #include <asm/init.h>
10 #include <asm/page.h>
11 #include <asm/page_types.h>
12 #include <asm/sections.h>
13 #include <asm/setup.h>
14 #include <asm/system.h>
15 #include <asm/tlbflush.h>
16 #include <asm/tlb.h>
17 #include <asm/proto.h>
18
19 DEFINE_PER_CPU(struct mmu_gather, mmu_gathers);
20
21 unsigned long __initdata e820_table_start;
22 unsigned long __meminitdata e820_table_end;
23 unsigned long __meminitdata e820_table_top;
24
25 int after_bootmem;
26
27 int direct_gbpages
28 #ifdef CONFIG_DIRECT_GBPAGES
29                                 = 1
30 #endif
31 ;
32
33 static void __init find_early_table_space(unsigned long end, int use_pse,
34                                           int use_gbpages)
35 {
36         unsigned long puds, pmds, ptes, tables, start = 0, good_end = end;
37         phys_addr_t base;
38
39         puds = (end + PUD_SIZE - 1) >> PUD_SHIFT;
40         tables = roundup(puds * sizeof(pud_t), PAGE_SIZE);
41
42         if (use_gbpages) {
43                 unsigned long extra;
44
45                 extra = end - ((end>>PUD_SHIFT) << PUD_SHIFT);
46                 pmds = (extra + PMD_SIZE - 1) >> PMD_SHIFT;
47         } else
48                 pmds = (end + PMD_SIZE - 1) >> PMD_SHIFT;
49
50         tables += roundup(pmds * sizeof(pmd_t), PAGE_SIZE);
51
52         if (use_pse) {
53                 unsigned long extra;
54
55                 extra = end - ((end>>PMD_SHIFT) << PMD_SHIFT);
56 #ifdef CONFIG_X86_32
57                 extra += PMD_SIZE;
58 #endif
59                 ptes = (extra + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
60         } else
61                 ptes = (end + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
62
63         tables += roundup(ptes * sizeof(pte_t), PAGE_SIZE);
64
65 #ifdef CONFIG_X86_32
66         /* for fixmap */
67         tables += roundup(__end_of_fixed_addresses * sizeof(pte_t), PAGE_SIZE);
68
69         good_end = max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT;
70 #endif
71
72         base = memblock_find_in_range(start, good_end, tables, PAGE_SIZE);
73         if (base == MEMBLOCK_ERROR)
74                 panic("Cannot find space for the kernel page tables");
75
76         e820_table_start = base >> PAGE_SHIFT;
77         e820_table_end = e820_table_start;
78         e820_table_top = e820_table_start + (tables >> PAGE_SHIFT);
79
80         printk(KERN_DEBUG "kernel direct mapping tables up to %lx @ %lx-%lx\n",
81                 end, e820_table_start << PAGE_SHIFT, e820_table_top << PAGE_SHIFT);
82 }
83
84 struct map_range {
85         unsigned long start;
86         unsigned long end;
87         unsigned page_size_mask;
88 };
89
90 #ifdef CONFIG_X86_32
91 #define NR_RANGE_MR 3
92 #else /* CONFIG_X86_64 */
93 #define NR_RANGE_MR 5
94 #endif
95
96 static int __meminit save_mr(struct map_range *mr, int nr_range,
97                              unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
98                              unsigned long page_size_mask)
99 {
100         if (start_pfn < end_pfn) {
101                 if (nr_range >= NR_RANGE_MR)
102                         panic("run out of range for init_memory_mapping\n");
103                 mr[nr_range].start = start_pfn<<PAGE_SHIFT;
104                 mr[nr_range].end   = end_pfn<<PAGE_SHIFT;
105                 mr[nr_range].page_size_mask = page_size_mask;
106                 nr_range++;
107         }
108
109         return nr_range;
110 }
111
112 /*
113  * Setup the direct mapping of the physical memory at PAGE_OFFSET.
114  * This runs before bootmem is initialized and gets pages directly from
115  * the physical memory. To access them they are temporarily mapped.
116  */
117 unsigned long __init_refok init_memory_mapping(unsigned long start,
118                                                unsigned long end)
119 {
120         unsigned long page_size_mask = 0;
121         unsigned long start_pfn, end_pfn;
122         unsigned long ret = 0;
123         unsigned long pos;
124
125         struct map_range mr[NR_RANGE_MR];
126         int nr_range, i;
127         int use_pse, use_gbpages;
128
129         printk(KERN_INFO "init_memory_mapping: %016lx-%016lx\n", start, end);
130
131 #if defined(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC) || defined(CONFIG_KMEMCHECK)
132         /*
133          * For CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC, identity mapping will use small pages.
134          * This will simplify cpa(), which otherwise needs to support splitting
135          * large pages into small in interrupt context, etc.
136          */
137         use_pse = use_gbpages = 0;
138 #else
139         use_pse = cpu_has_pse;
140         use_gbpages = direct_gbpages;
141 #endif
142
143         /* Enable PSE if available */
144         if (cpu_has_pse)
145                 set_in_cr4(X86_CR4_PSE);
146
147         /* Enable PGE if available */
148         if (cpu_has_pge) {
149                 set_in_cr4(X86_CR4_PGE);
150                 __supported_pte_mask |= _PAGE_GLOBAL;
151         }
152
153         if (use_gbpages)
154                 page_size_mask |= 1 << PG_LEVEL_1G;
155         if (use_pse)
156                 page_size_mask |= 1 << PG_LEVEL_2M;
157
158         memset(mr, 0, sizeof(mr));
159         nr_range = 0;
160
161         /* head if not big page alignment ? */
162         start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
163         pos = start_pfn << PAGE_SHIFT;
164 #ifdef CONFIG_X86_32
165         /*
166          * Don't use a large page for the first 2/4MB of memory
167          * because there are often fixed size MTRRs in there
168          * and overlapping MTRRs into large pages can cause
169          * slowdowns.
170          */
171         if (pos == 0)
172                 end_pfn = 1<<(PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
173         else
174                 end_pfn = ((pos + (PMD_SIZE - 1))>>PMD_SHIFT)
175                                  << (PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
176 #else /* CONFIG_X86_64 */
177         end_pfn = ((pos + (PMD_SIZE - 1)) >> PMD_SHIFT)
178                         << (PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
179 #endif
180         if (end_pfn > (end >> PAGE_SHIFT))
181                 end_pfn = end >> PAGE_SHIFT;
182         if (start_pfn < end_pfn) {
183                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn, 0);
184                 pos = end_pfn << PAGE_SHIFT;
185         }
186
187         /* big page (2M) range */
188         start_pfn = ((pos + (PMD_SIZE - 1))>>PMD_SHIFT)
189                          << (PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
190 #ifdef CONFIG_X86_32
191         end_pfn = (end>>PMD_SHIFT) << (PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
192 #else /* CONFIG_X86_64 */
193         end_pfn = ((pos + (PUD_SIZE - 1))>>PUD_SHIFT)
194                          << (PUD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
195         if (end_pfn > ((end>>PMD_SHIFT)<<(PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT)))
196                 end_pfn = ((end>>PMD_SHIFT)<<(PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT));
197 #endif
198
199         if (start_pfn < end_pfn) {
200                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn,
201                                 page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M));
202                 pos = end_pfn << PAGE_SHIFT;
203         }
204
205 #ifdef CONFIG_X86_64
206         /* big page (1G) range */
207         start_pfn = ((pos + (PUD_SIZE - 1))>>PUD_SHIFT)
208                          << (PUD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
209         end_pfn = (end >> PUD_SHIFT) << (PUD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
210         if (start_pfn < end_pfn) {
211                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn,
212                                 page_size_mask &
213                                  ((1<<PG_LEVEL_2M)|(1<<PG_LEVEL_1G)));
214                 pos = end_pfn << PAGE_SHIFT;
215         }
216
217         /* tail is not big page (1G) alignment */
218         start_pfn = ((pos + (PMD_SIZE - 1))>>PMD_SHIFT)
219                          << (PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
220         end_pfn = (end >> PMD_SHIFT) << (PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
221         if (start_pfn < end_pfn) {
222                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn,
223                                 page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M));
224                 pos = end_pfn << PAGE_SHIFT;
225         }
226 #endif
227
228         /* tail is not big page (2M) alignment */
229         start_pfn = pos>>PAGE_SHIFT;
230         end_pfn = end>>PAGE_SHIFT;
231         nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn, 0);
232
233         /* try to merge same page size and continuous */
234         for (i = 0; nr_range > 1 && i < nr_range - 1; i++) {
235                 unsigned long old_start;
236                 if (mr[i].end != mr[i+1].start ||
237                     mr[i].page_size_mask != mr[i+1].page_size_mask)
238                         continue;
239                 /* move it */
240                 old_start = mr[i].start;
241                 memmove(&mr[i], &mr[i+1],
242                         (nr_range - 1 - i) * sizeof(struct map_range));
243                 mr[i--].start = old_start;
244                 nr_range--;
245         }
246
247         for (i = 0; i < nr_range; i++)
248                 printk(KERN_DEBUG " %010lx - %010lx page %s\n",
249                                 mr[i].start, mr[i].end,
250                         (mr[i].page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_1G))?"1G":(
251                          (mr[i].page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M))?"2M":"4k"));
252
253         /*
254          * Find space for the kernel direct mapping tables.
255          *
256          * Later we should allocate these tables in the local node of the
257          * memory mapped. Unfortunately this is done currently before the
258          * nodes are discovered.
259          */
260         if (!after_bootmem)
261                 find_early_table_space(end, use_pse, use_gbpages);
262
263         for (i = 0; i < nr_range; i++)
264                 ret = kernel_physical_mapping_init(mr[i].start, mr[i].end,
265                                                    mr[i].page_size_mask);
266
267 #ifdef CONFIG_X86_32
268         early_ioremap_page_table_range_init();
269
270         load_cr3(swapper_pg_dir);
271 #endif
272
273         __flush_tlb_all();
274
275         if (!after_bootmem && e820_table_end > e820_table_start)
276                 memblock_x86_reserve_range(e820_table_start << PAGE_SHIFT,
277                                  e820_table_end << PAGE_SHIFT, "PGTABLE");
278
279         if (!after_bootmem)
280                 early_memtest(start, end);
281
282         return ret >> PAGE_SHIFT;
283 }
284
285
286 /*
287  * devmem_is_allowed() checks to see if /dev/mem access to a certain address
288  * is valid. The argument is a physical page number.
289  *
290  *
291  * On x86, access has to be given to the first megabyte of ram because that area
292  * contains bios code and data regions used by X and dosemu and similar apps.
293  * Access has to be given to non-kernel-ram areas as well, these contain the PCI
294  * mmio resources as well as potential bios/acpi data regions.
295  */
296 int devmem_is_allowed(unsigned long pagenr)
297 {
298         if (pagenr <= 256)
299                 return 1;
300         if (iomem_is_exclusive(pagenr << PAGE_SHIFT))
301                 return 0;
302         if (!page_is_ram(pagenr))
303                 return 1;
304         return 0;
305 }
306
307 void free_init_pages(char *what, unsigned long begin, unsigned long end)
308 {
309         unsigned long addr;
310         unsigned long begin_aligned, end_aligned;
311
312         /* Make sure boundaries are page aligned */
313         begin_aligned = PAGE_ALIGN(begin);
314         end_aligned   = end & PAGE_MASK;
315
316         if (WARN_ON(begin_aligned != begin || end_aligned != end)) {
317                 begin = begin_aligned;
318                 end   = end_aligned;
319         }
320
321         if (begin >= end)
322                 return;
323
324         addr = begin;
325
326         /*
327          * If debugging page accesses then do not free this memory but
328          * mark them not present - any buggy init-section access will
329          * create a kernel page fault:
330          */
331 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
332         printk(KERN_INFO "debug: unmapping init memory %08lx..%08lx\n",
333                 begin, end);
334         set_memory_np(begin, (end - begin) >> PAGE_SHIFT);
335 #else
336         /*
337          * We just marked the kernel text read only above, now that
338          * we are going to free part of that, we need to make that
339          * writeable and non-executable first.
340          */
341         set_memory_nx(begin, (end - begin) >> PAGE_SHIFT);
342         set_memory_rw(begin, (end - begin) >> PAGE_SHIFT);
343
344         printk(KERN_INFO "Freeing %s: %luk freed\n", what, (end - begin) >> 10);
345
346         for (; addr < end; addr += PAGE_SIZE) {
347                 ClearPageReserved(virt_to_page(addr));
348                 init_page_count(virt_to_page(addr));
349                 memset((void *)addr, POISON_FREE_INITMEM, PAGE_SIZE);
350                 free_page(addr);
351                 totalram_pages++;
352         }
353 #endif
354 }
355
356 void free_initmem(void)
357 {
358         free_init_pages("unused kernel memory",
359                         (unsigned long)(&__init_begin),
360                         (unsigned long)(&__init_end));
361 }
362
363 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
364 void free_initrd_mem(unsigned long start, unsigned long end)
365 {
366         /*
367          * end could be not aligned, and We can not align that,
368          * decompresser could be confused by aligned initrd_end
369          * We already reserve the end partial page before in
370          *   - i386_start_kernel()
371          *   - x86_64_start_kernel()
372          *   - relocate_initrd()
373          * So here We can do PAGE_ALIGN() safely to get partial page to be freed
374          */
375         free_init_pages("initrd memory", start, PAGE_ALIGN(end));
376 }
377 #endif