Merge branch 'x86-cleanups-for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel...
[linux-2.6.git] / arch / x86 / mm / init.c
1 #include <linux/initrd.h>
2 #include <linux/ioport.h>
3 #include <linux/swap.h>
4
5 #include <asm/cacheflush.h>
6 #include <asm/e820.h>
7 #include <asm/init.h>
8 #include <asm/page.h>
9 #include <asm/page_types.h>
10 #include <asm/sections.h>
11 #include <asm/setup.h>
12 #include <asm/system.h>
13 #include <asm/tlbflush.h>
14
15 unsigned long __initdata e820_table_start;
16 unsigned long __meminitdata e820_table_end;
17 unsigned long __meminitdata e820_table_top;
18
19 int after_bootmem;
20
21 int direct_gbpages
22 #ifdef CONFIG_DIRECT_GBPAGES
23                                 = 1
24 #endif
25 ;
26
27 static void __init find_early_table_space(unsigned long end, int use_pse,
28                                           int use_gbpages)
29 {
30         unsigned long puds, pmds, ptes, tables, start;
31
32         puds = (end + PUD_SIZE - 1) >> PUD_SHIFT;
33         tables = roundup(puds * sizeof(pud_t), PAGE_SIZE);
34
35         if (use_gbpages) {
36                 unsigned long extra;
37
38                 extra = end - ((end>>PUD_SHIFT) << PUD_SHIFT);
39                 pmds = (extra + PMD_SIZE - 1) >> PMD_SHIFT;
40         } else
41                 pmds = (end + PMD_SIZE - 1) >> PMD_SHIFT;
42
43         tables += roundup(pmds * sizeof(pmd_t), PAGE_SIZE);
44
45         if (use_pse) {
46                 unsigned long extra;
47
48                 extra = end - ((end>>PMD_SHIFT) << PMD_SHIFT);
49 #ifdef CONFIG_X86_32
50                 extra += PMD_SIZE;
51 #endif
52                 ptes = (extra + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
53         } else
54                 ptes = (end + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
55
56         tables += roundup(ptes * sizeof(pte_t), PAGE_SIZE);
57
58 #ifdef CONFIG_X86_32
59         /* for fixmap */
60         tables += roundup(__end_of_fixed_addresses * sizeof(pte_t), PAGE_SIZE);
61 #endif
62
63         /*
64          * RED-PEN putting page tables only on node 0 could
65          * cause a hotspot and fill up ZONE_DMA. The page tables
66          * need roughly 0.5KB per GB.
67          */
68 #ifdef CONFIG_X86_32
69         start = 0x7000;
70         e820_table_start = find_e820_area(start, max_pfn_mapped<<PAGE_SHIFT,
71                                         tables, PAGE_SIZE);
72 #else /* CONFIG_X86_64 */
73         start = 0x8000;
74         e820_table_start = find_e820_area(start, end, tables, PAGE_SIZE);
75 #endif
76         if (e820_table_start == -1UL)
77                 panic("Cannot find space for the kernel page tables");
78
79         e820_table_start >>= PAGE_SHIFT;
80         e820_table_end = e820_table_start;
81         e820_table_top = e820_table_start + (tables >> PAGE_SHIFT);
82
83         printk(KERN_DEBUG "kernel direct mapping tables up to %lx @ %lx-%lx\n",
84                 end, e820_table_start << PAGE_SHIFT, e820_table_top << PAGE_SHIFT);
85 }
86
87 struct map_range {
88         unsigned long start;
89         unsigned long end;
90         unsigned page_size_mask;
91 };
92
93 #ifdef CONFIG_X86_32
94 #define NR_RANGE_MR 3
95 #else /* CONFIG_X86_64 */
96 #define NR_RANGE_MR 5
97 #endif
98
99 static int __meminit save_mr(struct map_range *mr, int nr_range,
100                              unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
101                              unsigned long page_size_mask)
102 {
103         if (start_pfn < end_pfn) {
104                 if (nr_range >= NR_RANGE_MR)
105                         panic("run out of range for init_memory_mapping\n");
106                 mr[nr_range].start = start_pfn<<PAGE_SHIFT;
107                 mr[nr_range].end   = end_pfn<<PAGE_SHIFT;
108                 mr[nr_range].page_size_mask = page_size_mask;
109                 nr_range++;
110         }
111
112         return nr_range;
113 }
114
115 #ifdef CONFIG_X86_64
116 static void __init init_gbpages(void)
117 {
118         if (direct_gbpages && cpu_has_gbpages)
119                 printk(KERN_INFO "Using GB pages for direct mapping\n");
120         else
121                 direct_gbpages = 0;
122 }
123 #else
124 static inline void init_gbpages(void)
125 {
126 }
127 #endif
128
129 /*
130  * Setup the direct mapping of the physical memory at PAGE_OFFSET.
131  * This runs before bootmem is initialized and gets pages directly from
132  * the physical memory. To access them they are temporarily mapped.
133  */
134 unsigned long __init_refok init_memory_mapping(unsigned long start,
135                                                unsigned long end)
136 {
137         unsigned long page_size_mask = 0;
138         unsigned long start_pfn, end_pfn;
139         unsigned long ret = 0;
140         unsigned long pos;
141
142         struct map_range mr[NR_RANGE_MR];
143         int nr_range, i;
144         int use_pse, use_gbpages;
145
146         printk(KERN_INFO "init_memory_mapping: %016lx-%016lx\n", start, end);
147
148         if (!after_bootmem)
149                 init_gbpages();
150
151 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
152         /*
153          * For CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC, identity mapping will use small pages.
154          * This will simplify cpa(), which otherwise needs to support splitting
155          * large pages into small in interrupt context, etc.
156          */
157         use_pse = use_gbpages = 0;
158 #else
159         use_pse = cpu_has_pse;
160         use_gbpages = direct_gbpages;
161 #endif
162
163 #ifdef CONFIG_X86_32
164 #ifdef CONFIG_X86_PAE
165         set_nx();
166         if (nx_enabled)
167                 printk(KERN_INFO "NX (Execute Disable) protection: active\n");
168 #endif
169
170         /* Enable PSE if available */
171         if (cpu_has_pse)
172                 set_in_cr4(X86_CR4_PSE);
173
174         /* Enable PGE if available */
175         if (cpu_has_pge) {
176                 set_in_cr4(X86_CR4_PGE);
177                 __supported_pte_mask |= _PAGE_GLOBAL;
178         }
179 #endif
180
181         if (use_gbpages)
182                 page_size_mask |= 1 << PG_LEVEL_1G;
183         if (use_pse)
184                 page_size_mask |= 1 << PG_LEVEL_2M;
185
186         memset(mr, 0, sizeof(mr));
187         nr_range = 0;
188
189         /* head if not big page alignment ? */
190         start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
191         pos = start_pfn << PAGE_SHIFT;
192 #ifdef CONFIG_X86_32
193         /*
194          * Don't use a large page for the first 2/4MB of memory
195          * because there are often fixed size MTRRs in there
196          * and overlapping MTRRs into large pages can cause
197          * slowdowns.
198          */
199         if (pos == 0)
200                 end_pfn = 1<<(PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
201         else
202                 end_pfn = ((pos + (PMD_SIZE - 1))>>PMD_SHIFT)
203                                  << (PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
204 #else /* CONFIG_X86_64 */
205         end_pfn = ((pos + (PMD_SIZE - 1)) >> PMD_SHIFT)
206                         << (PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
207 #endif
208         if (end_pfn > (end >> PAGE_SHIFT))
209                 end_pfn = end >> PAGE_SHIFT;
210         if (start_pfn < end_pfn) {
211                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn, 0);
212                 pos = end_pfn << PAGE_SHIFT;
213         }
214
215         /* big page (2M) range */
216         start_pfn = ((pos + (PMD_SIZE - 1))>>PMD_SHIFT)
217                          << (PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
218 #ifdef CONFIG_X86_32
219         end_pfn = (end>>PMD_SHIFT) << (PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
220 #else /* CONFIG_X86_64 */
221         end_pfn = ((pos + (PUD_SIZE - 1))>>PUD_SHIFT)
222                          << (PUD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
223         if (end_pfn > ((end>>PMD_SHIFT)<<(PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT)))
224                 end_pfn = ((end>>PMD_SHIFT)<<(PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT));
225 #endif
226
227         if (start_pfn < end_pfn) {
228                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn,
229                                 page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M));
230                 pos = end_pfn << PAGE_SHIFT;
231         }
232
233 #ifdef CONFIG_X86_64
234         /* big page (1G) range */
235         start_pfn = ((pos + (PUD_SIZE - 1))>>PUD_SHIFT)
236                          << (PUD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
237         end_pfn = (end >> PUD_SHIFT) << (PUD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
238         if (start_pfn < end_pfn) {
239                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn,
240                                 page_size_mask &
241                                  ((1<<PG_LEVEL_2M)|(1<<PG_LEVEL_1G)));
242                 pos = end_pfn << PAGE_SHIFT;
243         }
244
245         /* tail is not big page (1G) alignment */
246         start_pfn = ((pos + (PMD_SIZE - 1))>>PMD_SHIFT)
247                          << (PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
248         end_pfn = (end >> PMD_SHIFT) << (PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
249         if (start_pfn < end_pfn) {
250                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn,
251                                 page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M));
252                 pos = end_pfn << PAGE_SHIFT;
253         }
254 #endif
255
256         /* tail is not big page (2M) alignment */
257         start_pfn = pos>>PAGE_SHIFT;
258         end_pfn = end>>PAGE_SHIFT;
259         nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn, 0);
260
261         /* try to merge same page size and continuous */
262         for (i = 0; nr_range > 1 && i < nr_range - 1; i++) {
263                 unsigned long old_start;
264                 if (mr[i].end != mr[i+1].start ||
265                     mr[i].page_size_mask != mr[i+1].page_size_mask)
266                         continue;
267                 /* move it */
268                 old_start = mr[i].start;
269                 memmove(&mr[i], &mr[i+1],
270                         (nr_range - 1 - i) * sizeof(struct map_range));
271                 mr[i--].start = old_start;
272                 nr_range--;
273         }
274
275         for (i = 0; i < nr_range; i++)
276                 printk(KERN_DEBUG " %010lx - %010lx page %s\n",
277                                 mr[i].start, mr[i].end,
278                         (mr[i].page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_1G))?"1G":(
279                          (mr[i].page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M))?"2M":"4k"));
280
281         /*
282          * Find space for the kernel direct mapping tables.
283          *
284          * Later we should allocate these tables in the local node of the
285          * memory mapped. Unfortunately this is done currently before the
286          * nodes are discovered.
287          */
288         if (!after_bootmem)
289                 find_early_table_space(end, use_pse, use_gbpages);
290
291 #ifdef CONFIG_X86_32
292         for (i = 0; i < nr_range; i++)
293                 kernel_physical_mapping_init(mr[i].start, mr[i].end,
294                                              mr[i].page_size_mask);
295         ret = end;
296 #else /* CONFIG_X86_64 */
297         for (i = 0; i < nr_range; i++)
298                 ret = kernel_physical_mapping_init(mr[i].start, mr[i].end,
299                                                    mr[i].page_size_mask);
300 #endif
301
302 #ifdef CONFIG_X86_32
303         early_ioremap_page_table_range_init();
304
305         load_cr3(swapper_pg_dir);
306 #endif
307
308 #ifdef CONFIG_X86_64
309         if (!after_bootmem && !start) {
310                 pud_t *pud;
311                 pmd_t *pmd;
312
313                 mmu_cr4_features = read_cr4();
314
315                 /*
316                  * _brk_end cannot change anymore, but it and _end may be
317                  * located on different 2M pages. cleanup_highmap(), however,
318                  * can only consider _end when it runs, so destroy any
319                  * mappings beyond _brk_end here.
320                  */
321                 pud = pud_offset(pgd_offset_k(_brk_end), _brk_end);
322                 pmd = pmd_offset(pud, _brk_end - 1);
323                 while (++pmd <= pmd_offset(pud, (unsigned long)_end - 1))
324                         pmd_clear(pmd);
325         }
326 #endif
327         __flush_tlb_all();
328
329         if (!after_bootmem && e820_table_end > e820_table_start)
330                 reserve_early(e820_table_start << PAGE_SHIFT,
331                                  e820_table_end << PAGE_SHIFT, "PGTABLE");
332
333         if (!after_bootmem)
334                 early_memtest(start, end);
335
336         return ret >> PAGE_SHIFT;
337 }
338
339
340 /*
341  * devmem_is_allowed() checks to see if /dev/mem access to a certain address
342  * is valid. The argument is a physical page number.
343  *
344  *
345  * On x86, access has to be given to the first megabyte of ram because that area
346  * contains bios code and data regions used by X and dosemu and similar apps.
347  * Access has to be given to non-kernel-ram areas as well, these contain the PCI
348  * mmio resources as well as potential bios/acpi data regions.
349  */
350 int devmem_is_allowed(unsigned long pagenr)
351 {
352         if (pagenr <= 256)
353                 return 1;
354         if (iomem_is_exclusive(pagenr << PAGE_SHIFT))
355                 return 0;
356         if (!page_is_ram(pagenr))
357                 return 1;
358         return 0;
359 }
360
361 void free_init_pages(char *what, unsigned long begin, unsigned long end)
362 {
363         unsigned long addr = begin;
364
365         if (addr >= end)
366                 return;
367
368         /*
369          * If debugging page accesses then do not free this memory but
370          * mark them not present - any buggy init-section access will
371          * create a kernel page fault:
372          */
373 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
374         printk(KERN_INFO "debug: unmapping init memory %08lx..%08lx\n",
375                 begin, PAGE_ALIGN(end));
376         set_memory_np(begin, (end - begin) >> PAGE_SHIFT);
377 #else
378         /*
379          * We just marked the kernel text read only above, now that
380          * we are going to free part of that, we need to make that
381          * writeable first.
382          */
383         set_memory_rw(begin, (end - begin) >> PAGE_SHIFT);
384
385         printk(KERN_INFO "Freeing %s: %luk freed\n", what, (end - begin) >> 10);
386
387         for (; addr < end; addr += PAGE_SIZE) {
388                 ClearPageReserved(virt_to_page(addr));
389                 init_page_count(virt_to_page(addr));
390                 memset((void *)(addr & ~(PAGE_SIZE-1)),
391                         POISON_FREE_INITMEM, PAGE_SIZE);
392                 free_page(addr);
393                 totalram_pages++;
394         }
395 #endif
396 }
397
398 void free_initmem(void)
399 {
400         free_init_pages("unused kernel memory",
401                         (unsigned long)(&__init_begin),
402                         (unsigned long)(&__init_end));
403 }
404
405 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
406 void free_initrd_mem(unsigned long start, unsigned long end)
407 {
408         free_init_pages("initrd memory", start, end);
409 }
410 #endif