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