x86: split NX setup into separate file to limit unstack-protected code
[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         set_nx();
150         if (nx_enabled)
151                 printk(KERN_INFO "NX (Execute Disable) protection: active\n");
152
153         /* Enable PSE if available */
154         if (cpu_has_pse)
155                 set_in_cr4(X86_CR4_PSE);
156
157         /* Enable PGE if available */
158         if (cpu_has_pge) {
159                 set_in_cr4(X86_CR4_PGE);
160                 __supported_pte_mask |= _PAGE_GLOBAL;
161         }
162
163         if (use_gbpages)
164                 page_size_mask |= 1 << PG_LEVEL_1G;
165         if (use_pse)
166                 page_size_mask |= 1 << PG_LEVEL_2M;
167
168         memset(mr, 0, sizeof(mr));
169         nr_range = 0;
170
171         /* head if not big page alignment ? */
172         start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
173         pos = start_pfn << PAGE_SHIFT;
174 #ifdef CONFIG_X86_32
175         /*
176          * Don't use a large page for the first 2/4MB of memory
177          * because there are often fixed size MTRRs in there
178          * and overlapping MTRRs into large pages can cause
179          * slowdowns.
180          */
181         if (pos == 0)
182                 end_pfn = 1<<(PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
183         else
184                 end_pfn = ((pos + (PMD_SIZE - 1))>>PMD_SHIFT)
185                                  << (PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
186 #else /* CONFIG_X86_64 */
187         end_pfn = ((pos + (PMD_SIZE - 1)) >> PMD_SHIFT)
188                         << (PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
189 #endif
190         if (end_pfn > (end >> PAGE_SHIFT))
191                 end_pfn = end >> PAGE_SHIFT;
192         if (start_pfn < end_pfn) {
193                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn, 0);
194                 pos = end_pfn << PAGE_SHIFT;
195         }
196
197         /* big page (2M) range */
198         start_pfn = ((pos + (PMD_SIZE - 1))>>PMD_SHIFT)
199                          << (PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
200 #ifdef CONFIG_X86_32
201         end_pfn = (end>>PMD_SHIFT) << (PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
202 #else /* CONFIG_X86_64 */
203         end_pfn = ((pos + (PUD_SIZE - 1))>>PUD_SHIFT)
204                          << (PUD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
205         if (end_pfn > ((end>>PMD_SHIFT)<<(PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT)))
206                 end_pfn = ((end>>PMD_SHIFT)<<(PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT));
207 #endif
208
209         if (start_pfn < end_pfn) {
210                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn,
211                                 page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M));
212                 pos = end_pfn << PAGE_SHIFT;
213         }
214
215 #ifdef CONFIG_X86_64
216         /* big page (1G) range */
217         start_pfn = ((pos + (PUD_SIZE - 1))>>PUD_SHIFT)
218                          << (PUD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
219         end_pfn = (end >> PUD_SHIFT) << (PUD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
220         if (start_pfn < end_pfn) {
221                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn,
222                                 page_size_mask &
223                                  ((1<<PG_LEVEL_2M)|(1<<PG_LEVEL_1G)));
224                 pos = end_pfn << PAGE_SHIFT;
225         }
226
227         /* tail is not big page (1G) alignment */
228         start_pfn = ((pos + (PMD_SIZE - 1))>>PMD_SHIFT)
229                          << (PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
230         end_pfn = (end >> PMD_SHIFT) << (PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
231         if (start_pfn < end_pfn) {
232                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn,
233                                 page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M));
234                 pos = end_pfn << PAGE_SHIFT;
235         }
236 #endif
237
238         /* tail is not big page (2M) alignment */
239         start_pfn = pos>>PAGE_SHIFT;
240         end_pfn = end>>PAGE_SHIFT;
241         nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn, 0);
242
243         /* try to merge same page size and continuous */
244         for (i = 0; nr_range > 1 && i < nr_range - 1; i++) {
245                 unsigned long old_start;
246                 if (mr[i].end != mr[i+1].start ||
247                     mr[i].page_size_mask != mr[i+1].page_size_mask)
248                         continue;
249                 /* move it */
250                 old_start = mr[i].start;
251                 memmove(&mr[i], &mr[i+1],
252                         (nr_range - 1 - i) * sizeof(struct map_range));
253                 mr[i--].start = old_start;
254                 nr_range--;
255         }
256
257         for (i = 0; i < nr_range; i++)
258                 printk(KERN_DEBUG " %010lx - %010lx page %s\n",
259                                 mr[i].start, mr[i].end,
260                         (mr[i].page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_1G))?"1G":(
261                          (mr[i].page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M))?"2M":"4k"));
262
263         /*
264          * Find space for the kernel direct mapping tables.
265          *
266          * Later we should allocate these tables in the local node of the
267          * memory mapped. Unfortunately this is done currently before the
268          * nodes are discovered.
269          */
270         if (!after_bootmem)
271                 find_early_table_space(end, use_pse, use_gbpages);
272
273 #ifdef CONFIG_X86_32
274         for (i = 0; i < nr_range; i++)
275                 kernel_physical_mapping_init(mr[i].start, mr[i].end,
276                                              mr[i].page_size_mask);
277         ret = end;
278 #else /* CONFIG_X86_64 */
279         for (i = 0; i < nr_range; i++)
280                 ret = kernel_physical_mapping_init(mr[i].start, mr[i].end,
281                                                    mr[i].page_size_mask);
282 #endif
283
284 #ifdef CONFIG_X86_32
285         early_ioremap_page_table_range_init();
286
287         load_cr3(swapper_pg_dir);
288 #endif
289
290 #ifdef CONFIG_X86_64
291         if (!after_bootmem && !start) {
292                 pud_t *pud;
293                 pmd_t *pmd;
294
295                 mmu_cr4_features = read_cr4();
296
297                 /*
298                  * _brk_end cannot change anymore, but it and _end may be
299                  * located on different 2M pages. cleanup_highmap(), however,
300                  * can only consider _end when it runs, so destroy any
301                  * mappings beyond _brk_end here.
302                  */
303                 pud = pud_offset(pgd_offset_k(_brk_end), _brk_end);
304                 pmd = pmd_offset(pud, _brk_end - 1);
305                 while (++pmd <= pmd_offset(pud, (unsigned long)_end - 1))
306                         pmd_clear(pmd);
307         }
308 #endif
309         __flush_tlb_all();
310
311         if (!after_bootmem && e820_table_end > e820_table_start)
312                 reserve_early(e820_table_start << PAGE_SHIFT,
313                                  e820_table_end << PAGE_SHIFT, "PGTABLE");
314
315         if (!after_bootmem)
316                 early_memtest(start, end);
317
318         return ret >> PAGE_SHIFT;
319 }
320
321
322 /*
323  * devmem_is_allowed() checks to see if /dev/mem access to a certain address
324  * is valid. The argument is a physical page number.
325  *
326  *
327  * On x86, access has to be given to the first megabyte of ram because that area
328  * contains bios code and data regions used by X and dosemu and similar apps.
329  * Access has to be given to non-kernel-ram areas as well, these contain the PCI
330  * mmio resources as well as potential bios/acpi data regions.
331  */
332 int devmem_is_allowed(unsigned long pagenr)
333 {
334         if (pagenr <= 256)
335                 return 1;
336         if (iomem_is_exclusive(pagenr << PAGE_SHIFT))
337                 return 0;
338         if (!page_is_ram(pagenr))
339                 return 1;
340         return 0;
341 }
342
343 void free_init_pages(char *what, unsigned long begin, unsigned long end)
344 {
345         unsigned long addr = begin;
346
347         if (addr >= end)
348                 return;
349
350         /*
351          * If debugging page accesses then do not free this memory but
352          * mark them not present - any buggy init-section access will
353          * create a kernel page fault:
354          */
355 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
356         printk(KERN_INFO "debug: unmapping init memory %08lx..%08lx\n",
357                 begin, PAGE_ALIGN(end));
358         set_memory_np(begin, (end - begin) >> PAGE_SHIFT);
359 #else
360         /*
361          * We just marked the kernel text read only above, now that
362          * we are going to free part of that, we need to make that
363          * writeable first.
364          */
365         set_memory_rw(begin, (end - begin) >> PAGE_SHIFT);
366
367         printk(KERN_INFO "Freeing %s: %luk freed\n", what, (end - begin) >> 10);
368
369         for (; addr < end; addr += PAGE_SIZE) {
370                 ClearPageReserved(virt_to_page(addr));
371                 init_page_count(virt_to_page(addr));
372                 memset((void *)(addr & ~(PAGE_SIZE-1)),
373                         POISON_FREE_INITMEM, PAGE_SIZE);
374                 free_page(addr);
375                 totalram_pages++;
376         }
377 #endif
378 }
379
380 void free_initmem(void)
381 {
382         free_init_pages("unused kernel memory",
383                         (unsigned long)(&__init_begin),
384                         (unsigned long)(&__init_end));
385 }
386
387 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
388 void free_initrd_mem(unsigned long start, unsigned long end)
389 {
390         free_init_pages("initrd memory", start, end);
391 }
392 #endif