x86: reduce arch/x86/mm/ioremap.o size
[linux-3.10.git] / arch / x86 / mm / ioremap.c
1 /*
2  * Re-map IO memory to kernel address space so that we can access it.
3  * This is needed for high PCI addresses that aren't mapped in the
4  * 640k-1MB IO memory area on PC's
5  *
6  * (C) Copyright 1995 1996 Linus Torvalds
7  */
8
9 #include <linux/bootmem.h>
10 #include <linux/init.h>
11 #include <linux/io.h>
12 #include <linux/module.h>
13 #include <linux/slab.h>
14 #include <linux/vmalloc.h>
15
16 #include <asm/cacheflush.h>
17 #include <asm/e820.h>
18 #include <asm/fixmap.h>
19 #include <asm/pgtable.h>
20 #include <asm/tlbflush.h>
21 #include <asm/pgalloc.h>
22
23 enum ioremap_mode {
24         IOR_MODE_UNCACHED,
25         IOR_MODE_CACHED,
26 };
27
28 #ifdef CONFIG_X86_64
29
30 unsigned long __phys_addr(unsigned long x)
31 {
32         if (x >= __START_KERNEL_map)
33                 return x - __START_KERNEL_map + phys_base;
34         return x - PAGE_OFFSET;
35 }
36 EXPORT_SYMBOL(__phys_addr);
37
38 #endif
39
40 int page_is_ram(unsigned long pagenr)
41 {
42         unsigned long addr, end;
43         int i;
44
45         /*
46          * A special case is the first 4Kb of memory;
47          * This is a BIOS owned area, not kernel ram, but generally
48          * not listed as such in the E820 table.
49          */
50         if (pagenr == 0)
51                 return 0;
52
53         /*
54          * Second special case: Some BIOSen report the PC BIOS
55          * area (640->1Mb) as ram even though it is not.
56          */
57         if (pagenr >= (BIOS_BEGIN >> PAGE_SHIFT) &&
58                     pagenr < (BIOS_END >> PAGE_SHIFT))
59                 return 0;
60
61         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
62                 /*
63                  * Not usable memory:
64                  */
65                 if (e820.map[i].type != E820_RAM)
66                         continue;
67                 addr = (e820.map[i].addr + PAGE_SIZE-1) >> PAGE_SHIFT;
68                 end = (e820.map[i].addr + e820.map[i].size) >> PAGE_SHIFT;
69
70
71                 if ((pagenr >= addr) && (pagenr < end))
72                         return 1;
73         }
74         return 0;
75 }
76
77 /*
78  * Fix up the linear direct mapping of the kernel to avoid cache attribute
79  * conflicts.
80  */
81 static int ioremap_change_attr(unsigned long vaddr, unsigned long size,
82                                enum ioremap_mode mode)
83 {
84         unsigned long nrpages = size >> PAGE_SHIFT;
85         int err;
86
87         switch (mode) {
88         case IOR_MODE_UNCACHED:
89         default:
90                 err = set_memory_uc(vaddr, nrpages);
91                 break;
92         case IOR_MODE_CACHED:
93                 err = set_memory_wb(vaddr, nrpages);
94                 break;
95         }
96
97         return err;
98 }
99
100 /*
101  * Remap an arbitrary physical address space into the kernel virtual
102  * address space. Needed when the kernel wants to access high addresses
103  * directly.
104  *
105  * NOTE! We need to allow non-page-aligned mappings too: we will obviously
106  * have to convert them into an offset in a page-aligned mapping, but the
107  * caller shouldn't need to know that small detail.
108  */
109 static void __iomem *__ioremap(resource_size_t phys_addr, unsigned long size,
110                                enum ioremap_mode mode)
111 {
112         unsigned long pfn, offset, last_addr, vaddr;
113         struct vm_struct *area;
114         pgprot_t prot;
115
116         /* Don't allow wraparound or zero size */
117         last_addr = phys_addr + size - 1;
118         if (!size || last_addr < phys_addr)
119                 return NULL;
120
121         /*
122          * Don't remap the low PCI/ISA area, it's always mapped..
123          */
124         if (phys_addr >= ISA_START_ADDRESS && last_addr < ISA_END_ADDRESS)
125                 return (__force void __iomem *)phys_to_virt(phys_addr);
126
127         /*
128          * Don't allow anybody to remap normal RAM that we're using..
129          */
130         for (pfn = phys_addr >> PAGE_SHIFT; pfn < max_pfn_mapped &&
131              (pfn << PAGE_SHIFT) < last_addr; pfn++) {
132                 if (page_is_ram(pfn) && pfn_valid(pfn) &&
133                     !PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
134                         return NULL;
135         }
136
137         switch (mode) {
138         case IOR_MODE_UNCACHED:
139         default:
140                 /*
141                  * FIXME: we will use UC MINUS for now, as video fb drivers
142                  * depend on it. Upcoming ioremap_wc() will fix this behavior.
143                  */
144                 prot = PAGE_KERNEL_UC_MINUS;
145                 break;
146         case IOR_MODE_CACHED:
147                 prot = PAGE_KERNEL;
148                 break;
149         }
150
151         /*
152          * Mappings have to be page-aligned
153          */
154         offset = phys_addr & ~PAGE_MASK;
155         phys_addr &= PAGE_MASK;
156         size = PAGE_ALIGN(last_addr+1) - phys_addr;
157
158         /*
159          * Ok, go for it..
160          */
161         area = get_vm_area(size, VM_IOREMAP);
162         if (!area)
163                 return NULL;
164         area->phys_addr = phys_addr;
165         vaddr = (unsigned long) area->addr;
166         if (ioremap_page_range(vaddr, vaddr + size, phys_addr, prot)) {
167                 free_vm_area(area);
168                 return NULL;
169         }
170
171         if (ioremap_change_attr(vaddr, size, mode) < 0) {
172                 vunmap(area->addr);
173                 return NULL;
174         }
175
176         return (void __iomem *) (vaddr + offset);
177 }
178
179 /**
180  * ioremap_nocache     -   map bus memory into CPU space
181  * @offset:    bus address of the memory
182  * @size:      size of the resource to map
183  *
184  * ioremap_nocache performs a platform specific sequence of operations to
185  * make bus memory CPU accessible via the readb/readw/readl/writeb/
186  * writew/writel functions and the other mmio helpers. The returned
187  * address is not guaranteed to be usable directly as a virtual
188  * address.
189  *
190  * This version of ioremap ensures that the memory is marked uncachable
191  * on the CPU as well as honouring existing caching rules from things like
192  * the PCI bus. Note that there are other caches and buffers on many
193  * busses. In particular driver authors should read up on PCI writes
194  *
195  * It's useful if some control registers are in such an area and
196  * write combining or read caching is not desirable:
197  *
198  * Must be freed with iounmap.
199  */
200 void __iomem *ioremap_nocache(resource_size_t phys_addr, unsigned long size)
201 {
202         return __ioremap(phys_addr, size, IOR_MODE_UNCACHED);
203 }
204 EXPORT_SYMBOL(ioremap_nocache);
205
206 void __iomem *ioremap_cache(resource_size_t phys_addr, unsigned long size)
207 {
208         return __ioremap(phys_addr, size, IOR_MODE_CACHED);
209 }
210 EXPORT_SYMBOL(ioremap_cache);
211
212 /**
213  * iounmap - Free a IO remapping
214  * @addr: virtual address from ioremap_*
215  *
216  * Caller must ensure there is only one unmapping for the same pointer.
217  */
218 void iounmap(volatile void __iomem *addr)
219 {
220         struct vm_struct *p, *o;
221
222         if ((void __force *)addr <= high_memory)
223                 return;
224
225         /*
226          * __ioremap special-cases the PCI/ISA range by not instantiating a
227          * vm_area and by simply returning an address into the kernel mapping
228          * of ISA space.   So handle that here.
229          */
230         if (addr >= phys_to_virt(ISA_START_ADDRESS) &&
231             addr < phys_to_virt(ISA_END_ADDRESS))
232                 return;
233
234         addr = (volatile void __iomem *)
235                 (PAGE_MASK & (unsigned long __force)addr);
236
237         /* Use the vm area unlocked, assuming the caller
238            ensures there isn't another iounmap for the same address
239            in parallel. Reuse of the virtual address is prevented by
240            leaving it in the global lists until we're done with it.
241            cpa takes care of the direct mappings. */
242         read_lock(&vmlist_lock);
243         for (p = vmlist; p; p = p->next) {
244                 if (p->addr == addr)
245                         break;
246         }
247         read_unlock(&vmlist_lock);
248
249         if (!p) {
250                 printk(KERN_ERR "iounmap: bad address %p\n", addr);
251                 dump_stack();
252                 return;
253         }
254
255         /* Finally remove it */
256         o = remove_vm_area((void *)addr);
257         BUG_ON(p != o || o == NULL);
258         kfree(p);
259 }
260 EXPORT_SYMBOL(iounmap);
261
262 #ifdef CONFIG_X86_32
263
264 int __initdata early_ioremap_debug;
265
266 static int __init early_ioremap_debug_setup(char *str)
267 {
268         early_ioremap_debug = 1;
269
270         return 0;
271 }
272 early_param("early_ioremap_debug", early_ioremap_debug_setup);
273
274 static __initdata int after_paging_init;
275 static pte_t bm_pte[PAGE_SIZE/sizeof(pte_t)]
276                 __section(.bss.page_aligned);
277
278 static inline pmd_t * __init early_ioremap_pmd(unsigned long addr)
279 {
280         /* Don't assume we're using swapper_pg_dir at this point */
281         pgd_t *base = __va(read_cr3());
282         pgd_t *pgd = &base[pgd_index(addr)];
283         pud_t *pud = pud_offset(pgd, addr);
284         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
285
286         return pmd;
287 }
288
289 static inline pte_t * __init early_ioremap_pte(unsigned long addr)
290 {
291         return &bm_pte[pte_index(addr)];
292 }
293
294 void __init early_ioremap_init(void)
295 {
296         pmd_t *pmd;
297
298         if (early_ioremap_debug)
299                 printk(KERN_INFO "early_ioremap_init()\n");
300
301         pmd = early_ioremap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN));
302         memset(bm_pte, 0, sizeof(bm_pte));
303         pmd_populate_kernel(&init_mm, pmd, bm_pte);
304
305         /*
306          * The boot-ioremap range spans multiple pmds, for which
307          * we are not prepared:
308          */
309         if (pmd != early_ioremap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_END))) {
310                 WARN_ON(1);
311                 printk(KERN_WARNING "pmd %p != %p\n",
312                        pmd, early_ioremap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_END)));
313                 printk(KERN_WARNING "fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN): %08lx\n",
314                         fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN));
315                 printk(KERN_WARNING "fix_to_virt(FIX_BTMAP_END):   %08lx\n",
316                         fix_to_virt(FIX_BTMAP_END));
317
318                 printk(KERN_WARNING "FIX_BTMAP_END:       %d\n", FIX_BTMAP_END);
319                 printk(KERN_WARNING "FIX_BTMAP_BEGIN:     %d\n",
320                        FIX_BTMAP_BEGIN);
321         }
322 }
323
324 void __init early_ioremap_clear(void)
325 {
326         pmd_t *pmd;
327
328         if (early_ioremap_debug)
329                 printk(KERN_INFO "early_ioremap_clear()\n");
330
331         pmd = early_ioremap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN));
332         pmd_clear(pmd);
333         paravirt_release_pt(__pa(bm_pte) >> PAGE_SHIFT);
334         __flush_tlb_all();
335 }
336
337 void __init early_ioremap_reset(void)
338 {
339         enum fixed_addresses idx;
340         unsigned long addr, phys;
341         pte_t *pte;
342
343         after_paging_init = 1;
344         for (idx = FIX_BTMAP_BEGIN; idx >= FIX_BTMAP_END; idx--) {
345                 addr = fix_to_virt(idx);
346                 pte = early_ioremap_pte(addr);
347                 if (pte_present(*pte)) {
348                         phys = pte_val(*pte) & PAGE_MASK;
349                         set_fixmap(idx, phys);
350                 }
351         }
352 }
353
354 static void __init __early_set_fixmap(enum fixed_addresses idx,
355                                    unsigned long phys, pgprot_t flags)
356 {
357         unsigned long addr = __fix_to_virt(idx);
358         pte_t *pte;
359
360         if (idx >= __end_of_fixed_addresses) {
361                 BUG();
362                 return;
363         }
364         pte = early_ioremap_pte(addr);
365         if (pgprot_val(flags))
366                 set_pte(pte, pfn_pte(phys >> PAGE_SHIFT, flags));
367         else
368                 pte_clear(NULL, addr, pte);
369         __flush_tlb_one(addr);
370 }
371
372 static inline void __init early_set_fixmap(enum fixed_addresses idx,
373                                         unsigned long phys)
374 {
375         if (after_paging_init)
376                 set_fixmap(idx, phys);
377         else
378                 __early_set_fixmap(idx, phys, PAGE_KERNEL);
379 }
380
381 static inline void __init early_clear_fixmap(enum fixed_addresses idx)
382 {
383         if (after_paging_init)
384                 clear_fixmap(idx);
385         else
386                 __early_set_fixmap(idx, 0, __pgprot(0));
387 }
388
389
390 int __initdata early_ioremap_nested;
391
392 static int __init check_early_ioremap_leak(void)
393 {
394         if (!early_ioremap_nested)
395                 return 0;
396
397         printk(KERN_WARNING
398                "Debug warning: early ioremap leak of %d areas detected.\n",
399                early_ioremap_nested);
400         printk(KERN_WARNING
401                "please boot with early_ioremap_debug and report the dmesg.\n");
402         WARN_ON(1);
403
404         return 1;
405 }
406 late_initcall(check_early_ioremap_leak);
407
408 void __init *early_ioremap(unsigned long phys_addr, unsigned long size)
409 {
410         unsigned long offset, last_addr;
411         unsigned int nrpages, nesting;
412         enum fixed_addresses idx0, idx;
413
414         WARN_ON(system_state != SYSTEM_BOOTING);
415
416         nesting = early_ioremap_nested;
417         if (early_ioremap_debug) {
418                 printk(KERN_INFO "early_ioremap(%08lx, %08lx) [%d] => ",
419                        phys_addr, size, nesting);
420                 dump_stack();
421         }
422
423         /* Don't allow wraparound or zero size */
424         last_addr = phys_addr + size - 1;
425         if (!size || last_addr < phys_addr) {
426                 WARN_ON(1);
427                 return NULL;
428         }
429
430         if (nesting >= FIX_BTMAPS_NESTING) {
431                 WARN_ON(1);
432                 return NULL;
433         }
434         early_ioremap_nested++;
435         /*
436          * Mappings have to be page-aligned
437          */
438         offset = phys_addr & ~PAGE_MASK;
439         phys_addr &= PAGE_MASK;
440         size = PAGE_ALIGN(last_addr) - phys_addr;
441
442         /*
443          * Mappings have to fit in the FIX_BTMAP area.
444          */
445         nrpages = size >> PAGE_SHIFT;
446         if (nrpages > NR_FIX_BTMAPS) {
447                 WARN_ON(1);
448                 return NULL;
449         }
450
451         /*
452          * Ok, go for it..
453          */
454         idx0 = FIX_BTMAP_BEGIN - NR_FIX_BTMAPS*nesting;
455         idx = idx0;
456         while (nrpages > 0) {
457                 early_set_fixmap(idx, phys_addr);
458                 phys_addr += PAGE_SIZE;
459                 --idx;
460                 --nrpages;
461         }
462         if (early_ioremap_debug)
463                 printk(KERN_CONT "%08lx + %08lx\n", offset, fix_to_virt(idx0));
464
465         return (void *) (offset + fix_to_virt(idx0));
466 }
467
468 void __init early_iounmap(void *addr, unsigned long size)
469 {
470         unsigned long virt_addr;
471         unsigned long offset;
472         unsigned int nrpages;
473         enum fixed_addresses idx;
474         unsigned int nesting;
475
476         nesting = --early_ioremap_nested;
477         WARN_ON(nesting < 0);
478
479         if (early_ioremap_debug) {
480                 printk(KERN_INFO "early_iounmap(%p, %08lx) [%d]\n", addr,
481                        size, nesting);
482                 dump_stack();
483         }
484
485         virt_addr = (unsigned long)addr;
486         if (virt_addr < fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN)) {
487                 WARN_ON(1);
488                 return;
489         }
490         offset = virt_addr & ~PAGE_MASK;
491         nrpages = PAGE_ALIGN(offset + size - 1) >> PAGE_SHIFT;
492
493         idx = FIX_BTMAP_BEGIN - NR_FIX_BTMAPS*nesting;
494         while (nrpages > 0) {
495                 early_clear_fixmap(idx);
496                 --idx;
497                 --nrpages;
498         }
499 }
500
501 void __this_fixmap_does_not_exist(void)
502 {
503         WARN_ON(1);
504 }
505
506 #endif /* CONFIG_X86_32 */