0607119cef94f2321ead2e46d467d1900a7014fb
[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 int nx_enabled;
32
33 #if defined(CONFIG_X86_64) || defined(CONFIG_X86_PAE)
34 static int disable_nx __cpuinitdata;
35
36 /*
37  * noexec = on|off
38  *
39  * Control non-executable mappings for processes.
40  *
41  * on      Enable
42  * off     Disable
43  */
44 static int __init noexec_setup(char *str)
45 {
46         if (!str)
47                 return -EINVAL;
48         if (!strncmp(str, "on", 2)) {
49                 __supported_pte_mask |= _PAGE_NX;
50                 disable_nx = 0;
51         } else if (!strncmp(str, "off", 3)) {
52                 disable_nx = 1;
53                 __supported_pte_mask &= ~_PAGE_NX;
54         }
55         return 0;
56 }
57 early_param("noexec", noexec_setup);
58 #endif
59
60 #ifdef CONFIG_X86_PAE
61 static void __init set_nx(void)
62 {
63         unsigned int v[4], l, h;
64
65         if (cpu_has_pae && (cpuid_eax(0x80000000) > 0x80000001)) {
66                 cpuid(0x80000001, &v[0], &v[1], &v[2], &v[3]);
67
68                 if ((v[3] & (1 << 20)) && !disable_nx) {
69                         rdmsr(MSR_EFER, l, h);
70                         l |= EFER_NX;
71                         wrmsr(MSR_EFER, l, h);
72                         nx_enabled = 1;
73                         __supported_pte_mask |= _PAGE_NX;
74                 }
75         }
76 }
77 #else
78 static inline void set_nx(void)
79 {
80 }
81 #endif
82
83 #ifdef CONFIG_X86_64
84 void __cpuinit check_efer(void)
85 {
86         unsigned long efer;
87
88         rdmsrl(MSR_EFER, efer);
89         if (!(efer & EFER_NX) || disable_nx)
90                 __supported_pte_mask &= ~_PAGE_NX;
91 }
92 #endif
93
94 static void __init find_early_table_space(unsigned long end, int use_pse,
95                                           int use_gbpages)
96 {
97         unsigned long puds, pmds, ptes, tables, start;
98
99         puds = (end + PUD_SIZE - 1) >> PUD_SHIFT;
100         tables = roundup(puds * sizeof(pud_t), PAGE_SIZE);
101
102         if (use_gbpages) {
103                 unsigned long extra;
104
105                 extra = end - ((end>>PUD_SHIFT) << PUD_SHIFT);
106                 pmds = (extra + PMD_SIZE - 1) >> PMD_SHIFT;
107         } else
108                 pmds = (end + PMD_SIZE - 1) >> PMD_SHIFT;
109
110         tables += roundup(pmds * sizeof(pmd_t), PAGE_SIZE);
111
112         if (use_pse) {
113                 unsigned long extra;
114
115                 extra = end - ((end>>PMD_SHIFT) << PMD_SHIFT);
116 #ifdef CONFIG_X86_32
117                 extra += PMD_SIZE;
118 #endif
119                 ptes = (extra + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
120         } else
121                 ptes = (end + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
122
123         tables += roundup(ptes * sizeof(pte_t), PAGE_SIZE);
124
125 #ifdef CONFIG_X86_32
126         /* for fixmap */
127         tables += roundup(__end_of_fixed_addresses * sizeof(pte_t), PAGE_SIZE);
128 #endif
129
130         /*
131          * RED-PEN putting page tables only on node 0 could
132          * cause a hotspot and fill up ZONE_DMA. The page tables
133          * need roughly 0.5KB per GB.
134          */
135 #ifdef CONFIG_X86_32
136         start = 0x7000;
137 #else
138         start = 0x8000;
139 #endif
140         e820_table_start = find_e820_area(start, max_pfn_mapped<<PAGE_SHIFT,
141                                         tables, PAGE_SIZE);
142         if (e820_table_start == -1UL)
143                 panic("Cannot find space for the kernel page tables");
144
145         e820_table_start >>= PAGE_SHIFT;
146         e820_table_end = e820_table_start;
147         e820_table_top = e820_table_start + (tables >> PAGE_SHIFT);
148
149         printk(KERN_DEBUG "kernel direct mapping tables up to %lx @ %lx-%lx\n",
150                 end, e820_table_start << PAGE_SHIFT, e820_table_top << PAGE_SHIFT);
151 }
152
153 struct map_range {
154         unsigned long start;
155         unsigned long end;
156         unsigned page_size_mask;
157 };
158
159 #ifdef CONFIG_X86_32
160 #define NR_RANGE_MR 3
161 #else /* CONFIG_X86_64 */
162 #define NR_RANGE_MR 5
163 #endif
164
165 static int __meminit save_mr(struct map_range *mr, int nr_range,
166                              unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
167                              unsigned long page_size_mask)
168 {
169         if (start_pfn < end_pfn) {
170                 if (nr_range >= NR_RANGE_MR)
171                         panic("run out of range for init_memory_mapping\n");
172                 mr[nr_range].start = start_pfn<<PAGE_SHIFT;
173                 mr[nr_range].end   = end_pfn<<PAGE_SHIFT;
174                 mr[nr_range].page_size_mask = page_size_mask;
175                 nr_range++;
176         }
177
178         return nr_range;
179 }
180
181 /*
182  * Setup the direct mapping of the physical memory at PAGE_OFFSET.
183  * This runs before bootmem is initialized and gets pages directly from
184  * the physical memory. To access them they are temporarily mapped.
185  */
186 unsigned long __init_refok init_memory_mapping(unsigned long start,
187                                                unsigned long end)
188 {
189         unsigned long page_size_mask = 0;
190         unsigned long start_pfn, end_pfn;
191         unsigned long ret = 0;
192         unsigned long pos;
193
194         struct map_range mr[NR_RANGE_MR];
195         int nr_range, i;
196         int use_pse, use_gbpages;
197
198         printk(KERN_INFO "init_memory_mapping: %016lx-%016lx\n", start, end);
199
200 #if defined(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC) || defined(CONFIG_KMEMCHECK)
201         /*
202          * For CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC, identity mapping will use small pages.
203          * This will simplify cpa(), which otherwise needs to support splitting
204          * large pages into small in interrupt context, etc.
205          */
206         use_pse = use_gbpages = 0;
207 #else
208         use_pse = cpu_has_pse;
209         use_gbpages = direct_gbpages;
210 #endif
211
212         set_nx();
213         if (nx_enabled)
214                 printk(KERN_INFO "NX (Execute Disable) protection: active\n");
215
216         /* Enable PSE if available */
217         if (cpu_has_pse)
218                 set_in_cr4(X86_CR4_PSE);
219
220         /* Enable PGE if available */
221         if (cpu_has_pge) {
222                 set_in_cr4(X86_CR4_PGE);
223                 __supported_pte_mask |= _PAGE_GLOBAL;
224         }
225
226         if (use_gbpages)
227                 page_size_mask |= 1 << PG_LEVEL_1G;
228         if (use_pse)
229                 page_size_mask |= 1 << PG_LEVEL_2M;
230
231         memset(mr, 0, sizeof(mr));
232         nr_range = 0;
233
234         /* head if not big page alignment ? */
235         start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
236         pos = start_pfn << PAGE_SHIFT;
237 #ifdef CONFIG_X86_32
238         /*
239          * Don't use a large page for the first 2/4MB of memory
240          * because there are often fixed size MTRRs in there
241          * and overlapping MTRRs into large pages can cause
242          * slowdowns.
243          */
244         if (pos == 0)
245                 end_pfn = 1<<(PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
246         else
247                 end_pfn = ((pos + (PMD_SIZE - 1))>>PMD_SHIFT)
248                                  << (PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
249 #else /* CONFIG_X86_64 */
250         end_pfn = ((pos + (PMD_SIZE - 1)) >> PMD_SHIFT)
251                         << (PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
252 #endif
253         if (end_pfn > (end >> PAGE_SHIFT))
254                 end_pfn = end >> PAGE_SHIFT;
255         if (start_pfn < end_pfn) {
256                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn, 0);
257                 pos = end_pfn << PAGE_SHIFT;
258         }
259
260         /* big page (2M) range */
261         start_pfn = ((pos + (PMD_SIZE - 1))>>PMD_SHIFT)
262                          << (PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
263 #ifdef CONFIG_X86_32
264         end_pfn = (end>>PMD_SHIFT) << (PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
265 #else /* CONFIG_X86_64 */
266         end_pfn = ((pos + (PUD_SIZE - 1))>>PUD_SHIFT)
267                          << (PUD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
268         if (end_pfn > ((end>>PMD_SHIFT)<<(PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT)))
269                 end_pfn = ((end>>PMD_SHIFT)<<(PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT));
270 #endif
271
272         if (start_pfn < end_pfn) {
273                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn,
274                                 page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M));
275                 pos = end_pfn << PAGE_SHIFT;
276         }
277
278 #ifdef CONFIG_X86_64
279         /* big page (1G) range */
280         start_pfn = ((pos + (PUD_SIZE - 1))>>PUD_SHIFT)
281                          << (PUD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
282         end_pfn = (end >> PUD_SHIFT) << (PUD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
283         if (start_pfn < end_pfn) {
284                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn,
285                                 page_size_mask &
286                                  ((1<<PG_LEVEL_2M)|(1<<PG_LEVEL_1G)));
287                 pos = end_pfn << PAGE_SHIFT;
288         }
289
290         /* tail is not big page (1G) alignment */
291         start_pfn = ((pos + (PMD_SIZE - 1))>>PMD_SHIFT)
292                          << (PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
293         end_pfn = (end >> PMD_SHIFT) << (PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
294         if (start_pfn < end_pfn) {
295                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn,
296                                 page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M));
297                 pos = end_pfn << PAGE_SHIFT;
298         }
299 #endif
300
301         /* tail is not big page (2M) alignment */
302         start_pfn = pos>>PAGE_SHIFT;
303         end_pfn = end>>PAGE_SHIFT;
304         nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn, 0);
305
306         /* try to merge same page size and continuous */
307         for (i = 0; nr_range > 1 && i < nr_range - 1; i++) {
308                 unsigned long old_start;
309                 if (mr[i].end != mr[i+1].start ||
310                     mr[i].page_size_mask != mr[i+1].page_size_mask)
311                         continue;
312                 /* move it */
313                 old_start = mr[i].start;
314                 memmove(&mr[i], &mr[i+1],
315                         (nr_range - 1 - i) * sizeof(struct map_range));
316                 mr[i--].start = old_start;
317                 nr_range--;
318         }
319
320         for (i = 0; i < nr_range; i++)
321                 printk(KERN_DEBUG " %010lx - %010lx page %s\n",
322                                 mr[i].start, mr[i].end,
323                         (mr[i].page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_1G))?"1G":(
324                          (mr[i].page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M))?"2M":"4k"));
325
326         /*
327          * Find space for the kernel direct mapping tables.
328          *
329          * Later we should allocate these tables in the local node of the
330          * memory mapped. Unfortunately this is done currently before the
331          * nodes are discovered.
332          */
333         if (!after_bootmem)
334                 find_early_table_space(end, use_pse, use_gbpages);
335
336 #ifdef CONFIG_X86_32
337         for (i = 0; i < nr_range; i++)
338                 kernel_physical_mapping_init(mr[i].start, mr[i].end,
339                                              mr[i].page_size_mask);
340         ret = end;
341 #else /* CONFIG_X86_64 */
342         for (i = 0; i < nr_range; i++)
343                 ret = kernel_physical_mapping_init(mr[i].start, mr[i].end,
344                                                    mr[i].page_size_mask);
345 #endif
346
347 #ifdef CONFIG_X86_32
348         early_ioremap_page_table_range_init();
349
350         load_cr3(swapper_pg_dir);
351 #endif
352
353 #ifdef CONFIG_X86_64
354         if (!after_bootmem && !start) {
355                 pud_t *pud;
356                 pmd_t *pmd;
357
358                 mmu_cr4_features = read_cr4();
359
360                 /*
361                  * _brk_end cannot change anymore, but it and _end may be
362                  * located on different 2M pages. cleanup_highmap(), however,
363                  * can only consider _end when it runs, so destroy any
364                  * mappings beyond _brk_end here.
365                  */
366                 pud = pud_offset(pgd_offset_k(_brk_end), _brk_end);
367                 pmd = pmd_offset(pud, _brk_end - 1);
368                 while (++pmd <= pmd_offset(pud, (unsigned long)_end - 1))
369                         pmd_clear(pmd);
370         }
371 #endif
372         __flush_tlb_all();
373
374         if (!after_bootmem && e820_table_end > e820_table_start)
375                 reserve_early(e820_table_start << PAGE_SHIFT,
376                                  e820_table_end << PAGE_SHIFT, "PGTABLE");
377
378         if (!after_bootmem)
379                 early_memtest(start, end);
380
381         return ret >> PAGE_SHIFT;
382 }
383
384
385 /*
386  * devmem_is_allowed() checks to see if /dev/mem access to a certain address
387  * is valid. The argument is a physical page number.
388  *
389  *
390  * On x86, access has to be given to the first megabyte of ram because that area
391  * contains bios code and data regions used by X and dosemu and similar apps.
392  * Access has to be given to non-kernel-ram areas as well, these contain the PCI
393  * mmio resources as well as potential bios/acpi data regions.
394  */
395 int devmem_is_allowed(unsigned long pagenr)
396 {
397         if (pagenr <= 256)
398                 return 1;
399         if (iomem_is_exclusive(pagenr << PAGE_SHIFT))
400                 return 0;
401         if (!page_is_ram(pagenr))
402                 return 1;
403         return 0;
404 }
405
406 void free_init_pages(char *what, unsigned long begin, unsigned long end)
407 {
408         unsigned long addr = begin;
409
410         if (addr >= end)
411                 return;
412
413         /*
414          * If debugging page accesses then do not free this memory but
415          * mark them not present - any buggy init-section access will
416          * create a kernel page fault:
417          */
418 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
419         printk(KERN_INFO "debug: unmapping init memory %08lx..%08lx\n",
420                 begin, PAGE_ALIGN(end));
421         set_memory_np(begin, (end - begin) >> PAGE_SHIFT);
422 #else
423         /*
424          * We just marked the kernel text read only above, now that
425          * we are going to free part of that, we need to make that
426          * writeable first.
427          */
428         set_memory_rw(begin, (end - begin) >> PAGE_SHIFT);
429
430         printk(KERN_INFO "Freeing %s: %luk freed\n", what, (end - begin) >> 10);
431
432         for (; addr < end; addr += PAGE_SIZE) {
433                 ClearPageReserved(virt_to_page(addr));
434                 init_page_count(virt_to_page(addr));
435                 memset((void *)(addr & ~(PAGE_SIZE-1)),
436                         POISON_FREE_INITMEM, PAGE_SIZE);
437                 free_page(addr);
438                 totalram_pages++;
439         }
440 #endif
441 }
442
443 void free_initmem(void)
444 {
445         free_init_pages("unused kernel memory",
446                         (unsigned long)(&__init_begin),
447                         (unsigned long)(&__init_end));
448 }
449
450 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
451 void free_initrd_mem(unsigned long start, unsigned long end)
452 {
453         free_init_pages("initrd memory", start, end);
454 }
455 #endif