Merge branch 'x86-pat-for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[linux-2.6.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 #include <linux/mmiotrace.h>
16
17 #include <asm/cacheflush.h>
18 #include <asm/e820.h>
19 #include <asm/fixmap.h>
20 #include <asm/pgtable.h>
21 #include <asm/tlbflush.h>
22 #include <asm/pgalloc.h>
23 #include <asm/pat.h>
24
25 #include "physaddr.h"
26
27 int page_is_ram(unsigned long pagenr)
28 {
29         resource_size_t addr, end;
30         int i;
31
32         /*
33          * A special case is the first 4Kb of memory;
34          * This is a BIOS owned area, not kernel ram, but generally
35          * not listed as such in the E820 table.
36          */
37         if (pagenr == 0)
38                 return 0;
39
40         /*
41          * Second special case: Some BIOSen report the PC BIOS
42          * area (640->1Mb) as ram even though it is not.
43          */
44         if (pagenr >= (BIOS_BEGIN >> PAGE_SHIFT) &&
45                     pagenr < (BIOS_END >> PAGE_SHIFT))
46                 return 0;
47
48         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
49                 /*
50                  * Not usable memory:
51                  */
52                 if (e820.map[i].type != E820_RAM)
53                         continue;
54                 addr = (e820.map[i].addr + PAGE_SIZE-1) >> PAGE_SHIFT;
55                 end = (e820.map[i].addr + e820.map[i].size) >> PAGE_SHIFT;
56
57
58                 if ((pagenr >= addr) && (pagenr < end))
59                         return 1;
60         }
61         return 0;
62 }
63
64 /*
65  * Fix up the linear direct mapping of the kernel to avoid cache attribute
66  * conflicts.
67  */
68 int ioremap_change_attr(unsigned long vaddr, unsigned long size,
69                                unsigned long prot_val)
70 {
71         unsigned long nrpages = size >> PAGE_SHIFT;
72         int err;
73
74         switch (prot_val) {
75         case _PAGE_CACHE_UC:
76         default:
77                 err = _set_memory_uc(vaddr, nrpages);
78                 break;
79         case _PAGE_CACHE_WC:
80                 err = _set_memory_wc(vaddr, nrpages);
81                 break;
82         case _PAGE_CACHE_WB:
83                 err = _set_memory_wb(vaddr, nrpages);
84                 break;
85         }
86
87         return err;
88 }
89
90 /*
91  * Remap an arbitrary physical address space into the kernel virtual
92  * address space. Needed when the kernel wants to access high addresses
93  * directly.
94  *
95  * NOTE! We need to allow non-page-aligned mappings too: we will obviously
96  * have to convert them into an offset in a page-aligned mapping, but the
97  * caller shouldn't need to know that small detail.
98  */
99 static void __iomem *__ioremap_caller(resource_size_t phys_addr,
100                 unsigned long size, unsigned long prot_val, void *caller)
101 {
102         unsigned long pfn, offset, vaddr;
103         resource_size_t last_addr;
104         const resource_size_t unaligned_phys_addr = phys_addr;
105         const unsigned long unaligned_size = size;
106         struct vm_struct *area;
107         unsigned long new_prot_val;
108         pgprot_t prot;
109         int retval;
110         void __iomem *ret_addr;
111
112         /* Don't allow wraparound or zero size */
113         last_addr = phys_addr + size - 1;
114         if (!size || last_addr < phys_addr)
115                 return NULL;
116
117         if (!phys_addr_valid(phys_addr)) {
118                 printk(KERN_WARNING "ioremap: invalid physical address %llx\n",
119                        (unsigned long long)phys_addr);
120                 WARN_ON_ONCE(1);
121                 return NULL;
122         }
123
124         /*
125          * Don't remap the low PCI/ISA area, it's always mapped..
126          */
127         if (is_ISA_range(phys_addr, last_addr))
128                 return (__force void __iomem *)phys_to_virt(phys_addr);
129
130         /*
131          * Check if the request spans more than any BAR in the iomem resource
132          * tree.
133          */
134         WARN_ONCE(iomem_map_sanity_check(phys_addr, size),
135                   KERN_INFO "Info: mapping multiple BARs. Your kernel is fine.");
136
137         /*
138          * Don't allow anybody to remap normal RAM that we're using..
139          */
140         for (pfn = phys_addr >> PAGE_SHIFT;
141                                 (pfn << PAGE_SHIFT) < (last_addr & PAGE_MASK);
142                                 pfn++) {
143
144                 int is_ram = page_is_ram(pfn);
145
146                 if (is_ram && pfn_valid(pfn) && !PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
147                         return NULL;
148                 WARN_ON_ONCE(is_ram);
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         retval = reserve_memtype(phys_addr, (u64)phys_addr + size,
159                                                 prot_val, &new_prot_val);
160         if (retval) {
161                 printk(KERN_ERR "ioremap reserve_memtype failed %d\n", retval);
162                 return NULL;
163         }
164
165         if (prot_val != new_prot_val) {
166                 if (!is_new_memtype_allowed(phys_addr, size,
167                                             prot_val, new_prot_val)) {
168                         printk(KERN_ERR
169                 "ioremap error for 0x%llx-0x%llx, requested 0x%lx, got 0x%lx\n",
170                                 (unsigned long long)phys_addr,
171                                 (unsigned long long)(phys_addr + size),
172                                 prot_val, new_prot_val);
173                         free_memtype(phys_addr, phys_addr + size);
174                         return NULL;
175                 }
176                 prot_val = new_prot_val;
177         }
178
179         switch (prot_val) {
180         case _PAGE_CACHE_UC:
181         default:
182                 prot = PAGE_KERNEL_IO_NOCACHE;
183                 break;
184         case _PAGE_CACHE_UC_MINUS:
185                 prot = PAGE_KERNEL_IO_UC_MINUS;
186                 break;
187         case _PAGE_CACHE_WC:
188                 prot = PAGE_KERNEL_IO_WC;
189                 break;
190         case _PAGE_CACHE_WB:
191                 prot = PAGE_KERNEL_IO;
192                 break;
193         }
194
195         /*
196          * Ok, go for it..
197          */
198         area = get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP, caller);
199         if (!area)
200                 return NULL;
201         area->phys_addr = phys_addr;
202         vaddr = (unsigned long) area->addr;
203
204         if (kernel_map_sync_memtype(phys_addr, size, prot_val)) {
205                 free_memtype(phys_addr, phys_addr + size);
206                 free_vm_area(area);
207                 return NULL;
208         }
209
210         if (ioremap_page_range(vaddr, vaddr + size, phys_addr, prot)) {
211                 free_memtype(phys_addr, phys_addr + size);
212                 free_vm_area(area);
213                 return NULL;
214         }
215
216         ret_addr = (void __iomem *) (vaddr + offset);
217         mmiotrace_ioremap(unaligned_phys_addr, unaligned_size, ret_addr);
218
219         return ret_addr;
220 }
221
222 /**
223  * ioremap_nocache     -   map bus memory into CPU space
224  * @offset:    bus address of the memory
225  * @size:      size of the resource to map
226  *
227  * ioremap_nocache performs a platform specific sequence of operations to
228  * make bus memory CPU accessible via the readb/readw/readl/writeb/
229  * writew/writel functions and the other mmio helpers. The returned
230  * address is not guaranteed to be usable directly as a virtual
231  * address.
232  *
233  * This version of ioremap ensures that the memory is marked uncachable
234  * on the CPU as well as honouring existing caching rules from things like
235  * the PCI bus. Note that there are other caches and buffers on many
236  * busses. In particular driver authors should read up on PCI writes
237  *
238  * It's useful if some control registers are in such an area and
239  * write combining or read caching is not desirable:
240  *
241  * Must be freed with iounmap.
242  */
243 void __iomem *ioremap_nocache(resource_size_t phys_addr, unsigned long size)
244 {
245         /*
246          * Ideally, this should be:
247          *      pat_enabled ? _PAGE_CACHE_UC : _PAGE_CACHE_UC_MINUS;
248          *
249          * Till we fix all X drivers to use ioremap_wc(), we will use
250          * UC MINUS.
251          */
252         unsigned long val = _PAGE_CACHE_UC_MINUS;
253
254         return __ioremap_caller(phys_addr, size, val,
255                                 __builtin_return_address(0));
256 }
257 EXPORT_SYMBOL(ioremap_nocache);
258
259 /**
260  * ioremap_wc   -       map memory into CPU space write combined
261  * @offset:     bus address of the memory
262  * @size:       size of the resource to map
263  *
264  * This version of ioremap ensures that the memory is marked write combining.
265  * Write combining allows faster writes to some hardware devices.
266  *
267  * Must be freed with iounmap.
268  */
269 void __iomem *ioremap_wc(resource_size_t phys_addr, unsigned long size)
270 {
271         if (pat_enabled)
272                 return __ioremap_caller(phys_addr, size, _PAGE_CACHE_WC,
273                                         __builtin_return_address(0));
274         else
275                 return ioremap_nocache(phys_addr, size);
276 }
277 EXPORT_SYMBOL(ioremap_wc);
278
279 void __iomem *ioremap_cache(resource_size_t phys_addr, unsigned long size)
280 {
281         return __ioremap_caller(phys_addr, size, _PAGE_CACHE_WB,
282                                 __builtin_return_address(0));
283 }
284 EXPORT_SYMBOL(ioremap_cache);
285
286 static void __iomem *ioremap_default(resource_size_t phys_addr,
287                                         unsigned long size)
288 {
289         unsigned long flags;
290         void __iomem *ret;
291         int err;
292
293         /*
294          * - WB for WB-able memory and no other conflicting mappings
295          * - UC_MINUS for non-WB-able memory with no other conflicting mappings
296          * - Inherit from confliting mappings otherwise
297          */
298         err = reserve_memtype(phys_addr, phys_addr + size,
299                                 _PAGE_CACHE_WB, &flags);
300         if (err < 0)
301                 return NULL;
302
303         ret = __ioremap_caller(phys_addr, size, flags,
304                                __builtin_return_address(0));
305
306         free_memtype(phys_addr, phys_addr + size);
307         return ret;
308 }
309
310 void __iomem *ioremap_prot(resource_size_t phys_addr, unsigned long size,
311                                 unsigned long prot_val)
312 {
313         return __ioremap_caller(phys_addr, size, (prot_val & _PAGE_CACHE_MASK),
314                                 __builtin_return_address(0));
315 }
316 EXPORT_SYMBOL(ioremap_prot);
317
318 /**
319  * iounmap - Free a IO remapping
320  * @addr: virtual address from ioremap_*
321  *
322  * Caller must ensure there is only one unmapping for the same pointer.
323  */
324 void iounmap(volatile void __iomem *addr)
325 {
326         struct vm_struct *p, *o;
327
328         if ((void __force *)addr <= high_memory)
329                 return;
330
331         /*
332          * __ioremap special-cases the PCI/ISA range by not instantiating a
333          * vm_area and by simply returning an address into the kernel mapping
334          * of ISA space.   So handle that here.
335          */
336         if ((void __force *)addr >= phys_to_virt(ISA_START_ADDRESS) &&
337             (void __force *)addr < phys_to_virt(ISA_END_ADDRESS))
338                 return;
339
340         addr = (volatile void __iomem *)
341                 (PAGE_MASK & (unsigned long __force)addr);
342
343         mmiotrace_iounmap(addr);
344
345         /* Use the vm area unlocked, assuming the caller
346            ensures there isn't another iounmap for the same address
347            in parallel. Reuse of the virtual address is prevented by
348            leaving it in the global lists until we're done with it.
349            cpa takes care of the direct mappings. */
350         read_lock(&vmlist_lock);
351         for (p = vmlist; p; p = p->next) {
352                 if (p->addr == (void __force *)addr)
353                         break;
354         }
355         read_unlock(&vmlist_lock);
356
357         if (!p) {
358                 printk(KERN_ERR "iounmap: bad address %p\n", addr);
359                 dump_stack();
360                 return;
361         }
362
363         free_memtype(p->phys_addr, p->phys_addr + get_vm_area_size(p));
364
365         /* Finally remove it */
366         o = remove_vm_area((void __force *)addr);
367         BUG_ON(p != o || o == NULL);
368         kfree(p);
369 }
370 EXPORT_SYMBOL(iounmap);
371
372 /*
373  * Convert a physical pointer to a virtual kernel pointer for /dev/mem
374  * access
375  */
376 void *xlate_dev_mem_ptr(unsigned long phys)
377 {
378         void *addr;
379         unsigned long start = phys & PAGE_MASK;
380
381         /* If page is RAM, we can use __va. Otherwise ioremap and unmap. */
382         if (page_is_ram(start >> PAGE_SHIFT))
383                 return __va(phys);
384
385         addr = (void __force *)ioremap_default(start, PAGE_SIZE);
386         if (addr)
387                 addr = (void *)((unsigned long)addr | (phys & ~PAGE_MASK));
388
389         return addr;
390 }
391
392 void unxlate_dev_mem_ptr(unsigned long phys, void *addr)
393 {
394         if (page_is_ram(phys >> PAGE_SHIFT))
395                 return;
396
397         iounmap((void __iomem *)((unsigned long)addr & PAGE_MASK));
398         return;
399 }
400
401 static int __initdata early_ioremap_debug;
402
403 static int __init early_ioremap_debug_setup(char *str)
404 {
405         early_ioremap_debug = 1;
406
407         return 0;
408 }
409 early_param("early_ioremap_debug", early_ioremap_debug_setup);
410
411 static __initdata int after_paging_init;
412 static pte_t bm_pte[PAGE_SIZE/sizeof(pte_t)] __page_aligned_bss;
413
414 static inline pmd_t * __init early_ioremap_pmd(unsigned long addr)
415 {
416         /* Don't assume we're using swapper_pg_dir at this point */
417         pgd_t *base = __va(read_cr3());
418         pgd_t *pgd = &base[pgd_index(addr)];
419         pud_t *pud = pud_offset(pgd, addr);
420         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
421
422         return pmd;
423 }
424
425 static inline pte_t * __init early_ioremap_pte(unsigned long addr)
426 {
427         return &bm_pte[pte_index(addr)];
428 }
429
430 static unsigned long slot_virt[FIX_BTMAPS_SLOTS] __initdata;
431
432 void __init early_ioremap_init(void)
433 {
434         pmd_t *pmd;
435         int i;
436
437         if (early_ioremap_debug)
438                 printk(KERN_INFO "early_ioremap_init()\n");
439
440         for (i = 0; i < FIX_BTMAPS_SLOTS; i++)
441                 slot_virt[i] = __fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN - NR_FIX_BTMAPS*i);
442
443         pmd = early_ioremap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN));
444         memset(bm_pte, 0, sizeof(bm_pte));
445         pmd_populate_kernel(&init_mm, pmd, bm_pte);
446
447         /*
448          * The boot-ioremap range spans multiple pmds, for which
449          * we are not prepared:
450          */
451         if (pmd != early_ioremap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_END))) {
452                 WARN_ON(1);
453                 printk(KERN_WARNING "pmd %p != %p\n",
454                        pmd, early_ioremap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_END)));
455                 printk(KERN_WARNING "fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN): %08lx\n",
456                         fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN));
457                 printk(KERN_WARNING "fix_to_virt(FIX_BTMAP_END):   %08lx\n",
458                         fix_to_virt(FIX_BTMAP_END));
459
460                 printk(KERN_WARNING "FIX_BTMAP_END:       %d\n", FIX_BTMAP_END);
461                 printk(KERN_WARNING "FIX_BTMAP_BEGIN:     %d\n",
462                        FIX_BTMAP_BEGIN);
463         }
464 }
465
466 void __init early_ioremap_reset(void)
467 {
468         after_paging_init = 1;
469 }
470
471 static void __init __early_set_fixmap(enum fixed_addresses idx,
472                                       phys_addr_t phys, pgprot_t flags)
473 {
474         unsigned long addr = __fix_to_virt(idx);
475         pte_t *pte;
476
477         if (idx >= __end_of_fixed_addresses) {
478                 BUG();
479                 return;
480         }
481         pte = early_ioremap_pte(addr);
482
483         if (pgprot_val(flags))
484                 set_pte(pte, pfn_pte(phys >> PAGE_SHIFT, flags));
485         else
486                 pte_clear(&init_mm, addr, pte);
487         __flush_tlb_one(addr);
488 }
489
490 static inline void __init early_set_fixmap(enum fixed_addresses idx,
491                                            phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
492 {
493         if (after_paging_init)
494                 __set_fixmap(idx, phys, prot);
495         else
496                 __early_set_fixmap(idx, phys, prot);
497 }
498
499 static inline void __init early_clear_fixmap(enum fixed_addresses idx)
500 {
501         if (after_paging_init)
502                 clear_fixmap(idx);
503         else
504                 __early_set_fixmap(idx, 0, __pgprot(0));
505 }
506
507 static void __iomem *prev_map[FIX_BTMAPS_SLOTS] __initdata;
508 static unsigned long prev_size[FIX_BTMAPS_SLOTS] __initdata;
509
510 static int __init check_early_ioremap_leak(void)
511 {
512         int count = 0;
513         int i;
514
515         for (i = 0; i < FIX_BTMAPS_SLOTS; i++)
516                 if (prev_map[i])
517                         count++;
518
519         if (!count)
520                 return 0;
521         WARN(1, KERN_WARNING
522                "Debug warning: early ioremap leak of %d areas detected.\n",
523                 count);
524         printk(KERN_WARNING
525                 "please boot with early_ioremap_debug and report the dmesg.\n");
526
527         return 1;
528 }
529 late_initcall(check_early_ioremap_leak);
530
531 static void __init __iomem *
532 __early_ioremap(resource_size_t phys_addr, unsigned long size, pgprot_t prot)
533 {
534         unsigned long offset;
535         resource_size_t last_addr;
536         unsigned int nrpages;
537         enum fixed_addresses idx0, idx;
538         int i, slot;
539
540         WARN_ON(system_state != SYSTEM_BOOTING);
541
542         slot = -1;
543         for (i = 0; i < FIX_BTMAPS_SLOTS; i++) {
544                 if (!prev_map[i]) {
545                         slot = i;
546                         break;
547                 }
548         }
549
550         if (slot < 0) {
551                 printk(KERN_INFO "early_iomap(%08llx, %08lx) not found slot\n",
552                          (u64)phys_addr, size);
553                 WARN_ON(1);
554                 return NULL;
555         }
556
557         if (early_ioremap_debug) {
558                 printk(KERN_INFO "early_ioremap(%08llx, %08lx) [%d] => ",
559                        (u64)phys_addr, size, slot);
560                 dump_stack();
561         }
562
563         /* Don't allow wraparound or zero size */
564         last_addr = phys_addr + size - 1;
565         if (!size || last_addr < phys_addr) {
566                 WARN_ON(1);
567                 return NULL;
568         }
569
570         prev_size[slot] = size;
571         /*
572          * Mappings have to be page-aligned
573          */
574         offset = phys_addr & ~PAGE_MASK;
575         phys_addr &= PAGE_MASK;
576         size = PAGE_ALIGN(last_addr + 1) - phys_addr;
577
578         /*
579          * Mappings have to fit in the FIX_BTMAP area.
580          */
581         nrpages = size >> PAGE_SHIFT;
582         if (nrpages > NR_FIX_BTMAPS) {
583                 WARN_ON(1);
584                 return NULL;
585         }
586
587         /*
588          * Ok, go for it..
589          */
590         idx0 = FIX_BTMAP_BEGIN - NR_FIX_BTMAPS*slot;
591         idx = idx0;
592         while (nrpages > 0) {
593                 early_set_fixmap(idx, phys_addr, prot);
594                 phys_addr += PAGE_SIZE;
595                 --idx;
596                 --nrpages;
597         }
598         if (early_ioremap_debug)
599                 printk(KERN_CONT "%08lx + %08lx\n", offset, slot_virt[slot]);
600
601         prev_map[slot] = (void __iomem *)(offset + slot_virt[slot]);
602         return prev_map[slot];
603 }
604
605 /* Remap an IO device */
606 void __init __iomem *
607 early_ioremap(resource_size_t phys_addr, unsigned long size)
608 {
609         return __early_ioremap(phys_addr, size, PAGE_KERNEL_IO);
610 }
611
612 /* Remap memory */
613 void __init __iomem *
614 early_memremap(resource_size_t phys_addr, unsigned long size)
615 {
616         return __early_ioremap(phys_addr, size, PAGE_KERNEL);
617 }
618
619 void __init early_iounmap(void __iomem *addr, unsigned long size)
620 {
621         unsigned long virt_addr;
622         unsigned long offset;
623         unsigned int nrpages;
624         enum fixed_addresses idx;
625         int i, slot;
626
627         slot = -1;
628         for (i = 0; i < FIX_BTMAPS_SLOTS; i++) {
629                 if (prev_map[i] == addr) {
630                         slot = i;
631                         break;
632                 }
633         }
634
635         if (slot < 0) {
636                 printk(KERN_INFO "early_iounmap(%p, %08lx) not found slot\n",
637                          addr, size);
638                 WARN_ON(1);
639                 return;
640         }
641
642         if (prev_size[slot] != size) {
643                 printk(KERN_INFO "early_iounmap(%p, %08lx) [%d] size not consistent %08lx\n",
644                          addr, size, slot, prev_size[slot]);
645                 WARN_ON(1);
646                 return;
647         }
648
649         if (early_ioremap_debug) {
650                 printk(KERN_INFO "early_iounmap(%p, %08lx) [%d]\n", addr,
651                        size, slot);
652                 dump_stack();
653         }
654
655         virt_addr = (unsigned long)addr;
656         if (virt_addr < fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN)) {
657                 WARN_ON(1);
658                 return;
659         }
660         offset = virt_addr & ~PAGE_MASK;
661         nrpages = PAGE_ALIGN(offset + size - 1) >> PAGE_SHIFT;
662
663         idx = FIX_BTMAP_BEGIN - NR_FIX_BTMAPS*slot;
664         while (nrpages > 0) {
665                 early_clear_fixmap(idx);
666                 --idx;
667                 --nrpages;
668         }
669         prev_map[slot] = NULL;
670 }