41156c5370f74aaaab71d3e729a7f2af7004d515
[linux-3.10.git] / arch / arm / mm / init.c
1 /*
2  *  linux/arch/arm/mm/init.c
3  *
4  *  Copyright (C) 1995-2002 Russell King
5  *
6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
7  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
8  * published by the Free Software Foundation.
9  */
10 #include <linux/config.h>
11 #include <linux/kernel.h>
12 #include <linux/errno.h>
13 #include <linux/ptrace.h>
14 #include <linux/swap.h>
15 #include <linux/init.h>
16 #include <linux/bootmem.h>
17 #include <linux/mman.h>
18 #include <linux/nodemask.h>
19 #include <linux/initrd.h>
20
21 #include <asm/mach-types.h>
22 #include <asm/hardware.h>
23 #include <asm/setup.h>
24 #include <asm/tlb.h>
25
26 #include <asm/mach/arch.h>
27 #include <asm/mach/map.h>
28
29 #define TABLE_SIZE      (2 * PTRS_PER_PTE * sizeof(pte_t))
30
31 DEFINE_PER_CPU(struct mmu_gather, mmu_gathers);
32
33 extern pgd_t swapper_pg_dir[PTRS_PER_PGD];
34 extern void _stext, _text, _etext, __data_start, _end, __init_begin, __init_end;
35 extern unsigned long phys_initrd_start;
36 extern unsigned long phys_initrd_size;
37
38 /*
39  * The sole use of this is to pass memory configuration
40  * data from paging_init to mem_init.
41  */
42 static struct meminfo meminfo __initdata = { 0, };
43
44 /*
45  * empty_zero_page is a special page that is used for
46  * zero-initialized data and COW.
47  */
48 struct page *empty_zero_page;
49
50 void show_mem(void)
51 {
52         int free = 0, total = 0, reserved = 0;
53         int shared = 0, cached = 0, slab = 0, node;
54
55         printk("Mem-info:\n");
56         show_free_areas();
57         printk("Free swap:       %6ldkB\n", nr_swap_pages<<(PAGE_SHIFT-10));
58
59         for_each_online_node(node) {
60                 struct page *page, *end;
61
62                 page = NODE_MEM_MAP(node);
63                 end  = page + NODE_DATA(node)->node_spanned_pages;
64
65                 do {
66                         total++;
67                         if (PageReserved(page))
68                                 reserved++;
69                         else if (PageSwapCache(page))
70                                 cached++;
71                         else if (PageSlab(page))
72                                 slab++;
73                         else if (!page_count(page))
74                                 free++;
75                         else
76                                 shared += page_count(page) - 1;
77                         page++;
78                 } while (page < end);
79         }
80
81         printk("%d pages of RAM\n", total);
82         printk("%d free pages\n", free);
83         printk("%d reserved pages\n", reserved);
84         printk("%d slab pages\n", slab);
85         printk("%d pages shared\n", shared);
86         printk("%d pages swap cached\n", cached);
87 }
88
89 struct node_info {
90         unsigned int start;
91         unsigned int end;
92         int bootmap_pages;
93 };
94
95 #define O_PFN_DOWN(x)   ((x) >> PAGE_SHIFT)
96 #define V_PFN_DOWN(x)   O_PFN_DOWN(__pa(x))
97
98 #define O_PFN_UP(x)     (PAGE_ALIGN(x) >> PAGE_SHIFT)
99 #define V_PFN_UP(x)     O_PFN_UP(__pa(x))
100
101 #define PFN_SIZE(x)     ((x) >> PAGE_SHIFT)
102 #define PFN_RANGE(s,e)  PFN_SIZE(PAGE_ALIGN((unsigned long)(e)) - \
103                                 (((unsigned long)(s)) & PAGE_MASK))
104
105 /*
106  * FIXME: We really want to avoid allocating the bootmap bitmap
107  * over the top of the initrd.  Hopefully, this is located towards
108  * the start of a bank, so if we allocate the bootmap bitmap at
109  * the end, we won't clash.
110  */
111 static unsigned int __init
112 find_bootmap_pfn(int node, struct meminfo *mi, unsigned int bootmap_pages)
113 {
114         unsigned int start_pfn, bank, bootmap_pfn;
115
116         start_pfn   = V_PFN_UP(&_end);
117         bootmap_pfn = 0;
118
119         for (bank = 0; bank < mi->nr_banks; bank ++) {
120                 unsigned int start, end;
121
122                 if (mi->bank[bank].node != node)
123                         continue;
124
125                 start = O_PFN_UP(mi->bank[bank].start);
126                 end   = O_PFN_DOWN(mi->bank[bank].size +
127                                    mi->bank[bank].start);
128
129                 if (end < start_pfn)
130                         continue;
131
132                 if (start < start_pfn)
133                         start = start_pfn;
134
135                 if (end <= start)
136                         continue;
137
138                 if (end - start >= bootmap_pages) {
139                         bootmap_pfn = start;
140                         break;
141                 }
142         }
143
144         if (bootmap_pfn == 0)
145                 BUG();
146
147         return bootmap_pfn;
148 }
149
150 /*
151  * Scan the memory info structure and pull out:
152  *  - the end of memory
153  *  - the number of nodes
154  *  - the pfn range of each node
155  *  - the number of bootmem bitmap pages
156  */
157 static unsigned int __init
158 find_memend_and_nodes(struct meminfo *mi, struct node_info *np)
159 {
160         unsigned int i, bootmem_pages = 0, memend_pfn = 0;
161
162         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
163                 np[i].start = -1U;
164                 np[i].end = 0;
165                 np[i].bootmap_pages = 0;
166         }
167
168         for (i = 0; i < mi->nr_banks; i++) {
169                 unsigned long start, end;
170                 int node;
171
172                 if (mi->bank[i].size == 0) {
173                         /*
174                          * Mark this bank with an invalid node number
175                          */
176                         mi->bank[i].node = -1;
177                         continue;
178                 }
179
180                 node = mi->bank[i].node;
181
182                 /*
183                  * Make sure we haven't exceeded the maximum number of nodes
184                  * that we have in this configuration.  If we have, we're in
185                  * trouble.  (maybe we ought to limit, instead of bugging?)
186                  */
187                 if (node >= MAX_NUMNODES)
188                         BUG();
189                 node_set_online(node);
190
191                 /*
192                  * Get the start and end pfns for this bank
193                  */
194                 start = O_PFN_UP(mi->bank[i].start);
195                 end   = O_PFN_DOWN(mi->bank[i].start + mi->bank[i].size);
196
197                 if (np[node].start > start)
198                         np[node].start = start;
199
200                 if (np[node].end < end)
201                         np[node].end = end;
202
203                 if (memend_pfn < end)
204                         memend_pfn = end;
205         }
206
207         /*
208          * Calculate the number of pages we require to
209          * store the bootmem bitmaps.
210          */
211         for_each_online_node(i) {
212                 if (np[i].end == 0)
213                         continue;
214
215                 np[i].bootmap_pages = bootmem_bootmap_pages(np[i].end -
216                                                             np[i].start);
217                 bootmem_pages += np[i].bootmap_pages;
218         }
219
220         high_memory = __va(memend_pfn << PAGE_SHIFT);
221
222         /*
223          * This doesn't seem to be used by the Linux memory
224          * manager any more.  If we can get rid of it, we
225          * also get rid of some of the stuff above as well.
226          */
227         max_low_pfn = memend_pfn - O_PFN_DOWN(PHYS_OFFSET);
228         max_pfn = memend_pfn - O_PFN_DOWN(PHYS_OFFSET);
229
230         return bootmem_pages;
231 }
232
233 static int __init check_initrd(struct meminfo *mi)
234 {
235         int initrd_node = -2;
236 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
237         unsigned long end = phys_initrd_start + phys_initrd_size;
238
239         /*
240          * Make sure that the initrd is within a valid area of
241          * memory.
242          */
243         if (phys_initrd_size) {
244                 unsigned int i;
245
246                 initrd_node = -1;
247
248                 for (i = 0; i < mi->nr_banks; i++) {
249                         unsigned long bank_end;
250
251                         bank_end = mi->bank[i].start + mi->bank[i].size;
252
253                         if (mi->bank[i].start <= phys_initrd_start &&
254                             end <= bank_end)
255                                 initrd_node = mi->bank[i].node;
256                 }
257         }
258
259         if (initrd_node == -1) {
260                 printk(KERN_ERR "initrd (0x%08lx - 0x%08lx) extends beyond "
261                        "physical memory - disabling initrd\n",
262                        phys_initrd_start, end);
263                 phys_initrd_start = phys_initrd_size = 0;
264         }
265 #endif
266
267         return initrd_node;
268 }
269
270 /*
271  * Reserve the various regions of node 0
272  */
273 static __init void reserve_node_zero(unsigned int bootmap_pfn, unsigned int bootmap_pages)
274 {
275         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(0);
276         unsigned long res_size = 0;
277
278         /*
279          * Register the kernel text and data with bootmem.
280          * Note that this can only be in node 0.
281          */
282 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
283         reserve_bootmem_node(pgdat, __pa(&__data_start), &_end - &__data_start);
284 #else
285         reserve_bootmem_node(pgdat, __pa(&_stext), &_end - &_stext);
286 #endif
287
288         /*
289          * Reserve the page tables.  These are already in use,
290          * and can only be in node 0.
291          */
292         reserve_bootmem_node(pgdat, __pa(swapper_pg_dir),
293                              PTRS_PER_PGD * sizeof(pgd_t));
294
295         /*
296          * And don't forget to reserve the allocator bitmap,
297          * which will be freed later.
298          */
299         reserve_bootmem_node(pgdat, bootmap_pfn << PAGE_SHIFT,
300                              bootmap_pages << PAGE_SHIFT);
301
302         /*
303          * Hmm... This should go elsewhere, but we really really need to
304          * stop things allocating the low memory; ideally we need a better
305          * implementation of GFP_DMA which does not assume that DMA-able
306          * memory starts at zero.
307          */
308         if (machine_is_integrator() || machine_is_cintegrator())
309                 res_size = __pa(swapper_pg_dir) - PHYS_OFFSET;
310
311         /*
312          * These should likewise go elsewhere.  They pre-reserve the
313          * screen memory region at the start of main system memory.
314          */
315         if (machine_is_edb7211())
316                 res_size = 0x00020000;
317         if (machine_is_p720t())
318                 res_size = 0x00014000;
319
320 #ifdef CONFIG_SA1111
321         /*
322          * Because of the SA1111 DMA bug, we want to preserve our
323          * precious DMA-able memory...
324          */
325         res_size = __pa(swapper_pg_dir) - PHYS_OFFSET;
326 #endif
327         if (res_size)
328                 reserve_bootmem_node(pgdat, PHYS_OFFSET, res_size);
329 }
330
331 /*
332  * Register all available RAM in this node with the bootmem allocator.
333  */
334 static inline void free_bootmem_node_bank(int node, struct meminfo *mi)
335 {
336         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
337         int bank;
338
339         for (bank = 0; bank < mi->nr_banks; bank++)
340                 if (mi->bank[bank].node == node)
341                         free_bootmem_node(pgdat, mi->bank[bank].start,
342                                           mi->bank[bank].size);
343 }
344
345 /*
346  * Initialise the bootmem allocator for all nodes.  This is called
347  * early during the architecture specific initialisation.
348  */
349 static void __init bootmem_init(struct meminfo *mi)
350 {
351         struct node_info node_info[MAX_NUMNODES], *np = node_info;
352         unsigned int bootmap_pages, bootmap_pfn, map_pg;
353         int node, initrd_node;
354
355         bootmap_pages = find_memend_and_nodes(mi, np);
356         bootmap_pfn   = find_bootmap_pfn(0, mi, bootmap_pages);
357         initrd_node   = check_initrd(mi);
358
359         map_pg = bootmap_pfn;
360
361         /*
362          * Initialise the bootmem nodes.
363          *
364          * What we really want to do is:
365          *
366          *   unmap_all_regions_except_kernel();
367          *   for_each_node_in_reverse_order(node) {
368          *     map_node(node);
369          *     allocate_bootmem_map(node);
370          *     init_bootmem_node(node);
371          *     free_bootmem_node(node);
372          *   }
373          *
374          * but this is a 2.5-type change.  For now, we just set
375          * the nodes up in reverse order.
376          *
377          * (we could also do with rolling bootmem_init and paging_init
378          * into one generic "memory_init" type function).
379          */
380         np += num_online_nodes() - 1;
381         for (node = num_online_nodes() - 1; node >= 0; node--, np--) {
382                 /*
383                  * If there are no pages in this node, ignore it.
384                  * Note that node 0 must always have some pages.
385                  */
386                 if (np->end == 0 || !node_online(node)) {
387                         if (node == 0)
388                                 BUG();
389                         continue;
390                 }
391
392                 /*
393                  * Initialise the bootmem allocator.
394                  */
395                 init_bootmem_node(NODE_DATA(node), map_pg, np->start, np->end);
396                 free_bootmem_node_bank(node, mi);
397                 map_pg += np->bootmap_pages;
398
399                 /*
400                  * If this is node 0, we need to reserve some areas ASAP -
401                  * we may use bootmem on node 0 to setup the other nodes.
402                  */
403                 if (node == 0)
404                         reserve_node_zero(bootmap_pfn, bootmap_pages);
405         }
406
407
408 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
409         if (phys_initrd_size && initrd_node >= 0) {
410                 reserve_bootmem_node(NODE_DATA(initrd_node), phys_initrd_start,
411                                      phys_initrd_size);
412                 initrd_start = __phys_to_virt(phys_initrd_start);
413                 initrd_end = initrd_start + phys_initrd_size;
414         }
415 #endif
416
417         BUG_ON(map_pg != bootmap_pfn + bootmap_pages);
418 }
419
420 /*
421  * paging_init() sets up the page tables, initialises the zone memory
422  * maps, and sets up the zero page, bad page and bad page tables.
423  */
424 void __init paging_init(struct meminfo *mi, struct machine_desc *mdesc)
425 {
426         void *zero_page;
427         int node;
428
429         bootmem_init(mi);
430
431         memcpy(&meminfo, mi, sizeof(meminfo));
432
433         /*
434          * allocate the zero page.  Note that we count on this going ok.
435          */
436         zero_page = alloc_bootmem_low_pages(PAGE_SIZE);
437
438         /*
439          * initialise the page tables.
440          */
441         memtable_init(mi);
442         if (mdesc->map_io)
443                 mdesc->map_io();
444         flush_tlb_all();
445
446         /*
447          * initialise the zones within each node
448          */
449         for_each_online_node(node) {
450                 unsigned long zone_size[MAX_NR_ZONES];
451                 unsigned long zhole_size[MAX_NR_ZONES];
452                 struct bootmem_data *bdata;
453                 pg_data_t *pgdat;
454                 int i;
455
456                 /*
457                  * Initialise the zone size information.
458                  */
459                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
460                         zone_size[i]  = 0;
461                         zhole_size[i] = 0;
462                 }
463
464                 pgdat = NODE_DATA(node);
465                 bdata = pgdat->bdata;
466
467                 /*
468                  * The size of this node has already been determined.
469                  * If we need to do anything fancy with the allocation
470                  * of this memory to the zones, now is the time to do
471                  * it.
472                  */
473                 zone_size[0] = bdata->node_low_pfn -
474                                 (bdata->node_boot_start >> PAGE_SHIFT);
475
476                 /*
477                  * If this zone has zero size, skip it.
478                  */
479                 if (!zone_size[0])
480                         continue;
481
482                 /*
483                  * For each bank in this node, calculate the size of the
484                  * holes.  holes = node_size - sum(bank_sizes_in_node)
485                  */
486                 zhole_size[0] = zone_size[0];
487                 for (i = 0; i < mi->nr_banks; i++) {
488                         if (mi->bank[i].node != node)
489                                 continue;
490
491                         zhole_size[0] -= mi->bank[i].size >> PAGE_SHIFT;
492                 }
493
494                 /*
495                  * Adjust the sizes according to any special
496                  * requirements for this machine type.
497                  */
498                 arch_adjust_zones(node, zone_size, zhole_size);
499
500                 free_area_init_node(node, pgdat, zone_size,
501                                 bdata->node_boot_start >> PAGE_SHIFT, zhole_size);
502         }
503
504         /*
505          * finish off the bad pages once
506          * the mem_map is initialised
507          */
508         memzero(zero_page, PAGE_SIZE);
509         empty_zero_page = virt_to_page(zero_page);
510         flush_dcache_page(empty_zero_page);
511 }
512
513 static inline void free_area(unsigned long addr, unsigned long end, char *s)
514 {
515         unsigned int size = (end - addr) >> 10;
516
517         for (; addr < end; addr += PAGE_SIZE) {
518                 struct page *page = virt_to_page(addr);
519                 ClearPageReserved(page);
520                 set_page_count(page, 1);
521                 free_page(addr);
522                 totalram_pages++;
523         }
524
525         if (size && s)
526                 printk(KERN_INFO "Freeing %s memory: %dK\n", s, size);
527 }
528
529 /*
530  * mem_init() marks the free areas in the mem_map and tells us how much
531  * memory is free.  This is done after various parts of the system have
532  * claimed their memory after the kernel image.
533  */
534 void __init mem_init(void)
535 {
536         unsigned int codepages, datapages, initpages;
537         int i, node;
538
539         codepages = &_etext - &_text;
540         datapages = &_end - &__data_start;
541         initpages = &__init_end - &__init_begin;
542
543 #ifndef CONFIG_DISCONTIGMEM
544         max_mapnr   = virt_to_page(high_memory) - mem_map;
545 #endif
546
547         /*
548          * We may have non-contiguous memory.
549          */
550         if (meminfo.nr_banks != 1)
551                 create_memmap_holes(&meminfo);
552
553         /* this will put all unused low memory onto the freelists */
554         for_each_online_node(node) {
555                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
556
557                 if (pgdat->node_spanned_pages != 0)
558                         totalram_pages += free_all_bootmem_node(pgdat);
559         }
560
561 #ifdef CONFIG_SA1111
562         /* now that our DMA memory is actually so designated, we can free it */
563         free_area(PAGE_OFFSET, (unsigned long)swapper_pg_dir, NULL);
564 #endif
565
566         /*
567          * Since our memory may not be contiguous, calculate the
568          * real number of pages we have in this system
569          */
570         printk(KERN_INFO "Memory:");
571
572         num_physpages = 0;
573         for (i = 0; i < meminfo.nr_banks; i++) {
574                 num_physpages += meminfo.bank[i].size >> PAGE_SHIFT;
575                 printk(" %ldMB", meminfo.bank[i].size >> 20);
576         }
577
578         printk(" = %luMB total\n", num_physpages >> (20 - PAGE_SHIFT));
579         printk(KERN_NOTICE "Memory: %luKB available (%dK code, "
580                 "%dK data, %dK init)\n",
581                 (unsigned long) nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10),
582                 codepages >> 10, datapages >> 10, initpages >> 10);
583
584         if (PAGE_SIZE >= 16384 && num_physpages <= 128) {
585                 extern int sysctl_overcommit_memory;
586                 /*
587                  * On a machine this small we won't get
588                  * anywhere without overcommit, so turn
589                  * it on by default.
590                  */
591                 sysctl_overcommit_memory = OVERCOMMIT_ALWAYS;
592         }
593 }
594
595 void free_initmem(void)
596 {
597         if (!machine_is_integrator() && !machine_is_cintegrator()) {
598                 free_area((unsigned long)(&__init_begin),
599                           (unsigned long)(&__init_end),
600                           "init");
601         }
602 }
603
604 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
605
606 static int keep_initrd;
607
608 void free_initrd_mem(unsigned long start, unsigned long end)
609 {
610         if (!keep_initrd)
611                 free_area(start, end, "initrd");
612 }
613
614 static int __init keepinitrd_setup(char *__unused)
615 {
616         keep_initrd = 1;
617         return 1;
618 }
619
620 __setup("keepinitrd", keepinitrd_setup);
621 #endif