[PATCH] arm: add comment about max_low_pfn/max_pfn
[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          * Note: max_low_pfn and max_pfn reflect the number
228          * of _pages_ in the system, not the maximum PFN.
229          */
230         max_low_pfn = memend_pfn - O_PFN_DOWN(PHYS_OFFSET);
231         max_pfn = memend_pfn - O_PFN_DOWN(PHYS_OFFSET);
232
233         return bootmem_pages;
234 }
235
236 static int __init check_initrd(struct meminfo *mi)
237 {
238         int initrd_node = -2;
239 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
240         unsigned long end = phys_initrd_start + phys_initrd_size;
241
242         /*
243          * Make sure that the initrd is within a valid area of
244          * memory.
245          */
246         if (phys_initrd_size) {
247                 unsigned int i;
248
249                 initrd_node = -1;
250
251                 for (i = 0; i < mi->nr_banks; i++) {
252                         unsigned long bank_end;
253
254                         bank_end = mi->bank[i].start + mi->bank[i].size;
255
256                         if (mi->bank[i].start <= phys_initrd_start &&
257                             end <= bank_end)
258                                 initrd_node = mi->bank[i].node;
259                 }
260         }
261
262         if (initrd_node == -1) {
263                 printk(KERN_ERR "initrd (0x%08lx - 0x%08lx) extends beyond "
264                        "physical memory - disabling initrd\n",
265                        phys_initrd_start, end);
266                 phys_initrd_start = phys_initrd_size = 0;
267         }
268 #endif
269
270         return initrd_node;
271 }
272
273 /*
274  * Reserve the various regions of node 0
275  */
276 static __init void reserve_node_zero(unsigned int bootmap_pfn, unsigned int bootmap_pages)
277 {
278         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(0);
279         unsigned long res_size = 0;
280
281         /*
282          * Register the kernel text and data with bootmem.
283          * Note that this can only be in node 0.
284          */
285 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
286         reserve_bootmem_node(pgdat, __pa(&__data_start), &_end - &__data_start);
287 #else
288         reserve_bootmem_node(pgdat, __pa(&_stext), &_end - &_stext);
289 #endif
290
291         /*
292          * Reserve the page tables.  These are already in use,
293          * and can only be in node 0.
294          */
295         reserve_bootmem_node(pgdat, __pa(swapper_pg_dir),
296                              PTRS_PER_PGD * sizeof(pgd_t));
297
298         /*
299          * And don't forget to reserve the allocator bitmap,
300          * which will be freed later.
301          */
302         reserve_bootmem_node(pgdat, bootmap_pfn << PAGE_SHIFT,
303                              bootmap_pages << PAGE_SHIFT);
304
305         /*
306          * Hmm... This should go elsewhere, but we really really need to
307          * stop things allocating the low memory; ideally we need a better
308          * implementation of GFP_DMA which does not assume that DMA-able
309          * memory starts at zero.
310          */
311         if (machine_is_integrator() || machine_is_cintegrator())
312                 res_size = __pa(swapper_pg_dir) - PHYS_OFFSET;
313
314         /*
315          * These should likewise go elsewhere.  They pre-reserve the
316          * screen memory region at the start of main system memory.
317          */
318         if (machine_is_edb7211())
319                 res_size = 0x00020000;
320         if (machine_is_p720t())
321                 res_size = 0x00014000;
322
323 #ifdef CONFIG_SA1111
324         /*
325          * Because of the SA1111 DMA bug, we want to preserve our
326          * precious DMA-able memory...
327          */
328         res_size = __pa(swapper_pg_dir) - PHYS_OFFSET;
329 #endif
330         if (res_size)
331                 reserve_bootmem_node(pgdat, PHYS_OFFSET, res_size);
332 }
333
334 /*
335  * Register all available RAM in this node with the bootmem allocator.
336  */
337 static inline void free_bootmem_node_bank(int node, struct meminfo *mi)
338 {
339         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
340         int bank;
341
342         for (bank = 0; bank < mi->nr_banks; bank++)
343                 if (mi->bank[bank].node == node)
344                         free_bootmem_node(pgdat, mi->bank[bank].start,
345                                           mi->bank[bank].size);
346 }
347
348 /*
349  * Initialise the bootmem allocator for all nodes.  This is called
350  * early during the architecture specific initialisation.
351  */
352 static void __init bootmem_init(struct meminfo *mi)
353 {
354         struct node_info node_info[MAX_NUMNODES], *np = node_info;
355         unsigned int bootmap_pages, bootmap_pfn, map_pg;
356         int node, initrd_node;
357
358         bootmap_pages = find_memend_and_nodes(mi, np);
359         bootmap_pfn   = find_bootmap_pfn(0, mi, bootmap_pages);
360         initrd_node   = check_initrd(mi);
361
362         map_pg = bootmap_pfn;
363
364         /*
365          * Initialise the bootmem nodes.
366          *
367          * What we really want to do is:
368          *
369          *   unmap_all_regions_except_kernel();
370          *   for_each_node_in_reverse_order(node) {
371          *     map_node(node);
372          *     allocate_bootmem_map(node);
373          *     init_bootmem_node(node);
374          *     free_bootmem_node(node);
375          *   }
376          *
377          * but this is a 2.5-type change.  For now, we just set
378          * the nodes up in reverse order.
379          *
380          * (we could also do with rolling bootmem_init and paging_init
381          * into one generic "memory_init" type function).
382          */
383         np += num_online_nodes() - 1;
384         for (node = num_online_nodes() - 1; node >= 0; node--, np--) {
385                 /*
386                  * If there are no pages in this node, ignore it.
387                  * Note that node 0 must always have some pages.
388                  */
389                 if (np->end == 0 || !node_online(node)) {
390                         if (node == 0)
391                                 BUG();
392                         continue;
393                 }
394
395                 /*
396                  * Initialise the bootmem allocator.
397                  */
398                 init_bootmem_node(NODE_DATA(node), map_pg, np->start, np->end);
399                 free_bootmem_node_bank(node, mi);
400                 map_pg += np->bootmap_pages;
401
402                 /*
403                  * If this is node 0, we need to reserve some areas ASAP -
404                  * we may use bootmem on node 0 to setup the other nodes.
405                  */
406                 if (node == 0)
407                         reserve_node_zero(bootmap_pfn, bootmap_pages);
408         }
409
410
411 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
412         if (phys_initrd_size && initrd_node >= 0) {
413                 reserve_bootmem_node(NODE_DATA(initrd_node), phys_initrd_start,
414                                      phys_initrd_size);
415                 initrd_start = __phys_to_virt(phys_initrd_start);
416                 initrd_end = initrd_start + phys_initrd_size;
417         }
418 #endif
419
420         BUG_ON(map_pg != bootmap_pfn + bootmap_pages);
421 }
422
423 /*
424  * paging_init() sets up the page tables, initialises the zone memory
425  * maps, and sets up the zero page, bad page and bad page tables.
426  */
427 void __init paging_init(struct meminfo *mi, struct machine_desc *mdesc)
428 {
429         void *zero_page;
430         int node;
431
432         bootmem_init(mi);
433
434         memcpy(&meminfo, mi, sizeof(meminfo));
435
436         /*
437          * allocate the zero page.  Note that we count on this going ok.
438          */
439         zero_page = alloc_bootmem_low_pages(PAGE_SIZE);
440
441         /*
442          * initialise the page tables.
443          */
444         memtable_init(mi);
445         if (mdesc->map_io)
446                 mdesc->map_io();
447         flush_tlb_all();
448
449         /*
450          * initialise the zones within each node
451          */
452         for_each_online_node(node) {
453                 unsigned long zone_size[MAX_NR_ZONES];
454                 unsigned long zhole_size[MAX_NR_ZONES];
455                 struct bootmem_data *bdata;
456                 pg_data_t *pgdat;
457                 int i;
458
459                 /*
460                  * Initialise the zone size information.
461                  */
462                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
463                         zone_size[i]  = 0;
464                         zhole_size[i] = 0;
465                 }
466
467                 pgdat = NODE_DATA(node);
468                 bdata = pgdat->bdata;
469
470                 /*
471                  * The size of this node has already been determined.
472                  * If we need to do anything fancy with the allocation
473                  * of this memory to the zones, now is the time to do
474                  * it.
475                  */
476                 zone_size[0] = bdata->node_low_pfn -
477                                 (bdata->node_boot_start >> PAGE_SHIFT);
478
479                 /*
480                  * If this zone has zero size, skip it.
481                  */
482                 if (!zone_size[0])
483                         continue;
484
485                 /*
486                  * For each bank in this node, calculate the size of the
487                  * holes.  holes = node_size - sum(bank_sizes_in_node)
488                  */
489                 zhole_size[0] = zone_size[0];
490                 for (i = 0; i < mi->nr_banks; i++) {
491                         if (mi->bank[i].node != node)
492                                 continue;
493
494                         zhole_size[0] -= mi->bank[i].size >> PAGE_SHIFT;
495                 }
496
497                 /*
498                  * Adjust the sizes according to any special
499                  * requirements for this machine type.
500                  */
501                 arch_adjust_zones(node, zone_size, zhole_size);
502
503                 free_area_init_node(node, pgdat, zone_size,
504                                 bdata->node_boot_start >> PAGE_SHIFT, zhole_size);
505         }
506
507         /*
508          * finish off the bad pages once
509          * the mem_map is initialised
510          */
511         memzero(zero_page, PAGE_SIZE);
512         empty_zero_page = virt_to_page(zero_page);
513         flush_dcache_page(empty_zero_page);
514 }
515
516 static inline void free_area(unsigned long addr, unsigned long end, char *s)
517 {
518         unsigned int size = (end - addr) >> 10;
519
520         for (; addr < end; addr += PAGE_SIZE) {
521                 struct page *page = virt_to_page(addr);
522                 ClearPageReserved(page);
523                 set_page_count(page, 1);
524                 free_page(addr);
525                 totalram_pages++;
526         }
527
528         if (size && s)
529                 printk(KERN_INFO "Freeing %s memory: %dK\n", s, size);
530 }
531
532 /*
533  * mem_init() marks the free areas in the mem_map and tells us how much
534  * memory is free.  This is done after various parts of the system have
535  * claimed their memory after the kernel image.
536  */
537 void __init mem_init(void)
538 {
539         unsigned int codepages, datapages, initpages;
540         int i, node;
541
542         codepages = &_etext - &_text;
543         datapages = &_end - &__data_start;
544         initpages = &__init_end - &__init_begin;
545
546 #ifndef CONFIG_DISCONTIGMEM
547         max_mapnr   = virt_to_page(high_memory) - mem_map;
548 #endif
549
550         /*
551          * We may have non-contiguous memory.
552          */
553         if (meminfo.nr_banks != 1)
554                 create_memmap_holes(&meminfo);
555
556         /* this will put all unused low memory onto the freelists */
557         for_each_online_node(node) {
558                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
559
560                 if (pgdat->node_spanned_pages != 0)
561                         totalram_pages += free_all_bootmem_node(pgdat);
562         }
563
564 #ifdef CONFIG_SA1111
565         /* now that our DMA memory is actually so designated, we can free it */
566         free_area(PAGE_OFFSET, (unsigned long)swapper_pg_dir, NULL);
567 #endif
568
569         /*
570          * Since our memory may not be contiguous, calculate the
571          * real number of pages we have in this system
572          */
573         printk(KERN_INFO "Memory:");
574
575         num_physpages = 0;
576         for (i = 0; i < meminfo.nr_banks; i++) {
577                 num_physpages += meminfo.bank[i].size >> PAGE_SHIFT;
578                 printk(" %ldMB", meminfo.bank[i].size >> 20);
579         }
580
581         printk(" = %luMB total\n", num_physpages >> (20 - PAGE_SHIFT));
582         printk(KERN_NOTICE "Memory: %luKB available (%dK code, "
583                 "%dK data, %dK init)\n",
584                 (unsigned long) nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10),
585                 codepages >> 10, datapages >> 10, initpages >> 10);
586
587         if (PAGE_SIZE >= 16384 && num_physpages <= 128) {
588                 extern int sysctl_overcommit_memory;
589                 /*
590                  * On a machine this small we won't get
591                  * anywhere without overcommit, so turn
592                  * it on by default.
593                  */
594                 sysctl_overcommit_memory = OVERCOMMIT_ALWAYS;
595         }
596 }
597
598 void free_initmem(void)
599 {
600         if (!machine_is_integrator() && !machine_is_cintegrator()) {
601                 free_area((unsigned long)(&__init_begin),
602                           (unsigned long)(&__init_end),
603                           "init");
604         }
605 }
606
607 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
608
609 static int keep_initrd;
610
611 void free_initrd_mem(unsigned long start, unsigned long end)
612 {
613         if (!keep_initrd)
614                 free_area(start, end, "initrd");
615 }
616
617 static int __init keepinitrd_setup(char *__unused)
618 {
619         keep_initrd = 1;
620         return 1;
621 }
622
623 __setup("keepinitrd", keepinitrd_setup);
624 #endif