Merge branch 'master' into export-slabh
[kernel.git] / arch / x86 / mm / init.c
1 #include <linux/gfp.h>
2 #include <linux/initrd.h>
3 #include <linux/ioport.h>
4 #include <linux/swap.h>
5
6 #include <asm/cacheflush.h>
7 #include <asm/e820.h>
8 #include <asm/init.h>
9 #include <asm/page.h>
10 #include <asm/page_types.h>
11 #include <asm/sections.h>
12 #include <asm/setup.h>
13 #include <asm/system.h>
14 #include <asm/tlbflush.h>
15 #include <asm/tlb.h>
16 #include <asm/proto.h>
17
18 DEFINE_PER_CPU(struct mmu_gather, mmu_gathers);
19
20 unsigned long __initdata e820_table_start;
21 unsigned long __meminitdata e820_table_end;
22 unsigned long __meminitdata e820_table_top;
23
24 int after_bootmem;
25
26 int direct_gbpages
27 #ifdef CONFIG_DIRECT_GBPAGES
28                                 = 1
29 #endif
30 ;
31
32 static void __init find_early_table_space(unsigned long end, int use_pse,
33                                           int use_gbpages)
34 {
35         unsigned long puds, pmds, ptes, tables, start;
36
37         puds = (end + PUD_SIZE - 1) >> PUD_SHIFT;
38         tables = roundup(puds * sizeof(pud_t), PAGE_SIZE);
39
40         if (use_gbpages) {
41                 unsigned long extra;
42
43                 extra = end - ((end>>PUD_SHIFT) << PUD_SHIFT);
44                 pmds = (extra + PMD_SIZE - 1) >> PMD_SHIFT;
45         } else
46                 pmds = (end + PMD_SIZE - 1) >> PMD_SHIFT;
47
48         tables += roundup(pmds * sizeof(pmd_t), PAGE_SIZE);
49
50         if (use_pse) {
51                 unsigned long extra;
52
53                 extra = end - ((end>>PMD_SHIFT) << PMD_SHIFT);
54 #ifdef CONFIG_X86_32
55                 extra += PMD_SIZE;
56 #endif
57                 ptes = (extra + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
58         } else
59                 ptes = (end + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
60
61         tables += roundup(ptes * sizeof(pte_t), PAGE_SIZE);
62
63 #ifdef CONFIG_X86_32
64         /* for fixmap */
65         tables += roundup(__end_of_fixed_addresses * sizeof(pte_t), PAGE_SIZE);
66 #endif
67
68         /*
69          * RED-PEN putting page tables only on node 0 could
70          * cause a hotspot and fill up ZONE_DMA. The page tables
71          * need roughly 0.5KB per GB.
72          */
73 #ifdef CONFIG_X86_32
74         start = 0x7000;
75 #else
76         start = 0x8000;
77 #endif
78         e820_table_start = find_e820_area(start, max_pfn_mapped<<PAGE_SHIFT,
79                                         tables, PAGE_SIZE);
80         if (e820_table_start == -1UL)
81                 panic("Cannot find space for the kernel page tables");
82
83         e820_table_start >>= PAGE_SHIFT;
84         e820_table_end = e820_table_start;
85         e820_table_top = e820_table_start + (tables >> PAGE_SHIFT);
86
87         printk(KERN_DEBUG "kernel direct mapping tables up to %lx @ %lx-%lx\n",
88                 end, e820_table_start << PAGE_SHIFT, e820_table_top << PAGE_SHIFT);
89 }
90
91 struct map_range {
92         unsigned long start;
93         unsigned long end;
94         unsigned page_size_mask;
95 };
96
97 #ifdef CONFIG_X86_32
98 #define NR_RANGE_MR 3
99 #else /* CONFIG_X86_64 */
100 #define NR_RANGE_MR 5
101 #endif
102
103 static int __meminit save_mr(struct map_range *mr, int nr_range,
104                              unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
105                              unsigned long page_size_mask)
106 {
107         if (start_pfn < end_pfn) {
108                 if (nr_range >= NR_RANGE_MR)
109                         panic("run out of range for init_memory_mapping\n");
110                 mr[nr_range].start = start_pfn<<PAGE_SHIFT;
111                 mr[nr_range].end   = end_pfn<<PAGE_SHIFT;
112                 mr[nr_range].page_size_mask = page_size_mask;
113                 nr_range++;
114         }
115
116         return nr_range;
117 }
118
119 /*
120  * Setup the direct mapping of the physical memory at PAGE_OFFSET.
121  * This runs before bootmem is initialized and gets pages directly from
122  * the physical memory. To access them they are temporarily mapped.
123  */
124 unsigned long __init_refok init_memory_mapping(unsigned long start,
125                                                unsigned long end)
126 {
127         unsigned long page_size_mask = 0;
128         unsigned long start_pfn, end_pfn;
129         unsigned long ret = 0;
130         unsigned long pos;
131
132         struct map_range mr[NR_RANGE_MR];
133         int nr_range, i;
134         int use_pse, use_gbpages;
135
136         printk(KERN_INFO "init_memory_mapping: %016lx-%016lx\n", start, end);
137
138 #if defined(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC) || defined(CONFIG_KMEMCHECK)
139         /*
140          * For CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC, identity mapping will use small pages.
141          * This will simplify cpa(), which otherwise needs to support splitting
142          * large pages into small in interrupt context, etc.
143          */
144         use_pse = use_gbpages = 0;
145 #else
146         use_pse = cpu_has_pse;
147         use_gbpages = direct_gbpages;
148 #endif
149
150         /* Enable PSE if available */
151         if (cpu_has_pse)
152                 set_in_cr4(X86_CR4_PSE);
153
154         /* Enable PGE if available */
155         if (cpu_has_pge) {
156                 set_in_cr4(X86_CR4_PGE);
157                 __supported_pte_mask |= _PAGE_GLOBAL;
158         }
159
160         if (use_gbpages)
161                 page_size_mask |= 1 << PG_LEVEL_1G;
162         if (use_pse)
163                 page_size_mask |= 1 << PG_LEVEL_2M;
164
165         memset(mr, 0, sizeof(mr));
166         nr_range = 0;
167
168         /* head if not big page alignment ? */
169         start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
170         pos = start_pfn << PAGE_SHIFT;
171 #ifdef CONFIG_X86_32
172         /*
173          * Don't use a large page for the first 2/4MB of memory
174          * because there are often fixed size MTRRs in there
175          * and overlapping MTRRs into large pages can cause
176          * slowdowns.
177          */
178         if (pos == 0)
179                 end_pfn = 1<<(PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
180         else
181                 end_pfn = ((pos + (PMD_SIZE - 1))>>PMD_SHIFT)
182                                  << (PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
183 #else /* CONFIG_X86_64 */
184         end_pfn = ((pos + (PMD_SIZE - 1)) >> PMD_SHIFT)
185                         << (PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
186 #endif
187         if (end_pfn > (end >> PAGE_SHIFT))
188                 end_pfn = end >> PAGE_SHIFT;
189         if (start_pfn < end_pfn) {
190                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn, 0);
191                 pos = end_pfn << PAGE_SHIFT;
192         }
193
194         /* big page (2M) range */
195         start_pfn = ((pos + (PMD_SIZE - 1))>>PMD_SHIFT)
196                          << (PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
197 #ifdef CONFIG_X86_32
198         end_pfn = (end>>PMD_SHIFT) << (PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
199 #else /* CONFIG_X86_64 */
200         end_pfn = ((pos + (PUD_SIZE - 1))>>PUD_SHIFT)
201                          << (PUD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
202         if (end_pfn > ((end>>PMD_SHIFT)<<(PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT)))
203                 end_pfn = ((end>>PMD_SHIFT)<<(PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT));
204 #endif
205
206         if (start_pfn < end_pfn) {
207                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn,
208                                 page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M));
209                 pos = end_pfn << PAGE_SHIFT;
210         }
211
212 #ifdef CONFIG_X86_64
213         /* big page (1G) range */
214         start_pfn = ((pos + (PUD_SIZE - 1))>>PUD_SHIFT)
215                          << (PUD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
216         end_pfn = (end >> PUD_SHIFT) << (PUD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
217         if (start_pfn < end_pfn) {
218                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn,
219                                 page_size_mask &
220                                  ((1<<PG_LEVEL_2M)|(1<<PG_LEVEL_1G)));
221                 pos = end_pfn << PAGE_SHIFT;
222         }
223
224         /* tail is not big page (1G) alignment */
225         start_pfn = ((pos + (PMD_SIZE - 1))>>PMD_SHIFT)
226                          << (PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
227         end_pfn = (end >> PMD_SHIFT) << (PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
228         if (start_pfn < end_pfn) {
229                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn,
230                                 page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M));
231                 pos = end_pfn << PAGE_SHIFT;
232         }
233 #endif
234
235         /* tail is not big page (2M) alignment */
236         start_pfn = pos>>PAGE_SHIFT;
237         end_pfn = end>>PAGE_SHIFT;
238         nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn, 0);
239
240         /* try to merge same page size and continuous */
241         for (i = 0; nr_range > 1 && i < nr_range - 1; i++) {
242                 unsigned long old_start;
243                 if (mr[i].end != mr[i+1].start ||
244                     mr[i].page_size_mask != mr[i+1].page_size_mask)
245                         continue;
246                 /* move it */
247                 old_start = mr[i].start;
248                 memmove(&mr[i], &mr[i+1],
249                         (nr_range - 1 - i) * sizeof(struct map_range));
250                 mr[i--].start = old_start;
251                 nr_range--;
252         }
253
254         for (i = 0; i < nr_range; i++)
255                 printk(KERN_DEBUG " %010lx - %010lx page %s\n",
256                                 mr[i].start, mr[i].end,
257                         (mr[i].page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_1G))?"1G":(
258                          (mr[i].page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M))?"2M":"4k"));
259
260         /*
261          * Find space for the kernel direct mapping tables.
262          *
263          * Later we should allocate these tables in the local node of the
264          * memory mapped. Unfortunately this is done currently before the
265          * nodes are discovered.
266          */
267         if (!after_bootmem)
268                 find_early_table_space(end, use_pse, use_gbpages);
269
270         for (i = 0; i < nr_range; i++)
271                 ret = kernel_physical_mapping_init(mr[i].start, mr[i].end,
272                                                    mr[i].page_size_mask);
273
274 #ifdef CONFIG_X86_32
275         early_ioremap_page_table_range_init();
276
277         load_cr3(swapper_pg_dir);
278 #endif
279
280 #ifdef CONFIG_X86_64
281         if (!after_bootmem && !start) {
282                 pud_t *pud;
283                 pmd_t *pmd;
284
285                 mmu_cr4_features = read_cr4();
286
287                 /*
288                  * _brk_end cannot change anymore, but it and _end may be
289                  * located on different 2M pages. cleanup_highmap(), however,
290                  * can only consider _end when it runs, so destroy any
291                  * mappings beyond _brk_end here.
292                  */
293                 pud = pud_offset(pgd_offset_k(_brk_end), _brk_end);
294                 pmd = pmd_offset(pud, _brk_end - 1);
295                 while (++pmd <= pmd_offset(pud, (unsigned long)_end - 1))
296                         pmd_clear(pmd);
297         }
298 #endif
299         __flush_tlb_all();
300
301         if (!after_bootmem && e820_table_end > e820_table_start)
302                 reserve_early(e820_table_start << PAGE_SHIFT,
303                                  e820_table_end << PAGE_SHIFT, "PGTABLE");
304
305         if (!after_bootmem)
306                 early_memtest(start, end);
307
308         return ret >> PAGE_SHIFT;
309 }
310
311
312 /*
313  * devmem_is_allowed() checks to see if /dev/mem access to a certain address
314  * is valid. The argument is a physical page number.
315  *
316  *
317  * On x86, access has to be given to the first megabyte of ram because that area
318  * contains bios code and data regions used by X and dosemu and similar apps.
319  * Access has to be given to non-kernel-ram areas as well, these contain the PCI
320  * mmio resources as well as potential bios/acpi data regions.
321  */
322 int devmem_is_allowed(unsigned long pagenr)
323 {
324         if (pagenr <= 256)
325                 return 1;
326         if (iomem_is_exclusive(pagenr << PAGE_SHIFT))
327                 return 0;
328         if (!page_is_ram(pagenr))
329                 return 1;
330         return 0;
331 }
332
333 void free_init_pages(char *what, unsigned long begin, unsigned long end)
334 {
335         unsigned long addr;
336         unsigned long begin_aligned, end_aligned;
337
338         /* Make sure boundaries are page aligned */
339         begin_aligned = PAGE_ALIGN(begin);
340         end_aligned   = end & PAGE_MASK;
341
342         if (WARN_ON(begin_aligned != begin || end_aligned != end)) {
343                 begin = begin_aligned;
344                 end   = end_aligned;
345         }
346
347         if (begin >= end)
348                 return;
349
350         addr = begin;
351
352         /*
353          * If debugging page accesses then do not free this memory but
354          * mark them not present - any buggy init-section access will
355          * create a kernel page fault:
356          */
357 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
358         printk(KERN_INFO "debug: unmapping init memory %08lx..%08lx\n",
359                 begin, end);
360         set_memory_np(begin, (end - begin) >> PAGE_SHIFT);
361 #else
362         /*
363          * We just marked the kernel text read only above, now that
364          * we are going to free part of that, we need to make that
365          * writeable first.
366          */
367         set_memory_rw(begin, (end - begin) >> PAGE_SHIFT);
368
369         printk(KERN_INFO "Freeing %s: %luk freed\n", what, (end - begin) >> 10);
370
371         for (; addr < end; addr += PAGE_SIZE) {
372                 ClearPageReserved(virt_to_page(addr));
373                 init_page_count(virt_to_page(addr));
374                 memset((void *)addr, POISON_FREE_INITMEM, PAGE_SIZE);
375                 free_page(addr);
376                 totalram_pages++;
377         }
378 #endif
379 }
380
381 void free_initmem(void)
382 {
383         free_init_pages("unused kernel memory",
384                         (unsigned long)(&__init_begin),
385                         (unsigned long)(&__init_end));
386 }
387
388 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
389 void free_initrd_mem(unsigned long start, unsigned long end)
390 {
391         /*
392          * end could be not aligned, and We can not align that,
393          * decompresser could be confused by aligned initrd_end
394          * We already reserve the end partial page before in
395          *   - i386_start_kernel()
396          *   - x86_64_start_kernel()
397          *   - relocate_initrd()
398          * So here We can do PAGE_ALIGN() safely to get partial page to be freed
399          */
400         free_init_pages("initrd memory", start, PAGE_ALIGN(end));
401 }
402 #endif