arch/x86/kernel/e820_64.c

   1 /*
   2  * Handle the memory map.
   3  * The functions here do the job until bootmem takes over.
   4  *
   5  *  Getting sanitize_e820_map() in sync with i386 version by applying change:
   6  *  -  Provisions for empty E820 memory regions (reported by certain BIOSes).
   7  *     Alex Achenbach <xela@slit.de>, December 2002.
   8  *  Venkatesh Pallipadi <venkatesh.pallipadi@intel.com>
   9  *
  10  */
  11 #include <linux/kernel.h>
  12 #include <linux/types.h>
  13 #include <linux/init.h>
  14 #include <linux/bootmem.h>
  15 #include <linux/ioport.h>
  16 #include <linux/string.h>
  17 #include <linux/kexec.h>
  18 #include <linux/module.h>
  19 #include <linux/mm.h>
  20 #include <linux/suspend.h>
  21 #include <linux/pfn.h>
  22
  23 #include <asm/pgtable.h>
  24 #include <asm/page.h>
  25 #include <asm/e820.h>
  26 #include <asm/proto.h>
  27 #include <asm/setup.h>
  28 #include <asm/sections.h>
  29 #include <asm/kdebug.h>
  30 #include <asm/trampoline.h>
  31
  32 /*
  33  * PFN of last memory page.
  34  */
  35 unsigned long end_pfn;
  36
  37 /*
  38  * end_pfn only includes RAM, while max_pfn_mapped includes all e820 entries.
  39  * The direct mapping extends to max_pfn_mapped, so that we can directly access
  40  * apertures, ACPI and other tables without having to play with fixmaps.
  41  */
  42 unsigned long max_pfn_mapped;
  43
  44 /*
  45  * Last pfn which the user wants to use.
  46  */
  47 static unsigned long __initdata end_user_pfn = MAXMEM>>PAGE_SHIFT;
  48
  49 /*
  50  * Early reserved memory areas.
  51  */
  52 #define MAX_EARLY_RES 20
  53
  54 struct early_res {
  55         unsigned long start, end;
  56         char name[16];
  57 };
  58 static struct early_res early_res[MAX_EARLY_RES] __initdata = {
  59         { 0, PAGE_SIZE, "BIOS data page" },                     /* BIOS data page */
  60 #ifdef CONFIG_X86_TRAMPOLINE
  61         { TRAMPOLINE_BASE, TRAMPOLINE_BASE + 2 * PAGE_SIZE, "TRAMPOLINE" },
  62 #endif
  63         {}
  64 };
  65
  66 void __init reserve_early(unsigned long start, unsigned long end, char *name)
  67 {
  68         int i;
  69         struct early_res *r;
  70         for (i = 0; i < MAX_EARLY_RES && early_res[i].end; i++) {
  71                 r = &early_res[i];
  72                 if (end > r->start && start < r->end)
  73                         panic("Overlapping early reservations %lx-%lx %s to %lx-%lx %s\n",
  74                               start, end - 1, name?name:"", r->start, r->end - 1, r->name);
  75         }
  76         if (i >= MAX_EARLY_RES)
  77                 panic("Too many early reservations");
  78         r = &early_res[i];
  79         r->start = start;
  80         r->end = end;
  81         if (name)
  82                 strncpy(r->name, name, sizeof(r->name) - 1);
  83 }
  84
  85 void __init free_early(unsigned long start, unsigned long end)
  86 {
  87         struct early_res *r;
  88         int i, j;
  89
  90         for (i = 0; i < MAX_EARLY_RES && early_res[i].end; i++) {
  91                 r = &early_res[i];
  92                 if (start == r->start && end == r->end)
  93                         break;
  94         }
  95         if (i >= MAX_EARLY_RES || !early_res[i].end)
  96                 panic("free_early on not reserved area: %lx-%lx!", start, end);
  97
  98         for (j = i + 1; j < MAX_EARLY_RES && early_res[j].end; j++)
  99                 ;
 100
 101         memmove(&early_res[i], &early_res[i + 1],
 102                (j - 1 - i) * sizeof(struct early_res));
 103
 104         early_res[j - 1].end = 0;
 105 }
 106
 107 void __init early_res_to_bootmem(unsigned long start, unsigned long end)
 108 {
 109         int i;
 110         unsigned long final_start, final_end;
 111         for (i = 0; i < MAX_EARLY_RES && early_res[i].end; i++) {
 112                 struct early_res *r = &early_res[i];
 113                 final_start = max(start, r->start);
 114                 final_end = min(end, r->end);
 115                 if (final_start >= final_end)
 116                         continue;
 117                 printk(KERN_INFO "  early res: %d [%lx-%lx] %s\n", i,
 118                         final_start, final_end - 1, r->name);
 119                 reserve_bootmem_generic(final_start, final_end - final_start);
 120         }
 121 }
 122
 123 /* Check for already reserved areas */
 124 static inline int __init
 125 bad_addr(unsigned long *addrp, unsigned long size, unsigned long align)
 126 {
 127         int i;
 128         unsigned long addr = *addrp, last;
 129         int changed = 0;
 130 again:
 131         last = addr + size;
 132         for (i = 0; i < MAX_EARLY_RES && early_res[i].end; i++) {
 133                 struct early_res *r = &early_res[i];
 134                 if (last >= r->start && addr < r->end) {
 135                         *addrp = addr = round_up(r->end, align);
 136                         changed = 1;
 137                         goto again;
 138                 }
 139         }
 140         return changed;
 141 }
 142
 143 /* Check for already reserved areas */
 144 static inline int __init
 145 bad_addr_size(unsigned long *addrp, unsigned long *sizep, unsigned long align)
 146 {
 147         int i;
 148         unsigned long addr = *addrp, last;
 149         unsigned long size = *sizep;
 150         int changed = 0;
 151 again:
 152         last = addr + size;
 153         for (i = 0; i < MAX_EARLY_RES && early_res[i].end; i++) {
 154                 struct early_res *r = &early_res[i];
 155                 if (last > r->start && addr < r->start) {
 156                         size = r->start - addr;
 157                         changed = 1;
 158                         goto again;
 159                 }
 160                 if (last > r->end && addr < r->end) {
 161                         addr = round_up(r->end, align);
 162                         size = last - addr;
 163                         changed = 1;
 164                         goto again;
 165                 }
 166                 if (last <= r->end && addr >= r->start) {
 167                         (*sizep)++;
 168                         return 0;
 169                 }
 170         }
 171         if (changed) {
 172                 *addrp = addr;
 173                 *sizep = size;
 174         }
 175         return changed;
 176 }
 177
 178 /*
 179  * Find a free area with specified alignment in a specific range.
 180  */
 181 unsigned long __init find_e820_area(unsigned long start, unsigned long end,
 182                                     unsigned long size, unsigned long align)
 183 {
 184         int i;
 185
 186         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
 187                 struct e820entry *ei = &e820.map[i];
 188                 unsigned long addr, last;
 189                 unsigned long ei_last;
 190
 191                 if (ei->type != E820_RAM)
 192                         continue;
 193                 addr = round_up(ei->addr, align);
 194                 ei_last = ei->addr + ei->size;
 195                 if (addr < start)
 196                         addr = round_up(start, align);
 197                 if (addr >= ei_last)
 198                         continue;
 199                 while (bad_addr(&addr, size, align) && addr+size <= ei_last)
 200                         ;
 201                 last = addr + size;
 202                 if (last > ei_last)
 203                         continue;
 204                 if (last > end)
 205                         continue;
 206                 return addr;
 207         }
 208         return -1UL;
 209 }
 210
 211 /*
 212  * Find next free range after *start
 213  */
 214 unsigned long __init find_e820_area_size(unsigned long start,
 215                                          unsigned long *sizep,
 216                                          unsigned long align)
 217 {
 218         int i;
 219
 220         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
 221                 struct e820entry *ei = &e820.map[i];
 222                 unsigned long addr, last;
 223                 unsigned long ei_last;
 224
 225                 if (ei->type != E820_RAM)
 226                         continue;
 227                 addr = round_up(ei->addr, align);
 228                 ei_last = ei->addr + ei->size;
 229                 if (addr < start)
 230                         addr = round_up(start, align);
 231                 if (addr >= ei_last)
 232                         continue;
 233                 *sizep = ei_last - addr;
 234                 while (bad_addr_size(&addr, sizep, align) &&
 235                         addr + *sizep <= ei_last)
 236                         ;
 237                 last = addr + *sizep;
 238                 if (last > ei_last)
 239                         continue;
 240                 return addr;
 241         }
 242         return -1UL;
 243
 244 }
 245 /*
 246  * Find the highest page frame number we have available
 247  */
 248 unsigned long __init e820_end_of_ram(void)
 249 {
 250         unsigned long end_pfn;
 251
 252         end_pfn = find_max_pfn_with_active_regions();
 253
 254         if (end_pfn > max_pfn_mapped)
 255                 max_pfn_mapped = end_pfn;
 256         if (max_pfn_mapped > MAXMEM>>PAGE_SHIFT)
 257                 max_pfn_mapped = MAXMEM>>PAGE_SHIFT;
 258         if (end_pfn > end_user_pfn)
 259                 end_pfn = end_user_pfn;
 260         if (end_pfn > max_pfn_mapped)
 261                 end_pfn = max_pfn_mapped;
 262
 263         printk(KERN_INFO "max_pfn_mapped = %lu\n", max_pfn_mapped);
 264         return end_pfn;
 265 }
 266
 267 /*
 268  * Mark e820 reserved areas as busy for the resource manager.
 269  */
 270 void __init e820_reserve_resources(void)
 271 {
 272         int i;
 273         struct resource *res;
 274
 275         res = alloc_bootmem_low(sizeof(struct resource) * e820.nr_map);
 276         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
 277                 switch (e820.map[i].type) {
 278                 case E820_RAM:  res->name = "System RAM"; break;
 279                 case E820_ACPI: res->name = "ACPI Tables"; break;
 280                 case E820_NVS:  res->name = "ACPI Non-volatile Storage"; break;
 281                 default:        res->name = "reserved";
 282                 }
 283                 res->start = e820.map[i].addr;
 284                 res->end = res->start + e820.map[i].size - 1;
 285                 res->flags = IORESOURCE_MEM | IORESOURCE_BUSY;
 286                 insert_resource(&iomem_resource, res);
 287                 res++;
 288         }
 289 }
 290
 291 /*
 292  * Find the ranges of physical addresses that do not correspond to
 293  * e820 RAM areas and mark the corresponding pages as nosave for software
 294  * suspend and suspend to RAM.
 295  *
 296  * This function requires the e820 map to be sorted and without any
 297  * overlapping entries and assumes the first e820 area to be RAM.
 298  */
 299 void __init e820_mark_nosave_regions(void)
 300 {
 301         int i;
 302         unsigned long paddr;
 303
 304         paddr = round_down(e820.map[0].addr + e820.map[0].size, PAGE_SIZE);
 305         for (i = 1; i < e820.nr_map; i++) {
 306                 struct e820entry *ei = &e820.map[i];
 307
 308                 if (paddr < ei->addr)
 309                         register_nosave_region(PFN_DOWN(paddr),
 310                                                 PFN_UP(ei->addr));
 311
 312                 paddr = round_down(ei->addr + ei->size, PAGE_SIZE);
 313                 if (ei->type != E820_RAM)
 314                         register_nosave_region(PFN_UP(ei->addr),
 315                                                 PFN_DOWN(paddr));
 316
 317                 if (paddr >= (end_pfn << PAGE_SHIFT))
 318                         break;
 319         }
 320 }
 321
 322 /*
 323  * Finds an active region in the address range from start_pfn to end_pfn and
 324  * returns its range in ei_startpfn and ei_endpfn for the e820 entry.
 325  */
 326 static int __init e820_find_active_region(const struct e820entry *ei,
 327                                           unsigned long start_pfn,
 328                                           unsigned long end_pfn,
 329                                           unsigned long *ei_startpfn,
 330                                           unsigned long *ei_endpfn)
 331 {
 332         *ei_startpfn = round_up(ei->addr, PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
 333         *ei_endpfn = round_down(ei->addr + ei->size, PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
 334
 335         /* Skip map entries smaller than a page */
 336         if (*ei_startpfn >= *ei_endpfn)
 337                 return 0;
 338
 339         /* Check if max_pfn_mapped should be updated */
 340         if (ei->type != E820_RAM && *ei_endpfn > max_pfn_mapped)
 341                 max_pfn_mapped = *ei_endpfn;
 342
 343         /* Skip if map is outside the node */
 344         if (ei->type != E820_RAM || *ei_endpfn <= start_pfn ||
 345                                     *ei_startpfn >= end_pfn)
 346                 return 0;
 347
 348         /* Check for overlaps */
 349         if (*ei_startpfn < start_pfn)
 350                 *ei_startpfn = start_pfn;
 351         if (*ei_endpfn > end_pfn)
 352                 *ei_endpfn = end_pfn;
 353
 354         /* Obey end_user_pfn to save on memmap */
 355         if (*ei_startpfn >= end_user_pfn)
 356                 return 0;
 357         if (*ei_endpfn > end_user_pfn)
 358                 *ei_endpfn = end_user_pfn;
 359
 360         return 1;
 361 }
 362
 363 /* Walk the e820 map and register active regions within a node */
 364 void __init
 365 e820_register_active_regions(int nid, unsigned long start_pfn,
 366                                                         unsigned long end_pfn)
 367 {
 368         unsigned long ei_startpfn;
 369         unsigned long ei_endpfn;
 370         int i;
 371
 372         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++)
 373                 if (e820_find_active_region(&e820.map[i],
 374                                             start_pfn, end_pfn,
 375                                             &ei_startpfn, &ei_endpfn))
 376                         add_active_range(nid, ei_startpfn, ei_endpfn);
 377 }
 378
 379 /*
 380  * Find the hole size (in bytes) in the memory range.
 381  * @start: starting address of the memory range to scan
 382  * @end: ending address of the memory range to scan
 383  */
 384 unsigned long __init e820_hole_size(unsigned long start, unsigned long end)
 385 {
 386         unsigned long start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
 387         unsigned long end_pfn = end >> PAGE_SHIFT;
 388         unsigned long ei_startpfn, ei_endpfn, ram = 0;
 389         int i;
 390
 391         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
 392                 if (e820_find_active_region(&e820.map[i],
 393                                             start_pfn, end_pfn,
 394                                             &ei_startpfn, &ei_endpfn))
 395                         ram += ei_endpfn - ei_startpfn;
 396         }
 397         return end - start - (ram << PAGE_SHIFT);
 398 }
 399
 400 static void early_panic(char *msg)
 401 {
 402         early_printk(msg);
 403         panic(msg);
 404 }
 405
 406 /* We're not void only for x86 32-bit compat */
 407 char * __init machine_specific_memory_setup(void)
 408 {
 409         char *who = "BIOS-e820";
 410         /*
 411          * Try to copy the BIOS-supplied E820-map.
 412          *
 413          * Otherwise fake a memory map; one section from 0k->640k,
 414          * the next section from 1mb->appropriate_mem_k
 415          */
 416         sanitize_e820_map(boot_params.e820_map, &boot_params.e820_entries);
 417         if (copy_e820_map(boot_params.e820_map, boot_params.e820_entries) < 0)
 418                 early_panic("Cannot find a valid memory map");
 419         printk(KERN_INFO "BIOS-provided physical RAM map:\n");
 420         e820_print_map(who);
 421
 422         /* In case someone cares... */
 423         return who;
 424 }
 425
 426 static int __init parse_memopt(char *p)
 427 {
 428         if (!p)
 429                 return -EINVAL;
 430         end_user_pfn = memparse(p, &p);
 431         end_user_pfn >>= PAGE_SHIFT;
 432         return 0;
 433 }
 434 early_param("mem", parse_memopt);
 435
 436 static int userdef __initdata;
 437
 438 static int __init parse_memmap_opt(char *p)
 439 {
 440         char *oldp;
 441         unsigned long long start_at, mem_size;
 442
 443         if (!strcmp(p, "exactmap")) {
 444 #ifdef CONFIG_CRASH_DUMP
 445                 /*
 446                  * If we are doing a crash dump, we still need to know
 447                  * the real mem size before original memory map is
 448                  * reset.
 449                  */
 450                 e820_register_active_regions(0, 0, -1UL);
 451                 saved_max_pfn = e820_end_of_ram();
 452                 remove_all_active_ranges();
 453 #endif
 454                 max_pfn_mapped = 0;
 455                 e820.nr_map = 0;
 456                 userdef = 1;
 457                 return 0;
 458         }
 459
 460         oldp = p;
 461         mem_size = memparse(p, &p);
 462         if (p == oldp)
 463                 return -EINVAL;
 464
 465         userdef = 1;
 466         if (*p == '@') {
 467                 start_at = memparse(p+1, &p);
 468                 add_memory_region(start_at, mem_size, E820_RAM);
 469         } else if (*p == '#') {
 470                 start_at = memparse(p+1, &p);
 471                 add_memory_region(start_at, mem_size, E820_ACPI);
 472         } else if (*p == '$') {
 473                 start_at = memparse(p+1, &p);
 474                 add_memory_region(start_at, mem_size, E820_RESERVED);
 475         } else {
 476                 end_user_pfn = (mem_size >> PAGE_SHIFT);
 477         }
 478         return *p == '\0' ? 0 : -EINVAL;
 479 }
 480 early_param("memmap", parse_memmap_opt);
 481
 482 void __init finish_e820_parsing(void)
 483 {
 484         if (userdef) {
 485                 char nr = e820.nr_map;
 486
 487                 if (sanitize_e820_map(e820.map, &nr) < 0)
 488                         early_panic("Invalid user supplied memory map");
 489                 e820.nr_map = nr;
 490
 491                 printk(KERN_INFO "user-defined physical RAM map:\n");
 492                 e820_print_map("user");
 493         }
 494 }
 495
 496 int __init arch_get_ram_range(int slot, u64 *addr, u64 *size)
 497 {
 498         int i;
 499
 500         if (slot < 0 || slot >= e820.nr_map)
 501                 return -1;
 502         for (i = slot; i < e820.nr_map; i++) {
 503                 if (e820.map[i].type != E820_RAM)
 504                         continue;
 505                 break;
 506         }
 507         if (i == e820.nr_map || e820.map[i].addr > (max_pfn << PAGE_SHIFT))
 508                 return -1;
 509         *addr = e820.map[i].addr;
 510         *size = min_t(u64, e820.map[i].size + e820.map[i].addr,
 511                 max_pfn << PAGE_SHIFT) - *addr;
 512         return i + 1;
 513 }