arch/x86/mm/init.c

   1 #include <linux/ioport.h>
   2 #include <linux/swap.h>
   3
   4 #include <asm/cacheflush.h>
   5 #include <asm/e820.h>
   6 #include <asm/page.h>
   7 #include <asm/page_types.h>
   8 #include <asm/sections.h>
   9 #include <asm/system.h>
  10 #include <asm/tlbflush.h>
  11
  12 #ifdef CONFIG_X86_32
  13 extern void __init early_ioremap_page_table_range_init(void);
  14 extern void __init kernel_physical_mapping_init(unsigned long start_pfn,
  15                                                 unsigned long end_pfn,
  16                                                 int use_pse);
  17 #endif
  18
  19 #ifdef CONFIG_X86_64
  20 extern unsigned long __meminit
  21 kernel_physical_mapping_init(unsigned long start,
  22                              unsigned long end,
  23                              unsigned long page_size_mask);
  24 #endif
  25
  26 unsigned long __initdata e820_table_start;
  27 unsigned long __meminitdata e820_table_end;
  28 unsigned long __meminitdata e820_table_top;
  29
  30 int after_bootmem;
  31
  32 int direct_gbpages
  33 #ifdef CONFIG_DIRECT_GBPAGES
  34                                 = 1
  35 #endif
  36 ;
  37
  38 static void __init find_early_table_space(unsigned long end, int use_pse,
  39                                           int use_gbpages)
  40 {
  41         unsigned long puds, pmds, ptes, tables, start;
  42
  43         puds = (end + PUD_SIZE - 1) >> PUD_SHIFT;
  44         tables = roundup(puds * sizeof(pud_t), PAGE_SIZE);
  45
  46         if (use_gbpages) {
  47                 unsigned long extra;
  48
  49                 extra = end - ((end>>PUD_SHIFT) << PUD_SHIFT);
  50                 pmds = (extra + PMD_SIZE - 1) >> PMD_SHIFT;
  51         } else
  52                 pmds = (end + PMD_SIZE - 1) >> PMD_SHIFT;
  53
  54         tables += roundup(pmds * sizeof(pmd_t), PAGE_SIZE);
  55
  56         if (use_pse) {
  57                 unsigned long extra;
  58
  59                 extra = end - ((end>>PMD_SHIFT) << PMD_SHIFT);
  60 #ifdef CONFIG_X86_32
  61                 extra += PMD_SIZE;
  62 #endif
  63                 ptes = (extra + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
  64         } else
  65                 ptes = (end + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
  66
  67         tables += roundup(ptes * sizeof(pte_t), PAGE_SIZE);
  68
  69 #ifdef CONFIG_X86_32
  70         /* for fixmap */
  71         tables += roundup(__end_of_fixed_addresses * sizeof(pte_t), PAGE_SIZE);
  72 #endif
  73
  74         /*
  75          * RED-PEN putting page tables only on node 0 could
  76          * cause a hotspot and fill up ZONE_DMA. The page tables
  77          * need roughly 0.5KB per GB.
  78          */
  79 #ifdef CONFIG_X86_32
  80         start = 0x7000;
  81         e820_table_start = find_e820_area(start, max_pfn_mapped<<PAGE_SHIFT,
  82                                         tables, PAGE_SIZE);
  83 #else /* CONFIG_X86_64 */
  84         start = 0x8000;
  85         e820_table_start = find_e820_area(start, end, tables, PAGE_SIZE);
  86 #endif
  87         if (e820_table_start == -1UL)
  88                 panic("Cannot find space for the kernel page tables");
  89
  90         e820_table_start >>= PAGE_SHIFT;
  91         e820_table_end = e820_table_start;
  92         e820_table_top = e820_table_start + (tables >> PAGE_SHIFT);
  93
  94         printk(KERN_DEBUG "kernel direct mapping tables up to %lx @ %lx-%lx\n",
  95                 end, e820_table_start << PAGE_SHIFT, e820_table_top << PAGE_SHIFT);
  96 }
  97
  98 struct map_range {
  99         unsigned long start;
 100         unsigned long end;
 101         unsigned page_size_mask;
 102 };
 103
 104 #ifdef CONFIG_X86_32
 105 #define NR_RANGE_MR 3
 106 #else /* CONFIG_X86_64 */
 107 #define NR_RANGE_MR 5
 108 #endif
 109
 110 static int save_mr(struct map_range *mr, int nr_range,
 111                    unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
 112                    unsigned long page_size_mask)
 113 {
 114         if (start_pfn < end_pfn) {
 115                 if (nr_range >= NR_RANGE_MR)
 116                         panic("run out of range for init_memory_mapping\n");
 117                 mr[nr_range].start = start_pfn<<PAGE_SHIFT;
 118                 mr[nr_range].end   = end_pfn<<PAGE_SHIFT;
 119                 mr[nr_range].page_size_mask = page_size_mask;
 120                 nr_range++;
 121         }
 122
 123         return nr_range;
 124 }
 125
 126 #ifdef CONFIG_X86_64
 127 static void __init init_gbpages(void)
 128 {
 129         if (direct_gbpages && cpu_has_gbpages)
 130                 printk(KERN_INFO "Using GB pages for direct mapping\n");
 131         else
 132                 direct_gbpages = 0;
 133 }
 134 #else
 135 static inline void init_gbpages(void)
 136 {
 137 }
 138 #endif
 139
 140 /*
 141  * Setup the direct mapping of the physical memory at PAGE_OFFSET.
 142  * This runs before bootmem is initialized and gets pages directly from
 143  * the physical memory. To access them they are temporarily mapped.
 144  */
 145 unsigned long __init_refok init_memory_mapping(unsigned long start,
 146                                                unsigned long end)
 147 {
 148         unsigned long page_size_mask = 0;
 149         unsigned long start_pfn, end_pfn;
 150         unsigned long pos;
 151         unsigned long ret;
 152
 153         struct map_range mr[NR_RANGE_MR];
 154         int nr_range, i;
 155         int use_pse, use_gbpages;
 156
 157         printk(KERN_INFO "init_memory_mapping: %016lx-%016lx\n", start, end);
 158
 159         if (!after_bootmem)
 160                 init_gbpages();
 161
 162 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
 163         /*
 164          * For CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC, identity mapping will use small pages.
 165          * This will simplify cpa(), which otherwise needs to support splitting
 166          * large pages into small in interrupt context, etc.
 167          */
 168         use_pse = use_gbpages = 0;
 169 #else
 170         use_pse = cpu_has_pse;
 171         use_gbpages = direct_gbpages;
 172 #endif
 173
 174 #ifdef CONFIG_X86_32
 175 #ifdef CONFIG_X86_PAE
 176         set_nx();
 177         if (nx_enabled)
 178                 printk(KERN_INFO "NX (Execute Disable) protection: active\n");
 179 #endif
 180
 181         /* Enable PSE if available */
 182         if (cpu_has_pse)
 183                 set_in_cr4(X86_CR4_PSE);
 184
 185         /* Enable PGE if available */
 186         if (cpu_has_pge) {
 187                 set_in_cr4(X86_CR4_PGE);
 188                 __supported_pte_mask |= _PAGE_GLOBAL;
 189         }
 190 #endif
 191
 192         if (use_gbpages)
 193                 page_size_mask |= 1 << PG_LEVEL_1G;
 194         if (use_pse)
 195                 page_size_mask |= 1 << PG_LEVEL_2M;
 196
 197         memset(mr, 0, sizeof(mr));
 198         nr_range = 0;
 199
 200         /* head if not big page alignment ? */
 201         start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
 202         pos = start_pfn << PAGE_SHIFT;
 203 #ifdef CONFIG_X86_32
 204         /*
 205          * Don't use a large page for the first 2/4MB of memory
 206          * because there are often fixed size MTRRs in there
 207          * and overlapping MTRRs into large pages can cause
 208          * slowdowns.
 209          */
 210         if (pos == 0)
 211                 end_pfn = 1<<(PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 212         else
 213                 end_pfn = ((pos + (PMD_SIZE - 1))>>PMD_SHIFT)
 214                                  << (PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 215 #else /* CONFIG_X86_64 */
 216         end_pfn = ((pos + (PMD_SIZE - 1)) >> PMD_SHIFT)
 217                         << (PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 218 #endif
 219         if (end_pfn > (end >> PAGE_SHIFT))
 220                 end_pfn = end >> PAGE_SHIFT;
 221         if (start_pfn < end_pfn) {
 222                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn, 0);
 223                 pos = end_pfn << PAGE_SHIFT;
 224         }
 225
 226         /* big page (2M) range */
 227         start_pfn = ((pos + (PMD_SIZE - 1))>>PMD_SHIFT)
 228                          << (PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 229 #ifdef CONFIG_X86_32
 230         end_pfn = (end>>PMD_SHIFT) << (PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 231 #else /* CONFIG_X86_64 */
 232         end_pfn = ((pos + (PUD_SIZE - 1))>>PUD_SHIFT)
 233                          << (PUD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 234         if (end_pfn > ((end>>PMD_SHIFT)<<(PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT)))
 235                 end_pfn = ((end>>PMD_SHIFT)<<(PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT));
 236 #endif
 237
 238         if (start_pfn < end_pfn) {
 239                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn,
 240                                 page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M));
 241                 pos = end_pfn << PAGE_SHIFT;
 242         }
 243
 244 #ifdef CONFIG_X86_64
 245         /* big page (1G) range */
 246         start_pfn = ((pos + (PUD_SIZE - 1))>>PUD_SHIFT)
 247                          << (PUD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 248         end_pfn = (end >> PUD_SHIFT) << (PUD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 249         if (start_pfn < end_pfn) {
 250                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn,
 251                                 page_size_mask &
 252                                  ((1<<PG_LEVEL_2M)|(1<<PG_LEVEL_1G)));
 253                 pos = end_pfn << PAGE_SHIFT;
 254         }
 255
 256         /* tail is not big page (1G) alignment */
 257         start_pfn = ((pos + (PMD_SIZE - 1))>>PMD_SHIFT)
 258                          << (PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 259         end_pfn = (end >> PMD_SHIFT) << (PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 260         if (start_pfn < end_pfn) {
 261                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn,
 262                                 page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M));
 263                 pos = end_pfn << PAGE_SHIFT;
 264         }
 265 #endif
 266
 267         /* tail is not big page (2M) alignment */
 268         start_pfn = pos>>PAGE_SHIFT;
 269         end_pfn = end>>PAGE_SHIFT;
 270         nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn, 0);
 271
 272         /* try to merge same page size and continuous */
 273         for (i = 0; nr_range > 1 && i < nr_range - 1; i++) {
 274                 unsigned long old_start;
 275                 if (mr[i].end != mr[i+1].start ||
 276                     mr[i].page_size_mask != mr[i+1].page_size_mask)
 277                         continue;
 278                 /* move it */
 279                 old_start = mr[i].start;
 280                 memmove(&mr[i], &mr[i+1],
 281                         (nr_range - 1 - i) * sizeof(struct map_range));
 282                 mr[i--].start = old_start;
 283                 nr_range--;
 284         }
 285
 286         for (i = 0; i < nr_range; i++)
 287                 printk(KERN_DEBUG " %010lx - %010lx page %s\n",
 288                                 mr[i].start, mr[i].end,
 289                         (mr[i].page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_1G))?"1G":(
 290                          (mr[i].page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M))?"2M":"4k"));
 291
 292         /*
 293          * Find space for the kernel direct mapping tables.
 294          *
 295          * Later we should allocate these tables in the local node of the
 296          * memory mapped. Unfortunately this is done currently before the
 297          * nodes are discovered.
 298          */
 299         if (!after_bootmem)
 300                 find_early_table_space(end, use_pse, use_gbpages);
 301
 302 #ifdef CONFIG_X86_32
 303         for (i = 0; i < nr_range; i++)
 304                 kernel_physical_mapping_init(
 305                                 mr[i].start >> PAGE_SHIFT,
 306                                 mr[i].end >> PAGE_SHIFT,
 307                                 mr[i].page_size_mask == (1<<PG_LEVEL_2M));
 308         ret = end;
 309 #else /* CONFIG_X86_64 */
 310         for (i = 0; i < nr_range; i++)
 311                 ret = kernel_physical_mapping_init(mr[i].start, mr[i].end,
 312                                                    mr[i].page_size_mask);
 313 #endif
 314
 315 #ifdef CONFIG_X86_32
 316         early_ioremap_page_table_range_init();
 317
 318         load_cr3(swapper_pg_dir);
 319 #endif
 320
 321 #ifdef CONFIG_X86_64
 322         if (!after_bootmem)
 323                 mmu_cr4_features = read_cr4();
 324 #endif
 325         __flush_tlb_all();
 326
 327         if (!after_bootmem && e820_table_end > e820_table_start)
 328                 reserve_early(e820_table_start << PAGE_SHIFT,
 329                                  e820_table_end << PAGE_SHIFT, "PGTABLE");
 330
 331         if (!after_bootmem)
 332                 early_memtest(start, end);
 333
 334         return ret >> PAGE_SHIFT;
 335 }
 336
 337
 338 /*
 339  * devmem_is_allowed() checks to see if /dev/mem access to a certain address
 340  * is valid. The argument is a physical page number.
 341  *
 342  *
 343  * On x86, access has to be given to the first megabyte of ram because that area
 344  * contains bios code and data regions used by X and dosemu and similar apps.
 345  * Access has to be given to non-kernel-ram areas as well, these contain the PCI
 346  * mmio resources as well as potential bios/acpi data regions.
 347  */
 348 int devmem_is_allowed(unsigned long pagenr)
 349 {
 350         if (pagenr <= 256)
 351                 return 1;
 352         if (iomem_is_exclusive(pagenr << PAGE_SHIFT))
 353                 return 0;
 354         if (!page_is_ram(pagenr))
 355                 return 1;
 356         return 0;
 357 }
 358
 359 void free_init_pages(char *what, unsigned long begin, unsigned long end)
 360 {
 361         unsigned long addr = begin;
 362
 363         if (addr >= end)
 364                 return;
 365
 366         /*
 367          * If debugging page accesses then do not free this memory but
 368          * mark them not present - any buggy init-section access will
 369          * create a kernel page fault:
 370          */
 371 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
 372         printk(KERN_INFO "debug: unmapping init memory %08lx..%08lx\n",
 373                 begin, PAGE_ALIGN(end));
 374         set_memory_np(begin, (end - begin) >> PAGE_SHIFT);
 375 #else
 376         /*
 377          * We just marked the kernel text read only above, now that
 378          * we are going to free part of that, we need to make that
 379          * writeable first.
 380          */
 381         set_memory_rw(begin, (end - begin) >> PAGE_SHIFT);
 382
 383         printk(KERN_INFO "Freeing %s: %luk freed\n", what, (end - begin) >> 10);
 384
 385         for (; addr < end; addr += PAGE_SIZE) {
 386                 ClearPageReserved(virt_to_page(addr));
 387                 init_page_count(virt_to_page(addr));
 388                 memset((void *)(addr & ~(PAGE_SIZE-1)),
 389                         POISON_FREE_INITMEM, PAGE_SIZE);
 390                 free_page(addr);
 391                 totalram_pages++;
 392         }
 393 #endif
 394 }
 395
 396 void free_initmem(void)
 397 {
 398         free_init_pages("unused kernel memory",
 399                         (unsigned long)(&__init_begin),
 400                         (unsigned long)(&__init_end));
 401 }
 402
 403 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
 404 void free_initrd_mem(unsigned long start, unsigned long end)
 405 {
 406         free_init_pages("initrd memory", start, end);
 407 }
 408 #endif