arch/x86/mm/ioremap.c

   1 /*
   2  * Re-map IO memory to kernel address space so that we can access it.
   3  * This is needed for high PCI addresses that aren't mapped in the
   4  * 640k-1MB IO memory area on PC's
   5  *
   6  * (C) Copyright 1995 1996 Linus Torvalds
   7  */
   8
   9 #include <linux/bootmem.h>
  10 #include <linux/init.h>
  11 #include <linux/io.h>
  12 #include <linux/module.h>
  13 #include <linux/slab.h>
  14 #include <linux/vmalloc.h>
  15
  16 #include <asm/cacheflush.h>
  17 #include <asm/e820.h>
  18 #include <asm/fixmap.h>
  19 #include <asm/pgtable.h>
  20 #include <asm/tlbflush.h>
  21 #include <asm/pgalloc.h>
  22
  23 enum ioremap_mode {
  24         IOR_MODE_UNCACHED,
  25         IOR_MODE_CACHED,
  26 };
  27
  28 #ifdef CONFIG_X86_64
  29
  30 unsigned long __phys_addr(unsigned long x)
  31 {
  32         if (x >= __START_KERNEL_map)
  33                 return x - __START_KERNEL_map + phys_base;
  34         return x - PAGE_OFFSET;
  35 }
  36 EXPORT_SYMBOL(__phys_addr);
  37
  38 static inline int phys_addr_valid(unsigned long addr)
  39 {
  40         return addr < (1UL << boot_cpu_data.x86_phys_bits);
  41 }
  42
  43 #else
  44
  45 static inline int phys_addr_valid(unsigned long addr)
  46 {
  47         return 1;
  48 }
  49
  50 #endif
  51
  52 int page_is_ram(unsigned long pagenr)
  53 {
  54         unsigned long addr, end;
  55         int i;
  56
  57         /*
  58          * A special case is the first 4Kb of memory;
  59          * This is a BIOS owned area, not kernel ram, but generally
  60          * not listed as such in the E820 table.
  61          */
  62         if (pagenr == 0)
  63                 return 0;
  64
  65         /*
  66          * Second special case: Some BIOSen report the PC BIOS
  67          * area (640->1Mb) as ram even though it is not.
  68          */
  69         if (pagenr >= (BIOS_BEGIN >> PAGE_SHIFT) &&
  70                     pagenr < (BIOS_END >> PAGE_SHIFT))
  71                 return 0;
  72
  73         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
  74                 /*
  75                  * Not usable memory:
  76                  */
  77                 if (e820.map[i].type != E820_RAM)
  78                         continue;
  79                 addr = (e820.map[i].addr + PAGE_SIZE-1) >> PAGE_SHIFT;
  80                 end = (e820.map[i].addr + e820.map[i].size) >> PAGE_SHIFT;
  81
  82
  83                 if ((pagenr >= addr) && (pagenr < end))
  84                         return 1;
  85         }
  86         return 0;
  87 }
  88
  89 /*
  90  * Fix up the linear direct mapping of the kernel to avoid cache attribute
  91  * conflicts.
  92  */
  93 static int ioremap_change_attr(unsigned long vaddr, unsigned long size,
  94                                enum ioremap_mode mode)
  95 {
  96         unsigned long nrpages = size >> PAGE_SHIFT;
  97         int err;
  98
  99         switch (mode) {
 100         case IOR_MODE_UNCACHED:
 101         default:
 102                 err = set_memory_uc(vaddr, nrpages);
 103                 break;
 104         case IOR_MODE_CACHED:
 105                 err = set_memory_wb(vaddr, nrpages);
 106                 break;
 107         }
 108
 109         return err;
 110 }
 111
 112 /*
 113  * Remap an arbitrary physical address space into the kernel virtual
 114  * address space. Needed when the kernel wants to access high addresses
 115  * directly.
 116  *
 117  * NOTE! We need to allow non-page-aligned mappings too: we will obviously
 118  * have to convert them into an offset in a page-aligned mapping, but the
 119  * caller shouldn't need to know that small detail.
 120  */
 121 static void __iomem *__ioremap(resource_size_t phys_addr, unsigned long size,
 122                                enum ioremap_mode mode)
 123 {
 124         unsigned long pfn, offset, last_addr, vaddr;
 125         struct vm_struct *area;
 126         pgprot_t prot;
 127
 128         /* Don't allow wraparound or zero size */
 129         last_addr = phys_addr + size - 1;
 130         if (!size || last_addr < phys_addr)
 131                 return NULL;
 132
 133         if (!phys_addr_valid(phys_addr)) {
 134                 printk(KERN_WARNING "ioremap: invalid physical address %lx\n",
 135                        phys_addr);
 136                 WARN_ON_ONCE(1);
 137                 return NULL;
 138         }
 139
 140         /*
 141          * Don't remap the low PCI/ISA area, it's always mapped..
 142          */
 143         if (phys_addr >= ISA_START_ADDRESS && last_addr < ISA_END_ADDRESS)
 144                 return (__force void __iomem *)phys_to_virt(phys_addr);
 145
 146         /*
 147          * Don't allow anybody to remap normal RAM that we're using..
 148          */
 149         for (pfn = phys_addr >> PAGE_SHIFT;
 150                                 (pfn << PAGE_SHIFT) < last_addr; pfn++) {
 151
 152                 if (page_is_ram(pfn) && pfn_valid(pfn) &&
 153                     !PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
 154                         return NULL;
 155         }
 156
 157         switch (mode) {
 158         case IOR_MODE_UNCACHED:
 159         default:
 160                 /*
 161                  * FIXME: we will use UC MINUS for now, as video fb drivers
 162                  * depend on it. Upcoming ioremap_wc() will fix this behavior.
 163                  */
 164                 prot = PAGE_KERNEL_UC_MINUS;
 165                 break;
 166         case IOR_MODE_CACHED:
 167                 prot = PAGE_KERNEL;
 168                 break;
 169         }
 170
 171         /*
 172          * Mappings have to be page-aligned
 173          */
 174         offset = phys_addr & ~PAGE_MASK;
 175         phys_addr &= PAGE_MASK;
 176         size = PAGE_ALIGN(last_addr+1) - phys_addr;
 177
 178         /*
 179          * Ok, go for it..
 180          */
 181         area = get_vm_area(size, VM_IOREMAP);
 182         if (!area)
 183                 return NULL;
 184         area->phys_addr = phys_addr;
 185         vaddr = (unsigned long) area->addr;
 186         if (ioremap_page_range(vaddr, vaddr + size, phys_addr, prot)) {
 187                 free_vm_area(area);
 188                 return NULL;
 189         }
 190
 191         if (ioremap_change_attr(vaddr, size, mode) < 0) {
 192                 vunmap(area->addr);
 193                 return NULL;
 194         }
 195
 196         return (void __iomem *) (vaddr + offset);
 197 }
 198
 199 /**
 200  * ioremap_nocache     -   map bus memory into CPU space
 201  * @offset:    bus address of the memory
 202  * @size:      size of the resource to map
 203  *
 204  * ioremap_nocache performs a platform specific sequence of operations to
 205  * make bus memory CPU accessible via the readb/readw/readl/writeb/
 206  * writew/writel functions and the other mmio helpers. The returned
 207  * address is not guaranteed to be usable directly as a virtual
 208  * address.
 209  *
 210  * This version of ioremap ensures that the memory is marked uncachable
 211  * on the CPU as well as honouring existing caching rules from things like
 212  * the PCI bus. Note that there are other caches and buffers on many
 213  * busses. In particular driver authors should read up on PCI writes
 214  *
 215  * It's useful if some control registers are in such an area and
 216  * write combining or read caching is not desirable:
 217  *
 218  * Must be freed with iounmap.
 219  */
 220 void __iomem *ioremap_nocache(resource_size_t phys_addr, unsigned long size)
 221 {
 222         return __ioremap(phys_addr, size, IOR_MODE_UNCACHED);
 223 }
 224 EXPORT_SYMBOL(ioremap_nocache);
 225
 226 void __iomem *ioremap_cache(resource_size_t phys_addr, unsigned long size)
 227 {
 228         return __ioremap(phys_addr, size, IOR_MODE_CACHED);
 229 }
 230 EXPORT_SYMBOL(ioremap_cache);
 231
 232 /**
 233  * iounmap - Free a IO remapping
 234  * @addr: virtual address from ioremap_*
 235  *
 236  * Caller must ensure there is only one unmapping for the same pointer.
 237  */
 238 void iounmap(volatile void __iomem *addr)
 239 {
 240         struct vm_struct *p, *o;
 241
 242         if ((void __force *)addr <= high_memory)
 243                 return;
 244
 245         /*
 246          * __ioremap special-cases the PCI/ISA range by not instantiating a
 247          * vm_area and by simply returning an address into the kernel mapping
 248          * of ISA space.   So handle that here.
 249          */
 250         if (addr >= phys_to_virt(ISA_START_ADDRESS) &&
 251             addr < phys_to_virt(ISA_END_ADDRESS))
 252                 return;
 253
 254         addr = (volatile void __iomem *)
 255                 (PAGE_MASK & (unsigned long __force)addr);
 256
 257         /* Use the vm area unlocked, assuming the caller
 258            ensures there isn't another iounmap for the same address
 259            in parallel. Reuse of the virtual address is prevented by
 260            leaving it in the global lists until we're done with it.
 261            cpa takes care of the direct mappings. */
 262         read_lock(&vmlist_lock);
 263         for (p = vmlist; p; p = p->next) {
 264                 if (p->addr == addr)
 265                         break;
 266         }
 267         read_unlock(&vmlist_lock);
 268
 269         if (!p) {
 270                 printk(KERN_ERR "iounmap: bad address %p\n", addr);
 271                 dump_stack();
 272                 return;
 273         }
 274
 275         /* Finally remove it */
 276         o = remove_vm_area((void *)addr);
 277         BUG_ON(p != o || o == NULL);
 278         kfree(p);
 279 }
 280 EXPORT_SYMBOL(iounmap);
 281
 282 #ifdef CONFIG_X86_32
 283
 284 int __initdata early_ioremap_debug;
 285
 286 static int __init early_ioremap_debug_setup(char *str)
 287 {
 288         early_ioremap_debug = 1;
 289
 290         return 0;
 291 }
 292 early_param("early_ioremap_debug", early_ioremap_debug_setup);
 293
 294 static __initdata int after_paging_init;
 295 static pte_t bm_pte[PAGE_SIZE/sizeof(pte_t)]
 296                 __section(.bss.page_aligned);
 297
 298 static inline pmd_t * __init early_ioremap_pmd(unsigned long addr)
 299 {
 300         /* Don't assume we're using swapper_pg_dir at this point */
 301         pgd_t *base = __va(read_cr3());
 302         pgd_t *pgd = &base[pgd_index(addr)];
 303         pud_t *pud = pud_offset(pgd, addr);
 304         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
 305
 306         return pmd;
 307 }
 308
 309 static inline pte_t * __init early_ioremap_pte(unsigned long addr)
 310 {
 311         return &bm_pte[pte_index(addr)];
 312 }
 313
 314 void __init early_ioremap_init(void)
 315 {
 316         pmd_t *pmd;
 317
 318         if (early_ioremap_debug)
 319                 printk(KERN_INFO "early_ioremap_init()\n");
 320
 321         pmd = early_ioremap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN));
 322         memset(bm_pte, 0, sizeof(bm_pte));
 323         pmd_populate_kernel(&init_mm, pmd, bm_pte);
 324
 325         /*
 326          * The boot-ioremap range spans multiple pmds, for which
 327          * we are not prepared:
 328          */
 329         if (pmd != early_ioremap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_END))) {
 330                 WARN_ON(1);
 331                 printk(KERN_WARNING "pmd %p != %p\n",
 332                        pmd, early_ioremap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_END)));
 333                 printk(KERN_WARNING "fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN): %08lx\n",
 334                         fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN));
 335                 printk(KERN_WARNING "fix_to_virt(FIX_BTMAP_END):   %08lx\n",
 336                         fix_to_virt(FIX_BTMAP_END));
 337
 338                 printk(KERN_WARNING "FIX_BTMAP_END:       %d\n", FIX_BTMAP_END);
 339                 printk(KERN_WARNING "FIX_BTMAP_BEGIN:     %d\n",
 340                        FIX_BTMAP_BEGIN);
 341         }
 342 }
 343
 344 void __init early_ioremap_clear(void)
 345 {
 346         pmd_t *pmd;
 347
 348         if (early_ioremap_debug)
 349                 printk(KERN_INFO "early_ioremap_clear()\n");
 350
 351         pmd = early_ioremap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN));
 352         pmd_clear(pmd);
 353         paravirt_release_pt(__pa(bm_pte) >> PAGE_SHIFT);
 354         __flush_tlb_all();
 355 }
 356
 357 void __init early_ioremap_reset(void)
 358 {
 359         enum fixed_addresses idx;
 360         unsigned long addr, phys;
 361         pte_t *pte;
 362
 363         after_paging_init = 1;
 364         for (idx = FIX_BTMAP_BEGIN; idx >= FIX_BTMAP_END; idx--) {
 365                 addr = fix_to_virt(idx);
 366                 pte = early_ioremap_pte(addr);
 367                 if (pte_present(*pte)) {
 368                         phys = pte_val(*pte) & PAGE_MASK;
 369                         set_fixmap(idx, phys);
 370                 }
 371         }
 372 }
 373
 374 static void __init __early_set_fixmap(enum fixed_addresses idx,
 375                                    unsigned long phys, pgprot_t flags)
 376 {
 377         unsigned long addr = __fix_to_virt(idx);
 378         pte_t *pte;
 379
 380         if (idx >= __end_of_fixed_addresses) {
 381                 BUG();
 382                 return;
 383         }
 384         pte = early_ioremap_pte(addr);
 385         if (pgprot_val(flags))
 386                 set_pte(pte, pfn_pte(phys >> PAGE_SHIFT, flags));
 387         else
 388                 pte_clear(NULL, addr, pte);
 389         __flush_tlb_one(addr);
 390 }
 391
 392 static inline void __init early_set_fixmap(enum fixed_addresses idx,
 393                                         unsigned long phys)
 394 {
 395         if (after_paging_init)
 396                 set_fixmap(idx, phys);
 397         else
 398                 __early_set_fixmap(idx, phys, PAGE_KERNEL);
 399 }
 400
 401 static inline void __init early_clear_fixmap(enum fixed_addresses idx)
 402 {
 403         if (after_paging_init)
 404                 clear_fixmap(idx);
 405         else
 406                 __early_set_fixmap(idx, 0, __pgprot(0));
 407 }
 408
 409
 410 int __initdata early_ioremap_nested;
 411
 412 static int __init check_early_ioremap_leak(void)
 413 {
 414         if (!early_ioremap_nested)
 415                 return 0;
 416
 417         printk(KERN_WARNING
 418                "Debug warning: early ioremap leak of %d areas detected.\n",
 419                early_ioremap_nested);
 420         printk(KERN_WARNING
 421                "please boot with early_ioremap_debug and report the dmesg.\n");
 422         WARN_ON(1);
 423
 424         return 1;
 425 }
 426 late_initcall(check_early_ioremap_leak);
 427
 428 void __init *early_ioremap(unsigned long phys_addr, unsigned long size)
 429 {
 430         unsigned long offset, last_addr;
 431         unsigned int nrpages, nesting;
 432         enum fixed_addresses idx0, idx;
 433
 434         WARN_ON(system_state != SYSTEM_BOOTING);
 435
 436         nesting = early_ioremap_nested;
 437         if (early_ioremap_debug) {
 438                 printk(KERN_INFO "early_ioremap(%08lx, %08lx) [%d] => ",
 439                        phys_addr, size, nesting);
 440                 dump_stack();
 441         }
 442
 443         /* Don't allow wraparound or zero size */
 444         last_addr = phys_addr + size - 1;
 445         if (!size || last_addr < phys_addr) {
 446                 WARN_ON(1);
 447                 return NULL;
 448         }
 449
 450         if (nesting >= FIX_BTMAPS_NESTING) {
 451                 WARN_ON(1);
 452                 return NULL;
 453         }
 454         early_ioremap_nested++;
 455         /*
 456          * Mappings have to be page-aligned
 457          */
 458         offset = phys_addr & ~PAGE_MASK;
 459         phys_addr &= PAGE_MASK;
 460         size = PAGE_ALIGN(last_addr) - phys_addr;
 461
 462         /*
 463          * Mappings have to fit in the FIX_BTMAP area.
 464          */
 465         nrpages = size >> PAGE_SHIFT;
 466         if (nrpages > NR_FIX_BTMAPS) {
 467                 WARN_ON(1);
 468                 return NULL;
 469         }
 470
 471         /*
 472          * Ok, go for it..
 473          */
 474         idx0 = FIX_BTMAP_BEGIN - NR_FIX_BTMAPS*nesting;
 475         idx = idx0;
 476         while (nrpages > 0) {
 477                 early_set_fixmap(idx, phys_addr);
 478                 phys_addr += PAGE_SIZE;
 479                 --idx;
 480                 --nrpages;
 481         }
 482         if (early_ioremap_debug)
 483                 printk(KERN_CONT "%08lx + %08lx\n", offset, fix_to_virt(idx0));
 484
 485         return (void *) (offset + fix_to_virt(idx0));
 486 }
 487
 488 void __init early_iounmap(void *addr, unsigned long size)
 489 {
 490         unsigned long virt_addr;
 491         unsigned long offset;
 492         unsigned int nrpages;
 493         enum fixed_addresses idx;
 494         unsigned int nesting;
 495
 496         nesting = --early_ioremap_nested;
 497         WARN_ON(nesting < 0);
 498
 499         if (early_ioremap_debug) {
 500                 printk(KERN_INFO "early_iounmap(%p, %08lx) [%d]\n", addr,
 501                        size, nesting);
 502                 dump_stack();
 503         }
 504
 505         virt_addr = (unsigned long)addr;
 506         if (virt_addr < fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN)) {
 507                 WARN_ON(1);
 508                 return;
 509         }
 510         offset = virt_addr & ~PAGE_MASK;
 511         nrpages = PAGE_ALIGN(offset + size - 1) >> PAGE_SHIFT;
 512
 513         idx = FIX_BTMAP_BEGIN - NR_FIX_BTMAPS*nesting;
 514         while (nrpages > 0) {
 515                 early_clear_fixmap(idx);
 516                 --idx;
 517                 --nrpages;
 518         }
 519 }
 520
 521 void __this_fixmap_does_not_exist(void)
 522 {
 523         WARN_ON(1);
 524 }
 525
 526 #endif /* CONFIG_X86_32 */