arch/x86/kernel/e820.c

   1 /*
   2  * Low level x86 E820 memory map handling functions.
   3  *
   4  * The firmware and bootloader passes us the "E820 table", which is the primary
   5  * physical memory layout description available about x86 systems.
   6  *
   7  * The kernel takes the E820 memory layout and optionally modifies it with
   8  * quirks and other tweaks, and feeds that into the generic Linux memory
   9  * allocation code routines via a platform independent interface (memblock, etc.).
  10  */
  11 #include <linux/crash_dump.h>
  12 #include <linux/bootmem.h>
  13 #include <linux/suspend.h>
  14 #include <linux/acpi.h>
  15 #include <linux/firmware-map.h>
  16 #include <linux/memblock.h>
  17 #include <linux/sort.h>
  18
  19 #include <asm/e820/api.h>
  20 #include <asm/setup.h>
  21
  22 /*
  23  * We organize the E820 table into three main data structures:
  24  *
  25  * - 'e820_table_firmware': the original firmware version passed to us by the
  26  *   bootloader - not modified by the kernel. It is composed of two parts:
  27  *   the first 128 E820 memory entries in boot_params.e820_table and the remaining
  28  *   (if any) entries of the SETUP_E820_EXT nodes. We use this to:
  29  *
  30  *       - inform the user about the firmware's notion of memory layout
  31  *         via /sys/firmware/memmap
  32  *
  33  *       - the hibernation code uses it to generate a kernel-independent MD5
  34  *         fingerprint of the physical memory layout of a system.
  35  *
  36  * - 'e820_table_kexec': a slightly modified (by the kernel) firmware version
  37  *   passed to us by the bootloader - the major difference between
  38  *   e820_table_firmware[] and this one is that, the latter marks the setup_data
  39  *   list created by the EFI boot stub as reserved, so that kexec can reuse the
  40  *   setup_data information in the second kernel. Besides, e820_table_kexec[]
  41  *   might also be modified by the kexec itself to fake a mptable.
  42  *   We use this to:
  43  *
  44  *       - kexec, which is a bootloader in disguise, uses the original E820
  45  *         layout to pass to the kexec-ed kernel. This way the original kernel
  46  *         can have a restricted E820 map while the kexec()-ed kexec-kernel
  47  *         can have access to full memory - etc.
  48  *
  49  * - 'e820_table': this is the main E820 table that is massaged by the
  50  *   low level x86 platform code, or modified by boot parameters, before
  51  *   passed on to higher level MM layers.
  52  *
  53  * Once the E820 map has been converted to the standard Linux memory layout
  54  * information its role stops - modifying it has no effect and does not get
  55  * re-propagated. So itsmain role is a temporary bootstrap storage of firmware
  56  * specific memory layout data during early bootup.
  57  */
  58 static struct e820_table e820_table_init                __initdata;
  59 static struct e820_table e820_table_kexec_init          __initdata;
  60 static struct e820_table e820_table_firmware_init       __initdata;
  61
  62 struct e820_table *e820_table __refdata                 = &e820_table_init;
  63 struct e820_table *e820_table_kexec __refdata           = &e820_table_kexec_init;
  64 struct e820_table *e820_table_firmware __refdata        = &e820_table_firmware_init;
  65
  66 /* For PCI or other memory-mapped resources */
  67 unsigned long pci_mem_start = 0xaeedbabe;
  68 #ifdef CONFIG_PCI
  69 EXPORT_SYMBOL(pci_mem_start);
  70 #endif
  71
  72 /*
  73  * This function checks if any part of the range <start,end> is mapped
  74  * with type.
  75  */
  76 bool e820__mapped_any(u64 start, u64 end, enum e820_type type)
  77 {
  78         int i;
  79
  80         for (i = 0; i < e820_table->nr_entries; i++) {
  81                 struct e820_entry *entry = &e820_table->entries[i];
  82
  83                 if (type && entry->type != type)
  84                         continue;
  85                 if (entry->addr >= end || entry->addr + entry->size <= start)
  86                         continue;
  87                 return 1;
  88         }
  89         return 0;
  90 }
  91 EXPORT_SYMBOL_GPL(e820__mapped_any);
  92
  93 /*
  94  * This function checks if the entire <start,end> range is mapped with 'type'.
  95  *
  96  * Note: this function only works correctly once the E820 table is sorted and
  97  * not-overlapping (at least for the range specified), which is the case normally.
  98  */
  99 bool __init e820__mapped_all(u64 start, u64 end, enum e820_type type)
 100 {
 101         int i;
 102
 103         for (i = 0; i < e820_table->nr_entries; i++) {
 104                 struct e820_entry *entry = &e820_table->entries[i];
 105
 106                 if (type && entry->type != type)
 107                         continue;
 108
 109                 /* Is the region (part) in overlap with the current region? */
 110                 if (entry->addr >= end || entry->addr + entry->size <= start)
 111                         continue;
 112
 113                 /*
 114                  * If the region is at the beginning of <start,end> we move
 115                  * 'start' to the end of the region since it's ok until there
 116                  */
 117                 if (entry->addr <= start)
 118                         start = entry->addr + entry->size;
 119
 120                 /*
 121                  * If 'start' is now at or beyond 'end', we're done, full
 122                  * coverage of the desired range exists:
 123                  */
 124                 if (start >= end)
 125                         return 1;
 126         }
 127         return 0;
 128 }
 129
 130 /*
 131  * Add a memory region to the kernel E820 map.
 132  */
 133 static void __init __e820__range_add(struct e820_table *table, u64 start, u64 size, enum e820_type type)
 134 {
 135         int x = table->nr_entries;
 136
 137         if (x >= ARRAY_SIZE(table->entries)) {
 138                 pr_err("e820: too many entries; ignoring [mem %#010llx-%#010llx]\n", start, start + size - 1);
 139                 return;
 140         }
 141
 142         table->entries[x].addr = start;
 143         table->entries[x].size = size;
 144         table->entries[x].type = type;
 145         table->nr_entries++;
 146 }
 147
 148 void __init e820__range_add(u64 start, u64 size, enum e820_type type)
 149 {
 150         __e820__range_add(e820_table, start, size, type);
 151 }
 152
 153 static void __init e820_print_type(enum e820_type type)
 154 {
 155         switch (type) {
 156         case E820_TYPE_RAM:             /* Fall through: */
 157         case E820_TYPE_RESERVED_KERN:   pr_cont("usable");                      break;
 158         case E820_TYPE_RESERVED:        pr_cont("reserved");                    break;
 159         case E820_TYPE_ACPI:            pr_cont("ACPI data");                   break;
 160         case E820_TYPE_NVS:             pr_cont("ACPI NVS");                    break;
 161         case E820_TYPE_UNUSABLE:        pr_cont("unusable");                    break;
 162         case E820_TYPE_PMEM:            /* Fall through: */
 163         case E820_TYPE_PRAM:            pr_cont("persistent (type %u)", type);  break;
 164         default:                        pr_cont("type %u", type);               break;
 165         }
 166 }
 167
 168 void __init e820__print_table(char *who)
 169 {
 170         int i;
 171
 172         for (i = 0; i < e820_table->nr_entries; i++) {
 173                 pr_info("%s: [mem %#018Lx-%#018Lx] ", who,
 174                        e820_table->entries[i].addr,
 175                        e820_table->entries[i].addr + e820_table->entries[i].size - 1);
 176
 177                 e820_print_type(e820_table->entries[i].type);
 178                 pr_cont("\n");
 179         }
 180 }
 181
 182 /*
 183  * Sanitize an E820 map.
 184  *
 185  * Some E820 layouts include overlapping entries. The following
 186  * replaces the original E820 map with a new one, removing overlaps,
 187  * and resolving conflicting memory types in favor of highest
 188  * numbered type.
 189  *
 190  * The input parameter 'entries' points to an array of 'struct
 191  * e820_entry' which on entry has elements in the range [0, *nr_entries)
 192  * valid, and which has space for up to max_nr_entries entries.
 193  * On return, the resulting sanitized E820 map entries will be in
 194  * overwritten in the same location, starting at 'entries'.
 195  *
 196  * The integer pointed to by nr_entries must be valid on entry (the
 197  * current number of valid entries located at 'entries'). If the
 198  * sanitizing succeeds the *nr_entries will be updated with the new
 199  * number of valid entries (something no more than max_nr_entries).
 200  *
 201  * The return value from e820__update_table() is zero if it
 202  * successfully 'sanitized' the map entries passed in, and is -1
 203  * if it did nothing, which can happen if either of (1) it was
 204  * only passed one map entry, or (2) any of the input map entries
 205  * were invalid (start + size < start, meaning that the size was
 206  * so big the described memory range wrapped around through zero.)
 207  *
 208  *      Visually we're performing the following
 209  *      (1,2,3,4 = memory types)...
 210  *
 211  *      Sample memory map (w/overlaps):
 212  *         ____22__________________
 213  *         ______________________4_
 214  *         ____1111________________
 215  *         _44_____________________
 216  *         11111111________________
 217  *         ____________________33__
 218  *         ___________44___________
 219  *         __________33333_________
 220  *         ______________22________
 221  *         ___________________2222_
 222  *         _________111111111______
 223  *         _____________________11_
 224  *         _________________4______
 225  *
 226  *      Sanitized equivalent (no overlap):
 227  *         1_______________________
 228  *         _44_____________________
 229  *         ___1____________________
 230  *         ____22__________________
 231  *         ______11________________
 232  *         _________1______________
 233  *         __________3_____________
 234  *         ___________44___________
 235  *         _____________33_________
 236  *         _______________2________
 237  *         ________________1_______
 238  *         _________________4______
 239  *         ___________________2____
 240  *         ____________________33__
 241  *         ______________________4_
 242  */
 243 struct change_member {
 244         /* Pointer to the original entry: */
 245         struct e820_entry       *entry;
 246         /* Address for this change point: */
 247         unsigned long long      addr;
 248 };
 249
 250 static struct change_member     change_point_list[2*E820_MAX_ENTRIES]   __initdata;
 251 static struct change_member     *change_point[2*E820_MAX_ENTRIES]       __initdata;
 252 static struct e820_entry        *overlap_list[E820_MAX_ENTRIES]         __initdata;
 253 static struct e820_entry        new_entries[E820_MAX_ENTRIES]           __initdata;
 254
 255 static int __init cpcompare(const void *a, const void *b)
 256 {
 257         struct change_member * const *app = a, * const *bpp = b;
 258         const struct change_member *ap = *app, *bp = *bpp;
 259
 260         /*
 261          * Inputs are pointers to two elements of change_point[].  If their
 262          * addresses are not equal, their difference dominates.  If the addresses
 263          * are equal, then consider one that represents the end of its region
 264          * to be greater than one that does not.
 265          */
 266         if (ap->addr != bp->addr)
 267                 return ap->addr > bp->addr ? 1 : -1;
 268
 269         return (ap->addr != ap->entry->addr) - (bp->addr != bp->entry->addr);
 270 }
 271
 272 int __init e820__update_table(struct e820_table *table)
 273 {
 274         struct e820_entry *entries = table->entries;
 275         u32 max_nr_entries = ARRAY_SIZE(table->entries);
 276         enum e820_type current_type, last_type;
 277         unsigned long long last_addr;
 278         u32 new_nr_entries, overlap_entries;
 279         u32 i, chg_idx, chg_nr;
 280
 281         /* If there's only one memory region, don't bother: */
 282         if (table->nr_entries < 2)
 283                 return -1;
 284
 285         BUG_ON(table->nr_entries > max_nr_entries);
 286
 287         /* Bail out if we find any unreasonable addresses in the map: */
 288         for (i = 0; i < table->nr_entries; i++) {
 289                 if (entries[i].addr + entries[i].size < entries[i].addr)
 290                         return -1;
 291         }
 292
 293         /* Create pointers for initial change-point information (for sorting): */
 294         for (i = 0; i < 2 * table->nr_entries; i++)
 295                 change_point[i] = &change_point_list[i];
 296
 297         /*
 298          * Record all known change-points (starting and ending addresses),
 299          * omitting empty memory regions:
 300          */
 301         chg_idx = 0;
 302         for (i = 0; i < table->nr_entries; i++) {
 303                 if (entries[i].size != 0) {
 304                         change_point[chg_idx]->addr     = entries[i].addr;
 305                         change_point[chg_idx++]->entry  = &entries[i];
 306                         change_point[chg_idx]->addr     = entries[i].addr + entries[i].size;
 307                         change_point[chg_idx++]->entry  = &entries[i];
 308                 }
 309         }
 310         chg_nr = chg_idx;
 311
 312         /* Sort change-point list by memory addresses (low -> high): */
 313         sort(change_point, chg_nr, sizeof(*change_point), cpcompare, NULL);
 314
 315         /* Create a new memory map, removing overlaps: */
 316         overlap_entries = 0;     /* Number of entries in the overlap table */
 317         new_nr_entries = 0;      /* Index for creating new map entries */
 318         last_type = 0;           /* Start with undefined memory type */
 319         last_addr = 0;           /* Start with 0 as last starting address */
 320
 321         /* Loop through change-points, determining effect on the new map: */
 322         for (chg_idx = 0; chg_idx < chg_nr; chg_idx++) {
 323                 /* Keep track of all overlapping entries */
 324                 if (change_point[chg_idx]->addr == change_point[chg_idx]->entry->addr) {
 325                         /* Add map entry to overlap list (> 1 entry implies an overlap) */
 326                         overlap_list[overlap_entries++] = change_point[chg_idx]->entry;
 327                 } else {
 328                         /* Remove entry from list (order independent, so swap with last): */
 329                         for (i = 0; i < overlap_entries; i++) {
 330                                 if (overlap_list[i] == change_point[chg_idx]->entry)
 331                                         overlap_list[i] = overlap_list[overlap_entries-1];
 332                         }
 333                         overlap_entries--;
 334                 }
 335                 /*
 336                  * If there are overlapping entries, decide which
 337                  * "type" to use (larger value takes precedence --
 338                  * 1=usable, 2,3,4,4+=unusable)
 339                  */
 340                 current_type = 0;
 341                 for (i = 0; i < overlap_entries; i++) {
 342                         if (overlap_list[i]->type > current_type)
 343                                 current_type = overlap_list[i]->type;
 344                 }
 345
 346                 /* Continue building up new map based on this information: */
 347                 if (current_type != last_type || current_type == E820_TYPE_PRAM) {
 348                         if (last_type != 0)      {
 349                                 new_entries[new_nr_entries].size = change_point[chg_idx]->addr - last_addr;
 350                                 /* Move forward only if the new size was non-zero: */
 351                                 if (new_entries[new_nr_entries].size != 0)
 352                                         /* No more space left for new entries? */
 353                                         if (++new_nr_entries >= max_nr_entries)
 354                                                 break;
 355                         }
 356                         if (current_type != 0)  {
 357                                 new_entries[new_nr_entries].addr = change_point[chg_idx]->addr;
 358                                 new_entries[new_nr_entries].type = current_type;
 359                                 last_addr = change_point[chg_idx]->addr;
 360                         }
 361                         last_type = current_type;
 362                 }
 363         }
 364
 365         /* Copy the new entries into the original location: */
 366         memcpy(entries, new_entries, new_nr_entries*sizeof(*entries));
 367         table->nr_entries = new_nr_entries;
 368
 369         return 0;
 370 }
 371
 372 static int __init __append_e820_table(struct boot_e820_entry *entries, u32 nr_entries)
 373 {
 374         struct boot_e820_entry *entry = entries;
 375
 376         while (nr_entries) {
 377                 u64 start = entry->addr;
 378                 u64 size = entry->size;
 379                 u64 end = start + size - 1;
 380                 u32 type = entry->type;
 381
 382                 /* Ignore the entry on 64-bit overflow: */
 383                 if (start > end && likely(size))
 384                         return -1;
 385
 386                 e820__range_add(start, size, type);
 387
 388                 entry++;
 389                 nr_entries--;
 390         }
 391         return 0;
 392 }
 393
 394 /*
 395  * Copy the BIOS E820 map into a safe place.
 396  *
 397  * Sanity-check it while we're at it..
 398  *
 399  * If we're lucky and live on a modern system, the setup code
 400  * will have given us a memory map that we can use to properly
 401  * set up memory.  If we aren't, we'll fake a memory map.
 402  */
 403 static int __init append_e820_table(struct boot_e820_entry *entries, u32 nr_entries)
 404 {
 405         /* Only one memory region (or negative)? Ignore it */
 406         if (nr_entries < 2)
 407                 return -1;
 408
 409         return __append_e820_table(entries, nr_entries);
 410 }
 411
 412 static u64 __init
 413 __e820__range_update(struct e820_table *table, u64 start, u64 size, enum e820_type old_type, enum e820_type new_type)
 414 {
 415         u64 end;
 416         unsigned int i;
 417         u64 real_updated_size = 0;
 418
 419         BUG_ON(old_type == new_type);
 420
 421         if (size > (ULLONG_MAX - start))
 422                 size = ULLONG_MAX - start;
 423
 424         end = start + size;
 425         printk(KERN_DEBUG "e820: update [mem %#010Lx-%#010Lx] ", start, end - 1);
 426         e820_print_type(old_type);
 427         pr_cont(" ==> ");
 428         e820_print_type(new_type);
 429         pr_cont("\n");
 430
 431         for (i = 0; i < table->nr_entries; i++) {
 432                 struct e820_entry *entry = &table->entries[i];
 433                 u64 final_start, final_end;
 434                 u64 entry_end;
 435
 436                 if (entry->type != old_type)
 437                         continue;
 438
 439                 entry_end = entry->addr + entry->size;
 440
 441                 /* Completely covered by new range? */
 442                 if (entry->addr >= start && entry_end <= end) {
 443                         entry->type = new_type;
 444                         real_updated_size += entry->size;
 445                         continue;
 446                 }
 447
 448                 /* New range is completely covered? */
 449                 if (entry->addr < start && entry_end > end) {
 450                         __e820__range_add(table, start, size, new_type);
 451                         __e820__range_add(table, end, entry_end - end, entry->type);
 452                         entry->size = start - entry->addr;
 453                         real_updated_size += size;
 454                         continue;
 455                 }
 456
 457                 /* Partially covered: */
 458                 final_start = max(start, entry->addr);
 459                 final_end = min(end, entry_end);
 460                 if (final_start >= final_end)
 461                         continue;
 462
 463                 __e820__range_add(table, final_start, final_end - final_start, new_type);
 464
 465                 real_updated_size += final_end - final_start;
 466
 467                 /*
 468                  * Left range could be head or tail, so need to update
 469                  * its size first:
 470                  */
 471                 entry->size -= final_end - final_start;
 472                 if (entry->addr < final_start)
 473                         continue;
 474
 475                 entry->addr = final_end;
 476         }
 477         return real_updated_size;
 478 }
 479
 480 u64 __init e820__range_update(u64 start, u64 size, enum e820_type old_type, enum e820_type new_type)
 481 {
 482         return __e820__range_update(e820_table, start, size, old_type, new_type);
 483 }
 484
 485 static u64 __init e820__range_update_kexec(u64 start, u64 size, enum e820_type old_type, enum e820_type  new_type)
 486 {
 487         return __e820__range_update(e820_table_kexec, start, size, old_type, new_type);
 488 }
 489
 490 /* Remove a range of memory from the E820 table: */
 491 u64 __init e820__range_remove(u64 start, u64 size, enum e820_type old_type, bool check_type)
 492 {
 493         int i;
 494         u64 end;
 495         u64 real_removed_size = 0;
 496
 497         if (size > (ULLONG_MAX - start))
 498                 size = ULLONG_MAX - start;
 499
 500         end = start + size;
 501         printk(KERN_DEBUG "e820: remove [mem %#010Lx-%#010Lx] ", start, end - 1);
 502         if (check_type)
 503                 e820_print_type(old_type);
 504         pr_cont("\n");
 505
 506         for (i = 0; i < e820_table->nr_entries; i++) {
 507                 struct e820_entry *entry = &e820_table->entries[i];
 508                 u64 final_start, final_end;
 509                 u64 entry_end;
 510
 511                 if (check_type && entry->type != old_type)
 512                         continue;
 513
 514                 entry_end = entry->addr + entry->size;
 515
 516                 /* Completely covered? */
 517                 if (entry->addr >= start && entry_end <= end) {
 518                         real_removed_size += entry->size;
 519                         memset(entry, 0, sizeof(*entry));
 520                         continue;
 521                 }
 522
 523                 /* Is the new range completely covered? */
 524                 if (entry->addr < start && entry_end > end) {
 525                         e820__range_add(end, entry_end - end, entry->type);
 526                         entry->size = start - entry->addr;
 527                         real_removed_size += size;
 528                         continue;
 529                 }
 530
 531                 /* Partially covered: */
 532                 final_start = max(start, entry->addr);
 533                 final_end = min(end, entry_end);
 534                 if (final_start >= final_end)
 535                         continue;
 536
 537                 real_removed_size += final_end - final_start;
 538
 539                 /*
 540                  * Left range could be head or tail, so need to update
 541                  * the size first:
 542                  */
 543                 entry->size -= final_end - final_start;
 544                 if (entry->addr < final_start)
 545                         continue;
 546
 547                 entry->addr = final_end;
 548         }
 549         return real_removed_size;
 550 }
 551
 552 void __init e820__update_table_print(void)
 553 {
 554         if (e820__update_table(e820_table))
 555                 return;
 556
 557         pr_info("e820: modified physical RAM map:\n");
 558         e820__print_table("modified");
 559 }
 560
 561 static void __init e820__update_table_kexec(void)
 562 {
 563         e820__update_table(e820_table_kexec);
 564 }
 565
 566 #define MAX_GAP_END 0x100000000ull
 567
 568 /*
 569  * Search for a gap in the E820 memory space from 0 to MAX_GAP_END (4GB).
 570  */
 571 static int __init e820_search_gap(unsigned long *gapstart, unsigned long *gapsize)
 572 {
 573         unsigned long long last = MAX_GAP_END;
 574         int i = e820_table->nr_entries;
 575         int found = 0;
 576
 577         while (--i >= 0) {
 578                 unsigned long long start = e820_table->entries[i].addr;
 579                 unsigned long long end = start + e820_table->entries[i].size;
 580
 581                 /*
 582                  * Since "last" is at most 4GB, we know we'll
 583                  * fit in 32 bits if this condition is true:
 584                  */
 585                 if (last > end) {
 586                         unsigned long gap = last - end;
 587
 588                         if (gap >= *gapsize) {
 589                                 *gapsize = gap;
 590                                 *gapstart = end;
 591                                 found = 1;
 592                         }
 593                 }
 594                 if (start < last)
 595                         last = start;
 596         }
 597         return found;
 598 }
 599
 600 /*
 601  * Search for the biggest gap in the low 32 bits of the E820
 602  * memory space. We pass this space to the PCI subsystem, so
 603  * that it can assign MMIO resources for hotplug or
 604  * unconfigured devices in.
 605  *
 606  * Hopefully the BIOS let enough space left.
 607  */
 608 __init void e820__setup_pci_gap(void)
 609 {
 610         unsigned long gapstart, gapsize;
 611         int found;
 612
 613         gapsize = 0x400000;
 614         found  = e820_search_gap(&gapstart, &gapsize);
 615
 616         if (!found) {
 617 #ifdef CONFIG_X86_64
 618                 gapstart = (max_pfn << PAGE_SHIFT) + 1024*1024;
 619                 pr_err(
 620                         "e820: Cannot find an available gap in the 32-bit address range\n"
 621                         "e820: PCI devices with unassigned 32-bit BARs may not work!\n");
 622 #else
 623                 gapstart = 0x10000000;
 624 #endif
 625         }
 626
 627         /*
 628          * e820__reserve_resources_late() protects stolen RAM already:
 629          */
 630         pci_mem_start = gapstart;
 631
 632         pr_info("e820: [mem %#010lx-%#010lx] available for PCI devices\n", gapstart, gapstart + gapsize - 1);
 633 }
 634
 635 /*
 636  * Called late during init, in free_initmem().
 637  *
 638  * Initial e820_table and e820_table_kexec are largish __initdata arrays.
 639  *
 640  * Copy them to a (usually much smaller) dynamically allocated area that is
 641  * sized precisely after the number of e820 entries.
 642  *
 643  * This is done after we've performed all the fixes and tweaks to the tables.
 644  * All functions which modify them are __init functions, which won't exist
 645  * after free_initmem().
 646  */
 647 __init void e820__reallocate_tables(void)
 648 {
 649         struct e820_table *n;
 650         int size;
 651
 652         size = offsetof(struct e820_table, entries) + sizeof(struct e820_entry)*e820_table->nr_entries;
 653         n = kmalloc(size, GFP_KERNEL);
 654         BUG_ON(!n);
 655         memcpy(n, e820_table, size);
 656         e820_table = n;
 657
 658         size = offsetof(struct e820_table, entries) + sizeof(struct e820_entry)*e820_table_kexec->nr_entries;
 659         n = kmalloc(size, GFP_KERNEL);
 660         BUG_ON(!n);
 661         memcpy(n, e820_table_kexec, size);
 662         e820_table_kexec = n;
 663
 664         size = offsetof(struct e820_table, entries) + sizeof(struct e820_entry)*e820_table_firmware->nr_entries;
 665         n = kmalloc(size, GFP_KERNEL);
 666         BUG_ON(!n);
 667         memcpy(n, e820_table_firmware, size);
 668         e820_table_firmware = n;
 669 }
 670
 671 /*
 672  * Because of the small fixed size of struct boot_params, only the first
 673  * 128 E820 memory entries are passed to the kernel via boot_params.e820_table,
 674  * the remaining (if any) entries are passed via the SETUP_E820_EXT node of
 675  * struct setup_data, which is parsed here.
 676  */
 677 void __init e820__memory_setup_extended(u64 phys_addr, u32 data_len)
 678 {
 679         int entries;
 680         struct boot_e820_entry *extmap;
 681         struct setup_data *sdata;
 682
 683         sdata = early_memremap(phys_addr, data_len);
 684         entries = sdata->len / sizeof(*extmap);
 685         extmap = (struct boot_e820_entry *)(sdata->data);
 686
 687         __append_e820_table(extmap, entries);
 688         e820__update_table(e820_table);
 689
 690         memcpy(e820_table_kexec, e820_table, sizeof(*e820_table_kexec));
 691         memcpy(e820_table_firmware, e820_table, sizeof(*e820_table_firmware));
 692
 693         early_memunmap(sdata, data_len);
 694         pr_info("e820: extended physical RAM map:\n");
 695         e820__print_table("extended");
 696 }
 697
 698 /*
 699  * Find the ranges of physical addresses that do not correspond to
 700  * E820 RAM areas and register the corresponding pages as 'nosave' for
 701  * hibernation (32-bit) or software suspend and suspend to RAM (64-bit).
 702  *
 703  * This function requires the E820 map to be sorted and without any
 704  * overlapping entries.
 705  */
 706 void __init e820__register_nosave_regions(unsigned long limit_pfn)
 707 {
 708         int i;
 709         unsigned long pfn = 0;
 710
 711         for (i = 0; i < e820_table->nr_entries; i++) {
 712                 struct e820_entry *entry = &e820_table->entries[i];
 713
 714                 if (pfn < PFN_UP(entry->addr))
 715                         register_nosave_region(pfn, PFN_UP(entry->addr));
 716
 717                 pfn = PFN_DOWN(entry->addr + entry->size);
 718
 719                 if (entry->type != E820_TYPE_RAM && entry->type != E820_TYPE_RESERVED_KERN)
 720                         register_nosave_region(PFN_UP(entry->addr), pfn);
 721
 722                 if (pfn >= limit_pfn)
 723                         break;
 724         }
 725 }
 726
 727 #ifdef CONFIG_ACPI
 728 /*
 729  * Register ACPI NVS memory regions, so that we can save/restore them during
 730  * hibernation and the subsequent resume:
 731  */
 732 static int __init e820__register_nvs_regions(void)
 733 {
 734         int i;
 735
 736         for (i = 0; i < e820_table->nr_entries; i++) {
 737                 struct e820_entry *entry = &e820_table->entries[i];
 738
 739                 if (entry->type == E820_TYPE_NVS)
 740                         acpi_nvs_register(entry->addr, entry->size);
 741         }
 742
 743         return 0;
 744 }
 745 core_initcall(e820__register_nvs_regions);
 746 #endif
 747
 748 /*
 749  * Allocate the requested number of bytes with the requsted alignment
 750  * and return (the physical address) to the caller. Also register this
 751  * range in the 'kexec' E820 table as a reserved range.
 752  *
 753  * This allows kexec to fake a new mptable, as if it came from the real
 754  * system.
 755  */
 756 u64 __init e820__memblock_alloc_reserved(u64 size, u64 align)
 757 {
 758         u64 addr;
 759
 760         addr = __memblock_alloc_base(size, align, MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE);
 761         if (addr) {
 762                 e820__range_update_kexec(addr, size, E820_TYPE_RAM, E820_TYPE_RESERVED);
 763                 pr_info("e820: update e820_table_kexec for e820__memblock_alloc_reserved()\n");
 764                 e820__update_table_kexec();
 765         }
 766
 767         return addr;
 768 }
 769
 770 #ifdef CONFIG_X86_32
 771 # ifdef CONFIG_X86_PAE
 772 #  define MAX_ARCH_PFN          (1ULL<<(36-PAGE_SHIFT))
 773 # else
 774 #  define MAX_ARCH_PFN          (1ULL<<(32-PAGE_SHIFT))
 775 # endif
 776 #else /* CONFIG_X86_32 */
 777 # define MAX_ARCH_PFN MAXMEM>>PAGE_SHIFT
 778 #endif
 779
 780 /*
 781  * Find the highest page frame number we have available
 782  */
 783 static unsigned long __init e820_end_pfn(unsigned long limit_pfn, enum e820_type type)
 784 {
 785         int i;
 786         unsigned long last_pfn = 0;
 787         unsigned long max_arch_pfn = MAX_ARCH_PFN;
 788
 789         for (i = 0; i < e820_table->nr_entries; i++) {
 790                 struct e820_entry *entry = &e820_table->entries[i];
 791                 unsigned long start_pfn;
 792                 unsigned long end_pfn;
 793
 794                 if (entry->type != type)
 795                         continue;
 796
 797                 start_pfn = entry->addr >> PAGE_SHIFT;
 798                 end_pfn = (entry->addr + entry->size) >> PAGE_SHIFT;
 799
 800                 if (start_pfn >= limit_pfn)
 801                         continue;
 802                 if (end_pfn > limit_pfn) {
 803                         last_pfn = limit_pfn;
 804                         break;
 805                 }
 806                 if (end_pfn > last_pfn)
 807                         last_pfn = end_pfn;
 808         }
 809
 810         if (last_pfn > max_arch_pfn)
 811                 last_pfn = max_arch_pfn;
 812
 813         pr_info("e820: last_pfn = %#lx max_arch_pfn = %#lx\n",
 814                          last_pfn, max_arch_pfn);
 815         return last_pfn;
 816 }
 817
 818 unsigned long __init e820__end_of_ram_pfn(void)
 819 {
 820         return e820_end_pfn(MAX_ARCH_PFN, E820_TYPE_RAM);
 821 }
 822
 823 unsigned long __init e820__end_of_low_ram_pfn(void)
 824 {
 825         return e820_end_pfn(1UL << (32 - PAGE_SHIFT), E820_TYPE_RAM);
 826 }
 827
 828 static void __init early_panic(char *msg)
 829 {
 830         early_printk(msg);
 831         panic(msg);
 832 }
 833
 834 static int userdef __initdata;
 835
 836 /* The "mem=nopentium" boot option disables 4MB page tables on 32-bit kernels: */
 837 static int __init parse_memopt(char *p)
 838 {
 839         u64 mem_size;
 840
 841         if (!p)
 842                 return -EINVAL;
 843
 844         if (!strcmp(p, "nopentium")) {
 845 #ifdef CONFIG_X86_32
 846                 setup_clear_cpu_cap(X86_FEATURE_PSE);
 847                 return 0;
 848 #else
 849                 pr_warn("mem=nopentium ignored! (only supported on x86_32)\n");
 850                 return -EINVAL;
 851 #endif
 852         }
 853
 854         userdef = 1;
 855         mem_size = memparse(p, &p);
 856
 857         /* Don't remove all memory when getting "mem={invalid}" parameter: */
 858         if (mem_size == 0)
 859                 return -EINVAL;
 860
 861         e820__range_remove(mem_size, ULLONG_MAX - mem_size, E820_TYPE_RAM, 1);
 862
 863         return 0;
 864 }
 865 early_param("mem", parse_memopt);
 866
 867 static int __init parse_memmap_one(char *p)
 868 {
 869         char *oldp;
 870         u64 start_at, mem_size;
 871
 872         if (!p)
 873                 return -EINVAL;
 874
 875         if (!strncmp(p, "exactmap", 8)) {
 876 #ifdef CONFIG_CRASH_DUMP
 877                 /*
 878                  * If we are doing a crash dump, we still need to know
 879                  * the real memory size before the original memory map is
 880                  * reset.
 881                  */
 882                 saved_max_pfn = e820__end_of_ram_pfn();
 883 #endif
 884                 e820_table->nr_entries = 0;
 885                 userdef = 1;
 886                 return 0;
 887         }
 888
 889         oldp = p;
 890         mem_size = memparse(p, &p);
 891         if (p == oldp)
 892                 return -EINVAL;
 893
 894         userdef = 1;
 895         if (*p == '@') {
 896                 start_at = memparse(p+1, &p);
 897                 e820__range_add(start_at, mem_size, E820_TYPE_RAM);
 898         } else if (*p == '#') {
 899                 start_at = memparse(p+1, &p);
 900                 e820__range_add(start_at, mem_size, E820_TYPE_ACPI);
 901         } else if (*p == '$') {
 902                 start_at = memparse(p+1, &p);
 903                 e820__range_add(start_at, mem_size, E820_TYPE_RESERVED);
 904         } else if (*p == '!') {
 905                 start_at = memparse(p+1, &p);
 906                 e820__range_add(start_at, mem_size, E820_TYPE_PRAM);
 907         } else {
 908                 e820__range_remove(mem_size, ULLONG_MAX - mem_size, E820_TYPE_RAM, 1);
 909         }
 910
 911         return *p == '\0' ? 0 : -EINVAL;
 912 }
 913
 914 static int __init parse_memmap_opt(char *str)
 915 {
 916         while (str) {
 917                 char *k = strchr(str, ',');
 918
 919                 if (k)
 920                         *k++ = 0;
 921
 922                 parse_memmap_one(str);
 923                 str = k;
 924         }
 925
 926         return 0;
 927 }
 928 early_param("memmap", parse_memmap_opt);
 929
 930 /*
 931  * Reserve all entries from the bootloader's extensible data nodes list,
 932  * because if present we are going to use it later on to fetch e820
 933  * entries from it:
 934  */
 935 void __init e820__reserve_setup_data(void)
 936 {
 937         struct setup_data *data;
 938         u64 pa_data;
 939
 940         pa_data = boot_params.hdr.setup_data;
 941         if (!pa_data)
 942                 return;
 943
 944         while (pa_data) {
 945                 data = early_memremap(pa_data, sizeof(*data));
 946                 e820__range_update(pa_data, sizeof(*data)+data->len, E820_TYPE_RAM, E820_TYPE_RESERVED_KERN);
 947                 e820__range_update_kexec(pa_data, sizeof(*data)+data->len, E820_TYPE_RAM, E820_TYPE_RESERVED_KERN);
 948                 pa_data = data->next;
 949                 early_memunmap(data, sizeof(*data));
 950         }
 951
 952         e820__update_table(e820_table);
 953         e820__update_table(e820_table_kexec);
 954
 955         pr_info("extended physical RAM map:\n");
 956         e820__print_table("reserve setup_data");
 957 }
 958
 959 /*
 960  * Called after parse_early_param(), after early parameters (such as mem=)
 961  * have been processed, in which case we already have an E820 table filled in
 962  * via the parameter callback function(s), but it's not sorted and printed yet:
 963  */
 964 void __init e820__finish_early_params(void)
 965 {
 966         if (userdef) {
 967                 if (e820__update_table(e820_table) < 0)
 968                         early_panic("Invalid user supplied memory map");
 969
 970                 pr_info("e820: user-defined physical RAM map:\n");
 971                 e820__print_table("user");
 972         }
 973 }
 974
 975 static const char *__init e820_type_to_string(struct e820_entry *entry)
 976 {
 977         switch (entry->type) {
 978         case E820_TYPE_RESERVED_KERN:   /* Fall-through: */
 979         case E820_TYPE_RAM:             return "System RAM";
 980         case E820_TYPE_ACPI:            return "ACPI Tables";
 981         case E820_TYPE_NVS:             return "ACPI Non-volatile Storage";
 982         case E820_TYPE_UNUSABLE:        return "Unusable memory";
 983         case E820_TYPE_PRAM:            return "Persistent Memory (legacy)";
 984         case E820_TYPE_PMEM:            return "Persistent Memory";
 985         case E820_TYPE_RESERVED:        return "Reserved";
 986         default:                        return "Unknown E820 type";
 987         }
 988 }
 989
 990 static unsigned long __init e820_type_to_iomem_type(struct e820_entry *entry)
 991 {
 992         switch (entry->type) {
 993         case E820_TYPE_RESERVED_KERN:   /* Fall-through: */
 994         case E820_TYPE_RAM:             return IORESOURCE_SYSTEM_RAM;
 995         case E820_TYPE_ACPI:            /* Fall-through: */
 996         case E820_TYPE_NVS:             /* Fall-through: */
 997         case E820_TYPE_UNUSABLE:        /* Fall-through: */
 998         case E820_TYPE_PRAM:            /* Fall-through: */
 999         case E820_TYPE_PMEM:            /* Fall-through: */
1000         case E820_TYPE_RESERVED:        /* Fall-through: */
1001         default:                        return IORESOURCE_MEM;
1002         }
1003 }
1004
1005 static unsigned long __init e820_type_to_iores_desc(struct e820_entry *entry)
1006 {
1007         switch (entry->type) {
1008         case E820_TYPE_ACPI:            return IORES_DESC_ACPI_TABLES;
1009         case E820_TYPE_NVS:             return IORES_DESC_ACPI_NV_STORAGE;
1010         case E820_TYPE_PMEM:            return IORES_DESC_PERSISTENT_MEMORY;
1011         case E820_TYPE_PRAM:            return IORES_DESC_PERSISTENT_MEMORY_LEGACY;
1012         case E820_TYPE_RESERVED_KERN:   /* Fall-through: */
1013         case E820_TYPE_RAM:             /* Fall-through: */
1014         case E820_TYPE_UNUSABLE:        /* Fall-through: */
1015         case E820_TYPE_RESERVED:        /* Fall-through: */
1016         default:                        return IORES_DESC_NONE;
1017         }
1018 }
1019
1020 static bool __init do_mark_busy(enum e820_type type, struct resource *res)
1021 {
1022         /* this is the legacy bios/dos rom-shadow + mmio region */
1023         if (res->start < (1ULL<<20))
1024                 return true;
1025
1026         /*
1027          * Treat persistent memory like device memory, i.e. reserve it
1028          * for exclusive use of a driver
1029          */
1030         switch (type) {
1031         case E820_TYPE_RESERVED:
1032         case E820_TYPE_PRAM:
1033         case E820_TYPE_PMEM:
1034                 return false;
1035         case E820_TYPE_RESERVED_KERN:
1036         case E820_TYPE_RAM:
1037         case E820_TYPE_ACPI:
1038         case E820_TYPE_NVS:
1039         case E820_TYPE_UNUSABLE:
1040         default:
1041                 return true;
1042         }
1043 }
1044
1045 /*
1046  * Mark E820 reserved areas as busy for the resource manager:
1047  */
1048
1049 static struct resource __initdata *e820_res;
1050
1051 void __init e820__reserve_resources(void)
1052 {
1053         int i;
1054         struct resource *res;
1055         u64 end;
1056
1057         res = alloc_bootmem(sizeof(*res) * e820_table->nr_entries);
1058         e820_res = res;
1059
1060         for (i = 0; i < e820_table->nr_entries; i++) {
1061                 struct e820_entry *entry = e820_table->entries + i;
1062
1063                 end = entry->addr + entry->size - 1;
1064                 if (end != (resource_size_t)end) {
1065                         res++;
1066                         continue;
1067                 }
1068                 res->start = entry->addr;
1069                 res->end   = end;
1070                 res->name  = e820_type_to_string(entry);
1071                 res->flags = e820_type_to_iomem_type(entry);
1072                 res->desc  = e820_type_to_iores_desc(entry);
1073
1074                 /*
1075                  * Don't register the region that could be conflicted with
1076                  * PCI device BAR resources and insert them later in
1077                  * pcibios_resource_survey():
1078                  */
1079                 if (do_mark_busy(entry->type, res)) {
1080                         res->flags |= IORESOURCE_BUSY;
1081                         insert_resource(&iomem_resource, res);
1082                 }
1083                 res++;
1084         }
1085
1086         /* Expose the bootloader-provided memory layout to the sysfs. */
1087         for (i = 0; i < e820_table_firmware->nr_entries; i++) {
1088                 struct e820_entry *entry = e820_table_firmware->entries + i;
1089
1090                 firmware_map_add_early(entry->addr, entry->addr + entry->size, e820_type_to_string(entry));
1091         }
1092 }
1093
1094 /*
1095  * How much should we pad the end of RAM, depending on where it is?
1096  */
1097 static unsigned long __init ram_alignment(resource_size_t pos)
1098 {
1099         unsigned long mb = pos >> 20;
1100
1101         /* To 64kB in the first megabyte */
1102         if (!mb)
1103                 return 64*1024;
1104
1105         /* To 1MB in the first 16MB */
1106         if (mb < 16)
1107                 return 1024*1024;
1108
1109         /* To 64MB for anything above that */
1110         return 64*1024*1024;
1111 }
1112
1113 #define MAX_RESOURCE_SIZE ((resource_size_t)-1)
1114
1115 void __init e820__reserve_resources_late(void)
1116 {
1117         int i;
1118         struct resource *res;
1119
1120         res = e820_res;
1121         for (i = 0; i < e820_table->nr_entries; i++) {
1122                 if (!res->parent && res->end)
1123                         insert_resource_expand_to_fit(&iomem_resource, res);
1124                 res++;
1125         }
1126
1127         /*
1128          * Try to bump up RAM regions to reasonable boundaries, to
1129          * avoid stolen RAM:
1130          */
1131         for (i = 0; i < e820_table->nr_entries; i++) {
1132                 struct e820_entry *entry = &e820_table->entries[i];
1133                 u64 start, end;
1134
1135                 if (entry->type != E820_TYPE_RAM)
1136                         continue;
1137
1138                 start = entry->addr + entry->size;
1139                 end = round_up(start, ram_alignment(start)) - 1;
1140                 if (end > MAX_RESOURCE_SIZE)
1141                         end = MAX_RESOURCE_SIZE;
1142                 if (start >= end)
1143                         continue;
1144
1145                 printk(KERN_DEBUG "e820: reserve RAM buffer [mem %#010llx-%#010llx]\n", start, end);
1146                 reserve_region_with_split(&iomem_resource, start, end, "RAM buffer");
1147         }
1148 }
1149
1150 /*
1151  * Pass the firmware (bootloader) E820 map to the kernel and process it:
1152  */
1153 char *__init e820__memory_setup_default(void)
1154 {
1155         char *who = "BIOS-e820";
1156
1157         /*
1158          * Try to copy the BIOS-supplied E820-map.
1159          *
1160          * Otherwise fake a memory map; one section from 0k->640k,
1161          * the next section from 1mb->appropriate_mem_k
1162          */
1163         if (append_e820_table(boot_params.e820_table, boot_params.e820_entries) < 0) {
1164                 u64 mem_size;
1165
1166                 /* Compare results from other methods and take the one that gives more RAM: */
1167                 if (boot_params.alt_mem_k < boot_params.screen_info.ext_mem_k) {
1168                         mem_size = boot_params.screen_info.ext_mem_k;
1169                         who = "BIOS-88";
1170                 } else {
1171                         mem_size = boot_params.alt_mem_k;
1172                         who = "BIOS-e801";
1173                 }
1174
1175                 e820_table->nr_entries = 0;
1176                 e820__range_add(0, LOWMEMSIZE(), E820_TYPE_RAM);
1177                 e820__range_add(HIGH_MEMORY, mem_size << 10, E820_TYPE_RAM);
1178         }
1179
1180         /* We just appended a lot of ranges, sanitize the table: */
1181         e820__update_table(e820_table);
1182
1183         return who;
1184 }
1185
1186 /*
1187  * Calls e820__memory_setup_default() in essence to pick up the firmware/bootloader
1188  * E820 map - with an optional platform quirk available for virtual platforms
1189  * to override this method of boot environment processing:
1190  */
1191 void __init e820__memory_setup(void)
1192 {
1193         char *who;
1194
1195         /* This is a firmware interface ABI - make sure we don't break it: */
1196         BUILD_BUG_ON(sizeof(struct boot_e820_entry) != 20);
1197
1198         who = x86_init.resources.memory_setup();
1199
1200         memcpy(e820_table_kexec, e820_table, sizeof(*e820_table_kexec));
1201         memcpy(e820_table_firmware, e820_table, sizeof(*e820_table_firmware));
1202
1203         pr_info("e820: BIOS-provided physical RAM map:\n");
1204         e820__print_table(who);
1205 }
1206
1207 void __init e820__memblock_setup(void)
1208 {
1209         int i;
1210         u64 end;
1211
1212         /*
1213          * The bootstrap memblock region count maximum is 128 entries
1214          * (INIT_MEMBLOCK_REGIONS), but EFI might pass us more E820 entries
1215          * than that - so allow memblock resizing.
1216          *
1217          * This is safe, because this call happens pretty late during x86 setup,
1218          * so we know about reserved memory regions already. (This is important
1219          * so that memblock resizing does no stomp over reserved areas.)
1220          */
1221         memblock_allow_resize();
1222
1223         for (i = 0; i < e820_table->nr_entries; i++) {
1224                 struct e820_entry *entry = &e820_table->entries[i];
1225
1226                 end = entry->addr + entry->size;
1227                 if (end != (resource_size_t)end)
1228                         continue;
1229
1230                 if (entry->type != E820_TYPE_RAM && entry->type != E820_TYPE_RESERVED_KERN)
1231                         continue;
1232
1233                 memblock_add(entry->addr, entry->size);
1234         }
1235
1236         /* Throw away partial pages: */
1237         memblock_trim_memory(PAGE_SIZE);
1238
1239         memblock_dump_all();
1240 }