673541eb3b3f16c8c029349d597d67f4bb83a77a
[karo-tx-linux.git] / arch / x86 / mm / init.c
1 #include <linux/gfp.h>
2 #include <linux/initrd.h>
3 #include <linux/ioport.h>
4 #include <linux/swap.h>
5 #include <linux/memblock.h>
6 #include <linux/bootmem.h>      /* for max_low_pfn */
7
8 #include <asm/set_memory.h>
9 #include <asm/e820/api.h>
10 #include <asm/init.h>
11 #include <asm/page.h>
12 #include <asm/page_types.h>
13 #include <asm/sections.h>
14 #include <asm/setup.h>
15 #include <asm/tlbflush.h>
16 #include <asm/tlb.h>
17 #include <asm/proto.h>
18 #include <asm/dma.h>            /* for MAX_DMA_PFN */
19 #include <asm/microcode.h>
20 #include <asm/kaslr.h>
21
22 /*
23  * We need to define the tracepoints somewhere, and tlb.c
24  * is only compied when SMP=y.
25  */
26 #define CREATE_TRACE_POINTS
27 #include <trace/events/tlb.h>
28
29 #include "mm_internal.h"
30
31 /*
32  * Tables translating between page_cache_type_t and pte encoding.
33  *
34  * The default values are defined statically as minimal supported mode;
35  * WC and WT fall back to UC-.  pat_init() updates these values to support
36  * more cache modes, WC and WT, when it is safe to do so.  See pat_init()
37  * for the details.  Note, __early_ioremap() used during early boot-time
38  * takes pgprot_t (pte encoding) and does not use these tables.
39  *
40  *   Index into __cachemode2pte_tbl[] is the cachemode.
41  *
42  *   Index into __pte2cachemode_tbl[] are the caching attribute bits of the pte
43  *   (_PAGE_PWT, _PAGE_PCD, _PAGE_PAT) at index bit positions 0, 1, 2.
44  */
45 uint16_t __cachemode2pte_tbl[_PAGE_CACHE_MODE_NUM] = {
46         [_PAGE_CACHE_MODE_WB      ]     = 0         | 0        ,
47         [_PAGE_CACHE_MODE_WC      ]     = 0         | _PAGE_PCD,
48         [_PAGE_CACHE_MODE_UC_MINUS]     = 0         | _PAGE_PCD,
49         [_PAGE_CACHE_MODE_UC      ]     = _PAGE_PWT | _PAGE_PCD,
50         [_PAGE_CACHE_MODE_WT      ]     = 0         | _PAGE_PCD,
51         [_PAGE_CACHE_MODE_WP      ]     = 0         | _PAGE_PCD,
52 };
53 EXPORT_SYMBOL(__cachemode2pte_tbl);
54
55 uint8_t __pte2cachemode_tbl[8] = {
56         [__pte2cm_idx( 0        | 0         | 0        )] = _PAGE_CACHE_MODE_WB,
57         [__pte2cm_idx(_PAGE_PWT | 0         | 0        )] = _PAGE_CACHE_MODE_UC_MINUS,
58         [__pte2cm_idx( 0        | _PAGE_PCD | 0        )] = _PAGE_CACHE_MODE_UC_MINUS,
59         [__pte2cm_idx(_PAGE_PWT | _PAGE_PCD | 0        )] = _PAGE_CACHE_MODE_UC,
60         [__pte2cm_idx( 0        | 0         | _PAGE_PAT)] = _PAGE_CACHE_MODE_WB,
61         [__pte2cm_idx(_PAGE_PWT | 0         | _PAGE_PAT)] = _PAGE_CACHE_MODE_UC_MINUS,
62         [__pte2cm_idx(0         | _PAGE_PCD | _PAGE_PAT)] = _PAGE_CACHE_MODE_UC_MINUS,
63         [__pte2cm_idx(_PAGE_PWT | _PAGE_PCD | _PAGE_PAT)] = _PAGE_CACHE_MODE_UC,
64 };
65 EXPORT_SYMBOL(__pte2cachemode_tbl);
66
67 static unsigned long __initdata pgt_buf_start;
68 static unsigned long __initdata pgt_buf_end;
69 static unsigned long __initdata pgt_buf_top;
70
71 static unsigned long min_pfn_mapped;
72
73 static bool __initdata can_use_brk_pgt = true;
74
75 /*
76  * Pages returned are already directly mapped.
77  *
78  * Changing that is likely to break Xen, see commit:
79  *
80  *    279b706 x86,xen: introduce x86_init.mapping.pagetable_reserve
81  *
82  * for detailed information.
83  */
84 __ref void *alloc_low_pages(unsigned int num)
85 {
86         unsigned long pfn;
87         int i;
88
89         if (after_bootmem) {
90                 unsigned int order;
91
92                 order = get_order((unsigned long)num << PAGE_SHIFT);
93                 return (void *)__get_free_pages(GFP_ATOMIC | __GFP_NOTRACK |
94                                                 __GFP_ZERO, order);
95         }
96
97         if ((pgt_buf_end + num) > pgt_buf_top || !can_use_brk_pgt) {
98                 unsigned long ret;
99                 if (min_pfn_mapped >= max_pfn_mapped)
100                         panic("alloc_low_pages: ran out of memory");
101                 ret = memblock_find_in_range(min_pfn_mapped << PAGE_SHIFT,
102                                         max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT,
103                                         PAGE_SIZE * num , PAGE_SIZE);
104                 if (!ret)
105                         panic("alloc_low_pages: can not alloc memory");
106                 memblock_reserve(ret, PAGE_SIZE * num);
107                 pfn = ret >> PAGE_SHIFT;
108         } else {
109                 pfn = pgt_buf_end;
110                 pgt_buf_end += num;
111                 printk(KERN_DEBUG "BRK [%#010lx, %#010lx] PGTABLE\n",
112                         pfn << PAGE_SHIFT, (pgt_buf_end << PAGE_SHIFT) - 1);
113         }
114
115         for (i = 0; i < num; i++) {
116                 void *adr;
117
118                 adr = __va((pfn + i) << PAGE_SHIFT);
119                 clear_page(adr);
120         }
121
122         return __va(pfn << PAGE_SHIFT);
123 }
124
125 /*
126  * By default need 3 4k for initial PMD_SIZE,  3 4k for 0-ISA_END_ADDRESS.
127  * With KASLR memory randomization, depending on the machine e820 memory
128  * and the PUD alignment. We may need twice more pages when KASLR memory
129  * randomization is enabled.
130  */
131 #ifndef CONFIG_RANDOMIZE_MEMORY
132 #define INIT_PGD_PAGE_COUNT      6
133 #else
134 #define INIT_PGD_PAGE_COUNT      12
135 #endif
136 #define INIT_PGT_BUF_SIZE       (INIT_PGD_PAGE_COUNT * PAGE_SIZE)
137 RESERVE_BRK(early_pgt_alloc, INIT_PGT_BUF_SIZE);
138 void  __init early_alloc_pgt_buf(void)
139 {
140         unsigned long tables = INIT_PGT_BUF_SIZE;
141         phys_addr_t base;
142
143         base = __pa(extend_brk(tables, PAGE_SIZE));
144
145         pgt_buf_start = base >> PAGE_SHIFT;
146         pgt_buf_end = pgt_buf_start;
147         pgt_buf_top = pgt_buf_start + (tables >> PAGE_SHIFT);
148 }
149
150 int after_bootmem;
151
152 early_param_on_off("gbpages", "nogbpages", direct_gbpages, CONFIG_X86_DIRECT_GBPAGES);
153
154 struct map_range {
155         unsigned long start;
156         unsigned long end;
157         unsigned page_size_mask;
158 };
159
160 static int page_size_mask;
161
162 static void __init probe_page_size_mask(void)
163 {
164         /*
165          * For CONFIG_KMEMCHECK or pagealloc debugging, identity mapping will
166          * use small pages.
167          * This will simplify cpa(), which otherwise needs to support splitting
168          * large pages into small in interrupt context, etc.
169          */
170         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_PSE) && !debug_pagealloc_enabled() && !IS_ENABLED(CONFIG_KMEMCHECK))
171                 page_size_mask |= 1 << PG_LEVEL_2M;
172         else
173                 direct_gbpages = 0;
174
175         /* Enable PSE if available */
176         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_PSE))
177                 cr4_set_bits_and_update_boot(X86_CR4_PSE);
178
179         /* Enable PGE if available */
180         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_PGE)) {
181                 cr4_set_bits_and_update_boot(X86_CR4_PGE);
182                 __supported_pte_mask |= _PAGE_GLOBAL;
183         } else
184                 __supported_pte_mask &= ~_PAGE_GLOBAL;
185
186         /* Enable 1 GB linear kernel mappings if available: */
187         if (direct_gbpages && boot_cpu_has(X86_FEATURE_GBPAGES)) {
188                 printk(KERN_INFO "Using GB pages for direct mapping\n");
189                 page_size_mask |= 1 << PG_LEVEL_1G;
190         } else {
191                 direct_gbpages = 0;
192         }
193 }
194
195 #ifdef CONFIG_X86_32
196 #define NR_RANGE_MR 3
197 #else /* CONFIG_X86_64 */
198 #define NR_RANGE_MR 5
199 #endif
200
201 static int __meminit save_mr(struct map_range *mr, int nr_range,
202                              unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
203                              unsigned long page_size_mask)
204 {
205         if (start_pfn < end_pfn) {
206                 if (nr_range >= NR_RANGE_MR)
207                         panic("run out of range for init_memory_mapping\n");
208                 mr[nr_range].start = start_pfn<<PAGE_SHIFT;
209                 mr[nr_range].end   = end_pfn<<PAGE_SHIFT;
210                 mr[nr_range].page_size_mask = page_size_mask;
211                 nr_range++;
212         }
213
214         return nr_range;
215 }
216
217 /*
218  * adjust the page_size_mask for small range to go with
219  *      big page size instead small one if nearby are ram too.
220  */
221 static void __ref adjust_range_page_size_mask(struct map_range *mr,
222                                                          int nr_range)
223 {
224         int i;
225
226         for (i = 0; i < nr_range; i++) {
227                 if ((page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M)) &&
228                     !(mr[i].page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M))) {
229                         unsigned long start = round_down(mr[i].start, PMD_SIZE);
230                         unsigned long end = round_up(mr[i].end, PMD_SIZE);
231
232 #ifdef CONFIG_X86_32
233                         if ((end >> PAGE_SHIFT) > max_low_pfn)
234                                 continue;
235 #endif
236
237                         if (memblock_is_region_memory(start, end - start))
238                                 mr[i].page_size_mask |= 1<<PG_LEVEL_2M;
239                 }
240                 if ((page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_1G)) &&
241                     !(mr[i].page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_1G))) {
242                         unsigned long start = round_down(mr[i].start, PUD_SIZE);
243                         unsigned long end = round_up(mr[i].end, PUD_SIZE);
244
245                         if (memblock_is_region_memory(start, end - start))
246                                 mr[i].page_size_mask |= 1<<PG_LEVEL_1G;
247                 }
248         }
249 }
250
251 static const char *page_size_string(struct map_range *mr)
252 {
253         static const char str_1g[] = "1G";
254         static const char str_2m[] = "2M";
255         static const char str_4m[] = "4M";
256         static const char str_4k[] = "4k";
257
258         if (mr->page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_1G))
259                 return str_1g;
260         /*
261          * 32-bit without PAE has a 4M large page size.
262          * PG_LEVEL_2M is misnamed, but we can at least
263          * print out the right size in the string.
264          */
265         if (IS_ENABLED(CONFIG_X86_32) &&
266             !IS_ENABLED(CONFIG_X86_PAE) &&
267             mr->page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M))
268                 return str_4m;
269
270         if (mr->page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M))
271                 return str_2m;
272
273         return str_4k;
274 }
275
276 static int __meminit split_mem_range(struct map_range *mr, int nr_range,
277                                      unsigned long start,
278                                      unsigned long end)
279 {
280         unsigned long start_pfn, end_pfn, limit_pfn;
281         unsigned long pfn;
282         int i;
283
284         limit_pfn = PFN_DOWN(end);
285
286         /* head if not big page alignment ? */
287         pfn = start_pfn = PFN_DOWN(start);
288 #ifdef CONFIG_X86_32
289         /*
290          * Don't use a large page for the first 2/4MB of memory
291          * because there are often fixed size MTRRs in there
292          * and overlapping MTRRs into large pages can cause
293          * slowdowns.
294          */
295         if (pfn == 0)
296                 end_pfn = PFN_DOWN(PMD_SIZE);
297         else
298                 end_pfn = round_up(pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE));
299 #else /* CONFIG_X86_64 */
300         end_pfn = round_up(pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE));
301 #endif
302         if (end_pfn > limit_pfn)
303                 end_pfn = limit_pfn;
304         if (start_pfn < end_pfn) {
305                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn, 0);
306                 pfn = end_pfn;
307         }
308
309         /* big page (2M) range */
310         start_pfn = round_up(pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE));
311 #ifdef CONFIG_X86_32
312         end_pfn = round_down(limit_pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE));
313 #else /* CONFIG_X86_64 */
314         end_pfn = round_up(pfn, PFN_DOWN(PUD_SIZE));
315         if (end_pfn > round_down(limit_pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE)))
316                 end_pfn = round_down(limit_pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE));
317 #endif
318
319         if (start_pfn < end_pfn) {
320                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn,
321                                 page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M));
322                 pfn = end_pfn;
323         }
324
325 #ifdef CONFIG_X86_64
326         /* big page (1G) range */
327         start_pfn = round_up(pfn, PFN_DOWN(PUD_SIZE));
328         end_pfn = round_down(limit_pfn, PFN_DOWN(PUD_SIZE));
329         if (start_pfn < end_pfn) {
330                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn,
331                                 page_size_mask &
332                                  ((1<<PG_LEVEL_2M)|(1<<PG_LEVEL_1G)));
333                 pfn = end_pfn;
334         }
335
336         /* tail is not big page (1G) alignment */
337         start_pfn = round_up(pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE));
338         end_pfn = round_down(limit_pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE));
339         if (start_pfn < end_pfn) {
340                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn,
341                                 page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M));
342                 pfn = end_pfn;
343         }
344 #endif
345
346         /* tail is not big page (2M) alignment */
347         start_pfn = pfn;
348         end_pfn = limit_pfn;
349         nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn, 0);
350
351         if (!after_bootmem)
352                 adjust_range_page_size_mask(mr, nr_range);
353
354         /* try to merge same page size and continuous */
355         for (i = 0; nr_range > 1 && i < nr_range - 1; i++) {
356                 unsigned long old_start;
357                 if (mr[i].end != mr[i+1].start ||
358                     mr[i].page_size_mask != mr[i+1].page_size_mask)
359                         continue;
360                 /* move it */
361                 old_start = mr[i].start;
362                 memmove(&mr[i], &mr[i+1],
363                         (nr_range - 1 - i) * sizeof(struct map_range));
364                 mr[i--].start = old_start;
365                 nr_range--;
366         }
367
368         for (i = 0; i < nr_range; i++)
369                 pr_debug(" [mem %#010lx-%#010lx] page %s\n",
370                                 mr[i].start, mr[i].end - 1,
371                                 page_size_string(&mr[i]));
372
373         return nr_range;
374 }
375
376 struct range pfn_mapped[E820_MAX_ENTRIES];
377 int nr_pfn_mapped;
378
379 static void add_pfn_range_mapped(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
380 {
381         nr_pfn_mapped = add_range_with_merge(pfn_mapped, E820_MAX_ENTRIES,
382                                              nr_pfn_mapped, start_pfn, end_pfn);
383         nr_pfn_mapped = clean_sort_range(pfn_mapped, E820_MAX_ENTRIES);
384
385         max_pfn_mapped = max(max_pfn_mapped, end_pfn);
386
387         if (start_pfn < (1UL<<(32-PAGE_SHIFT)))
388                 max_low_pfn_mapped = max(max_low_pfn_mapped,
389                                          min(end_pfn, 1UL<<(32-PAGE_SHIFT)));
390 }
391
392 bool pfn_range_is_mapped(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
393 {
394         int i;
395
396         for (i = 0; i < nr_pfn_mapped; i++)
397                 if ((start_pfn >= pfn_mapped[i].start) &&
398                     (end_pfn <= pfn_mapped[i].end))
399                         return true;
400
401         return false;
402 }
403
404 /*
405  * Setup the direct mapping of the physical memory at PAGE_OFFSET.
406  * This runs before bootmem is initialized and gets pages directly from
407  * the physical memory. To access them they are temporarily mapped.
408  */
409 unsigned long __ref init_memory_mapping(unsigned long start,
410                                                unsigned long end)
411 {
412         struct map_range mr[NR_RANGE_MR];
413         unsigned long ret = 0;
414         int nr_range, i;
415
416         pr_debug("init_memory_mapping: [mem %#010lx-%#010lx]\n",
417                start, end - 1);
418
419         memset(mr, 0, sizeof(mr));
420         nr_range = split_mem_range(mr, 0, start, end);
421
422         for (i = 0; i < nr_range; i++)
423                 ret = kernel_physical_mapping_init(mr[i].start, mr[i].end,
424                                                    mr[i].page_size_mask);
425
426         add_pfn_range_mapped(start >> PAGE_SHIFT, ret >> PAGE_SHIFT);
427
428         return ret >> PAGE_SHIFT;
429 }
430
431 /*
432  * We need to iterate through the E820 memory map and create direct mappings
433  * for only E820_TYPE_RAM and E820_KERN_RESERVED regions. We cannot simply
434  * create direct mappings for all pfns from [0 to max_low_pfn) and
435  * [4GB to max_pfn) because of possible memory holes in high addresses
436  * that cannot be marked as UC by fixed/variable range MTRRs.
437  * Depending on the alignment of E820 ranges, this may possibly result
438  * in using smaller size (i.e. 4K instead of 2M or 1G) page tables.
439  *
440  * init_mem_mapping() calls init_range_memory_mapping() with big range.
441  * That range would have hole in the middle or ends, and only ram parts
442  * will be mapped in init_range_memory_mapping().
443  */
444 static unsigned long __init init_range_memory_mapping(
445                                            unsigned long r_start,
446                                            unsigned long r_end)
447 {
448         unsigned long start_pfn, end_pfn;
449         unsigned long mapped_ram_size = 0;
450         int i;
451
452         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
453                 u64 start = clamp_val(PFN_PHYS(start_pfn), r_start, r_end);
454                 u64 end = clamp_val(PFN_PHYS(end_pfn), r_start, r_end);
455                 if (start >= end)
456                         continue;
457
458                 /*
459                  * if it is overlapping with brk pgt, we need to
460                  * alloc pgt buf from memblock instead.
461                  */
462                 can_use_brk_pgt = max(start, (u64)pgt_buf_end<<PAGE_SHIFT) >=
463                                     min(end, (u64)pgt_buf_top<<PAGE_SHIFT);
464                 init_memory_mapping(start, end);
465                 mapped_ram_size += end - start;
466                 can_use_brk_pgt = true;
467         }
468
469         return mapped_ram_size;
470 }
471
472 static unsigned long __init get_new_step_size(unsigned long step_size)
473 {
474         /*
475          * Initial mapped size is PMD_SIZE (2M).
476          * We can not set step_size to be PUD_SIZE (1G) yet.
477          * In worse case, when we cross the 1G boundary, and
478          * PG_LEVEL_2M is not set, we will need 1+1+512 pages (2M + 8k)
479          * to map 1G range with PTE. Hence we use one less than the
480          * difference of page table level shifts.
481          *
482          * Don't need to worry about overflow in the top-down case, on 32bit,
483          * when step_size is 0, round_down() returns 0 for start, and that
484          * turns it into 0x100000000ULL.
485          * In the bottom-up case, round_up(x, 0) returns 0 though too, which
486          * needs to be taken into consideration by the code below.
487          */
488         return step_size << (PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT - 1);
489 }
490
491 /**
492  * memory_map_top_down - Map [map_start, map_end) top down
493  * @map_start: start address of the target memory range
494  * @map_end: end address of the target memory range
495  *
496  * This function will setup direct mapping for memory range
497  * [map_start, map_end) in top-down. That said, the page tables
498  * will be allocated at the end of the memory, and we map the
499  * memory in top-down.
500  */
501 static void __init memory_map_top_down(unsigned long map_start,
502                                        unsigned long map_end)
503 {
504         unsigned long real_end, start, last_start;
505         unsigned long step_size;
506         unsigned long addr;
507         unsigned long mapped_ram_size = 0;
508
509         /* xen has big range in reserved near end of ram, skip it at first.*/
510         addr = memblock_find_in_range(map_start, map_end, PMD_SIZE, PMD_SIZE);
511         real_end = addr + PMD_SIZE;
512
513         /* step_size need to be small so pgt_buf from BRK could cover it */
514         step_size = PMD_SIZE;
515         max_pfn_mapped = 0; /* will get exact value next */
516         min_pfn_mapped = real_end >> PAGE_SHIFT;
517         last_start = start = real_end;
518
519         /*
520          * We start from the top (end of memory) and go to the bottom.
521          * The memblock_find_in_range() gets us a block of RAM from the
522          * end of RAM in [min_pfn_mapped, max_pfn_mapped) used as new pages
523          * for page table.
524          */
525         while (last_start > map_start) {
526                 if (last_start > step_size) {
527                         start = round_down(last_start - 1, step_size);
528                         if (start < map_start)
529                                 start = map_start;
530                 } else
531                         start = map_start;
532                 mapped_ram_size += init_range_memory_mapping(start,
533                                                         last_start);
534                 last_start = start;
535                 min_pfn_mapped = last_start >> PAGE_SHIFT;
536                 if (mapped_ram_size >= step_size)
537                         step_size = get_new_step_size(step_size);
538         }
539
540         if (real_end < map_end)
541                 init_range_memory_mapping(real_end, map_end);
542 }
543
544 /**
545  * memory_map_bottom_up - Map [map_start, map_end) bottom up
546  * @map_start: start address of the target memory range
547  * @map_end: end address of the target memory range
548  *
549  * This function will setup direct mapping for memory range
550  * [map_start, map_end) in bottom-up. Since we have limited the
551  * bottom-up allocation above the kernel, the page tables will
552  * be allocated just above the kernel and we map the memory
553  * in [map_start, map_end) in bottom-up.
554  */
555 static void __init memory_map_bottom_up(unsigned long map_start,
556                                         unsigned long map_end)
557 {
558         unsigned long next, start;
559         unsigned long mapped_ram_size = 0;
560         /* step_size need to be small so pgt_buf from BRK could cover it */
561         unsigned long step_size = PMD_SIZE;
562
563         start = map_start;
564         min_pfn_mapped = start >> PAGE_SHIFT;
565
566         /*
567          * We start from the bottom (@map_start) and go to the top (@map_end).
568          * The memblock_find_in_range() gets us a block of RAM from the
569          * end of RAM in [min_pfn_mapped, max_pfn_mapped) used as new pages
570          * for page table.
571          */
572         while (start < map_end) {
573                 if (step_size && map_end - start > step_size) {
574                         next = round_up(start + 1, step_size);
575                         if (next > map_end)
576                                 next = map_end;
577                 } else {
578                         next = map_end;
579                 }
580
581                 mapped_ram_size += init_range_memory_mapping(start, next);
582                 start = next;
583
584                 if (mapped_ram_size >= step_size)
585                         step_size = get_new_step_size(step_size);
586         }
587 }
588
589 void __init init_mem_mapping(void)
590 {
591         unsigned long end;
592
593         probe_page_size_mask();
594
595 #ifdef CONFIG_X86_64
596         end = max_pfn << PAGE_SHIFT;
597 #else
598         end = max_low_pfn << PAGE_SHIFT;
599 #endif
600
601         /* the ISA range is always mapped regardless of memory holes */
602         init_memory_mapping(0, ISA_END_ADDRESS);
603
604         /* Init the trampoline, possibly with KASLR memory offset */
605         init_trampoline();
606
607         /*
608          * If the allocation is in bottom-up direction, we setup direct mapping
609          * in bottom-up, otherwise we setup direct mapping in top-down.
610          */
611         if (memblock_bottom_up()) {
612                 unsigned long kernel_end = __pa_symbol(_end);
613
614                 /*
615                  * we need two separate calls here. This is because we want to
616                  * allocate page tables above the kernel. So we first map
617                  * [kernel_end, end) to make memory above the kernel be mapped
618                  * as soon as possible. And then use page tables allocated above
619                  * the kernel to map [ISA_END_ADDRESS, kernel_end).
620                  */
621                 memory_map_bottom_up(kernel_end, end);
622                 memory_map_bottom_up(ISA_END_ADDRESS, kernel_end);
623         } else {
624                 memory_map_top_down(ISA_END_ADDRESS, end);
625         }
626
627 #ifdef CONFIG_X86_64
628         if (max_pfn > max_low_pfn) {
629                 /* can we preseve max_low_pfn ?*/
630                 max_low_pfn = max_pfn;
631         }
632 #else
633         early_ioremap_page_table_range_init();
634 #endif
635
636         load_cr3(swapper_pg_dir);
637         __flush_tlb_all();
638
639         early_memtest(0, max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT);
640 }
641
642 /*
643  * devmem_is_allowed() checks to see if /dev/mem access to a certain address
644  * is valid. The argument is a physical page number.
645  *
646  * On x86, access has to be given to the first megabyte of RAM because that
647  * area traditionally contains BIOS code and data regions used by X, dosemu,
648  * and similar apps. Since they map the entire memory range, the whole range
649  * must be allowed (for mapping), but any areas that would otherwise be
650  * disallowed are flagged as being "zero filled" instead of rejected.
651  * Access has to be given to non-kernel-ram areas as well, these contain the
652  * PCI mmio resources as well as potential bios/acpi data regions.
653  */
654 int devmem_is_allowed(unsigned long pagenr)
655 {
656         if (page_is_ram(pagenr)) {
657                 /*
658                  * For disallowed memory regions in the low 1MB range,
659                  * request that the page be shown as all zeros.
660                  */
661                 if (pagenr < 256)
662                         return 2;
663
664                 return 0;
665         }
666
667         /*
668          * This must follow RAM test, since System RAM is considered a
669          * restricted resource under CONFIG_STRICT_IOMEM.
670          */
671         if (iomem_is_exclusive(pagenr << PAGE_SHIFT)) {
672                 /* Low 1MB bypasses iomem restrictions. */
673                 if (pagenr < 256)
674                         return 1;
675
676                 return 0;
677         }
678
679         return 1;
680 }
681
682 void free_init_pages(char *what, unsigned long begin, unsigned long end)
683 {
684         unsigned long begin_aligned, end_aligned;
685
686         /* Make sure boundaries are page aligned */
687         begin_aligned = PAGE_ALIGN(begin);
688         end_aligned   = end & PAGE_MASK;
689
690         if (WARN_ON(begin_aligned != begin || end_aligned != end)) {
691                 begin = begin_aligned;
692                 end   = end_aligned;
693         }
694
695         if (begin >= end)
696                 return;
697
698         /*
699          * If debugging page accesses then do not free this memory but
700          * mark them not present - any buggy init-section access will
701          * create a kernel page fault:
702          */
703         if (debug_pagealloc_enabled()) {
704                 pr_info("debug: unmapping init [mem %#010lx-%#010lx]\n",
705                         begin, end - 1);
706                 set_memory_np(begin, (end - begin) >> PAGE_SHIFT);
707         } else {
708                 /*
709                  * We just marked the kernel text read only above, now that
710                  * we are going to free part of that, we need to make that
711                  * writeable and non-executable first.
712                  */
713                 set_memory_nx(begin, (end - begin) >> PAGE_SHIFT);
714                 set_memory_rw(begin, (end - begin) >> PAGE_SHIFT);
715
716                 free_reserved_area((void *)begin, (void *)end,
717                                    POISON_FREE_INITMEM, what);
718         }
719 }
720
721 void __ref free_initmem(void)
722 {
723         e820__reallocate_tables();
724
725         free_init_pages("unused kernel",
726                         (unsigned long)(&__init_begin),
727                         (unsigned long)(&__init_end));
728 }
729
730 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
731 void __init free_initrd_mem(unsigned long start, unsigned long end)
732 {
733         /*
734          * end could be not aligned, and We can not align that,
735          * decompresser could be confused by aligned initrd_end
736          * We already reserve the end partial page before in
737          *   - i386_start_kernel()
738          *   - x86_64_start_kernel()
739          *   - relocate_initrd()
740          * So here We can do PAGE_ALIGN() safely to get partial page to be freed
741          */
742         free_init_pages("initrd", start, PAGE_ALIGN(end));
743 }
744 #endif
745
746 /*
747  * Calculate the precise size of the DMA zone (first 16 MB of RAM),
748  * and pass it to the MM layer - to help it set zone watermarks more
749  * accurately.
750  *
751  * Done on 64-bit systems only for the time being, although 32-bit systems
752  * might benefit from this as well.
753  */
754 void __init memblock_find_dma_reserve(void)
755 {
756 #ifdef CONFIG_X86_64
757         u64 nr_pages = 0, nr_free_pages = 0;
758         unsigned long start_pfn, end_pfn;
759         phys_addr_t start_addr, end_addr;
760         int i;
761         u64 u;
762
763         /*
764          * Iterate over all memory ranges (free and reserved ones alike),
765          * to calculate the total number of pages in the first 16 MB of RAM:
766          */
767         nr_pages = 0;
768         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
769                 start_pfn = min(start_pfn, MAX_DMA_PFN);
770                 end_pfn   = min(end_pfn,   MAX_DMA_PFN);
771
772                 nr_pages += end_pfn - start_pfn;
773         }
774
775         /*
776          * Iterate over free memory ranges to calculate the number of free
777          * pages in the DMA zone, while not counting potential partial
778          * pages at the beginning or the end of the range:
779          */
780         nr_free_pages = 0;
781         for_each_free_mem_range(u, NUMA_NO_NODE, MEMBLOCK_NONE, &start_addr, &end_addr, NULL) {
782                 start_pfn = min_t(unsigned long, PFN_UP(start_addr), MAX_DMA_PFN);
783                 end_pfn   = min_t(unsigned long, PFN_DOWN(end_addr), MAX_DMA_PFN);
784
785                 if (start_pfn < end_pfn)
786                         nr_free_pages += end_pfn - start_pfn;
787         }
788
789         set_dma_reserve(nr_pages - nr_free_pages);
790 #endif
791 }
792
793 void __init zone_sizes_init(void)
794 {
795         unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES];
796
797         memset(max_zone_pfns, 0, sizeof(max_zone_pfns));
798
799 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
800         max_zone_pfns[ZONE_DMA]         = min(MAX_DMA_PFN, max_low_pfn);
801 #endif
802 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
803         max_zone_pfns[ZONE_DMA32]       = min(MAX_DMA32_PFN, max_low_pfn);
804 #endif
805         max_zone_pfns[ZONE_NORMAL]      = max_low_pfn;
806 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
807         max_zone_pfns[ZONE_HIGHMEM]     = max_pfn;
808 #endif
809
810         free_area_init_nodes(max_zone_pfns);
811 }
812
813 DEFINE_PER_CPU_SHARED_ALIGNED(struct tlb_state, cpu_tlbstate) = {
814         .loaded_mm = &init_mm,
815         .state = 0,
816         .cr4 = ~0UL,    /* fail hard if we screw up cr4 shadow initialization */
817 };
818 EXPORT_SYMBOL_GPL(cpu_tlbstate);
819
820 void update_cache_mode_entry(unsigned entry, enum page_cache_mode cache)
821 {
822         /* entry 0 MUST be WB (hardwired to speed up translations) */
823         BUG_ON(!entry && cache != _PAGE_CACHE_MODE_WB);
824
825         __cachemode2pte_tbl[cache] = __cm_idx2pte(entry);
826         __pte2cachemode_tbl[entry] = cache;
827 }