x86: provide an init_mem_mapping hypervisor hook
[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 #include <asm/hypervisor.h>
22
23 /*
24  * We need to define the tracepoints somewhere, and tlb.c
25  * is only compied when SMP=y.
26  */
27 #define CREATE_TRACE_POINTS
28 #include <trace/events/tlb.h>
29
30 #include "mm_internal.h"
31
32 /*
33  * Tables translating between page_cache_type_t and pte encoding.
34  *
35  * The default values are defined statically as minimal supported mode;
36  * WC and WT fall back to UC-.  pat_init() updates these values to support
37  * more cache modes, WC and WT, when it is safe to do so.  See pat_init()
38  * for the details.  Note, __early_ioremap() used during early boot-time
39  * takes pgprot_t (pte encoding) and does not use these tables.
40  *
41  *   Index into __cachemode2pte_tbl[] is the cachemode.
42  *
43  *   Index into __pte2cachemode_tbl[] are the caching attribute bits of the pte
44  *   (_PAGE_PWT, _PAGE_PCD, _PAGE_PAT) at index bit positions 0, 1, 2.
45  */
46 uint16_t __cachemode2pte_tbl[_PAGE_CACHE_MODE_NUM] = {
47         [_PAGE_CACHE_MODE_WB      ]     = 0         | 0        ,
48         [_PAGE_CACHE_MODE_WC      ]     = 0         | _PAGE_PCD,
49         [_PAGE_CACHE_MODE_UC_MINUS]     = 0         | _PAGE_PCD,
50         [_PAGE_CACHE_MODE_UC      ]     = _PAGE_PWT | _PAGE_PCD,
51         [_PAGE_CACHE_MODE_WT      ]     = 0         | _PAGE_PCD,
52         [_PAGE_CACHE_MODE_WP      ]     = 0         | _PAGE_PCD,
53 };
54 EXPORT_SYMBOL(__cachemode2pte_tbl);
55
56 uint8_t __pte2cachemode_tbl[8] = {
57         [__pte2cm_idx( 0        | 0         | 0        )] = _PAGE_CACHE_MODE_WB,
58         [__pte2cm_idx(_PAGE_PWT | 0         | 0        )] = _PAGE_CACHE_MODE_UC_MINUS,
59         [__pte2cm_idx( 0        | _PAGE_PCD | 0        )] = _PAGE_CACHE_MODE_UC_MINUS,
60         [__pte2cm_idx(_PAGE_PWT | _PAGE_PCD | 0        )] = _PAGE_CACHE_MODE_UC,
61         [__pte2cm_idx( 0        | 0         | _PAGE_PAT)] = _PAGE_CACHE_MODE_WB,
62         [__pte2cm_idx(_PAGE_PWT | 0         | _PAGE_PAT)] = _PAGE_CACHE_MODE_UC_MINUS,
63         [__pte2cm_idx(0         | _PAGE_PCD | _PAGE_PAT)] = _PAGE_CACHE_MODE_UC_MINUS,
64         [__pte2cm_idx(_PAGE_PWT | _PAGE_PCD | _PAGE_PAT)] = _PAGE_CACHE_MODE_UC,
65 };
66 EXPORT_SYMBOL(__pte2cachemode_tbl);
67
68 static unsigned long __initdata pgt_buf_start;
69 static unsigned long __initdata pgt_buf_end;
70 static unsigned long __initdata pgt_buf_top;
71
72 static unsigned long min_pfn_mapped;
73
74 static bool __initdata can_use_brk_pgt = true;
75
76 /*
77  * Pages returned are already directly mapped.
78  *
79  * Changing that is likely to break Xen, see commit:
80  *
81  *    279b706 x86,xen: introduce x86_init.mapping.pagetable_reserve
82  *
83  * for detailed information.
84  */
85 __ref void *alloc_low_pages(unsigned int num)
86 {
87         unsigned long pfn;
88         int i;
89
90         if (after_bootmem) {
91                 unsigned int order;
92
93                 order = get_order((unsigned long)num << PAGE_SHIFT);
94                 return (void *)__get_free_pages(GFP_ATOMIC | __GFP_NOTRACK |
95                                                 __GFP_ZERO, order);
96         }
97
98         if ((pgt_buf_end + num) > pgt_buf_top || !can_use_brk_pgt) {
99                 unsigned long ret;
100                 if (min_pfn_mapped >= max_pfn_mapped)
101                         panic("alloc_low_pages: ran out of memory");
102                 ret = memblock_find_in_range(min_pfn_mapped << PAGE_SHIFT,
103                                         max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT,
104                                         PAGE_SIZE * num , PAGE_SIZE);
105                 if (!ret)
106                         panic("alloc_low_pages: can not alloc memory");
107                 memblock_reserve(ret, PAGE_SIZE * num);
108                 pfn = ret >> PAGE_SHIFT;
109         } else {
110                 pfn = pgt_buf_end;
111                 pgt_buf_end += num;
112                 printk(KERN_DEBUG "BRK [%#010lx, %#010lx] PGTABLE\n",
113                         pfn << PAGE_SHIFT, (pgt_buf_end << PAGE_SHIFT) - 1);
114         }
115
116         for (i = 0; i < num; i++) {
117                 void *adr;
118
119                 adr = __va((pfn + i) << PAGE_SHIFT);
120                 clear_page(adr);
121         }
122
123         return __va(pfn << PAGE_SHIFT);
124 }
125
126 /*
127  * By default need 3 4k for initial PMD_SIZE,  3 4k for 0-ISA_END_ADDRESS.
128  * With KASLR memory randomization, depending on the machine e820 memory
129  * and the PUD alignment. We may need twice more pages when KASLR memory
130  * randomization is enabled.
131  */
132 #ifndef CONFIG_RANDOMIZE_MEMORY
133 #define INIT_PGD_PAGE_COUNT      6
134 #else
135 #define INIT_PGD_PAGE_COUNT      12
136 #endif
137 #define INIT_PGT_BUF_SIZE       (INIT_PGD_PAGE_COUNT * PAGE_SIZE)
138 RESERVE_BRK(early_pgt_alloc, INIT_PGT_BUF_SIZE);
139 void  __init early_alloc_pgt_buf(void)
140 {
141         unsigned long tables = INIT_PGT_BUF_SIZE;
142         phys_addr_t base;
143
144         base = __pa(extend_brk(tables, PAGE_SIZE));
145
146         pgt_buf_start = base >> PAGE_SHIFT;
147         pgt_buf_end = pgt_buf_start;
148         pgt_buf_top = pgt_buf_start + (tables >> PAGE_SHIFT);
149 }
150
151 int after_bootmem;
152
153 early_param_on_off("gbpages", "nogbpages", direct_gbpages, CONFIG_X86_DIRECT_GBPAGES);
154
155 struct map_range {
156         unsigned long start;
157         unsigned long end;
158         unsigned page_size_mask;
159 };
160
161 static int page_size_mask;
162
163 static void __init probe_page_size_mask(void)
164 {
165         /*
166          * For CONFIG_KMEMCHECK or pagealloc debugging, identity mapping will
167          * use small pages.
168          * This will simplify cpa(), which otherwise needs to support splitting
169          * large pages into small in interrupt context, etc.
170          */
171         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_PSE) && !debug_pagealloc_enabled() && !IS_ENABLED(CONFIG_KMEMCHECK))
172                 page_size_mask |= 1 << PG_LEVEL_2M;
173         else
174                 direct_gbpages = 0;
175
176         /* Enable PSE if available */
177         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_PSE))
178                 cr4_set_bits_and_update_boot(X86_CR4_PSE);
179
180         /* Enable PGE if available */
181         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_PGE)) {
182                 cr4_set_bits_and_update_boot(X86_CR4_PGE);
183                 __supported_pte_mask |= _PAGE_GLOBAL;
184         } else
185                 __supported_pte_mask &= ~_PAGE_GLOBAL;
186
187         /* Enable 1 GB linear kernel mappings if available: */
188         if (direct_gbpages && boot_cpu_has(X86_FEATURE_GBPAGES)) {
189                 printk(KERN_INFO "Using GB pages for direct mapping\n");
190                 page_size_mask |= 1 << PG_LEVEL_1G;
191         } else {
192                 direct_gbpages = 0;
193         }
194 }
195
196 #ifdef CONFIG_X86_32
197 #define NR_RANGE_MR 3
198 #else /* CONFIG_X86_64 */
199 #define NR_RANGE_MR 5
200 #endif
201
202 static int __meminit save_mr(struct map_range *mr, int nr_range,
203                              unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
204                              unsigned long page_size_mask)
205 {
206         if (start_pfn < end_pfn) {
207                 if (nr_range >= NR_RANGE_MR)
208                         panic("run out of range for init_memory_mapping\n");
209                 mr[nr_range].start = start_pfn<<PAGE_SHIFT;
210                 mr[nr_range].end   = end_pfn<<PAGE_SHIFT;
211                 mr[nr_range].page_size_mask = page_size_mask;
212                 nr_range++;
213         }
214
215         return nr_range;
216 }
217
218 /*
219  * adjust the page_size_mask for small range to go with
220  *      big page size instead small one if nearby are ram too.
221  */
222 static void __ref adjust_range_page_size_mask(struct map_range *mr,
223                                                          int nr_range)
224 {
225         int i;
226
227         for (i = 0; i < nr_range; i++) {
228                 if ((page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M)) &&
229                     !(mr[i].page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M))) {
230                         unsigned long start = round_down(mr[i].start, PMD_SIZE);
231                         unsigned long end = round_up(mr[i].end, PMD_SIZE);
232
233 #ifdef CONFIG_X86_32
234                         if ((end >> PAGE_SHIFT) > max_low_pfn)
235                                 continue;
236 #endif
237
238                         if (memblock_is_region_memory(start, end - start))
239                                 mr[i].page_size_mask |= 1<<PG_LEVEL_2M;
240                 }
241                 if ((page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_1G)) &&
242                     !(mr[i].page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_1G))) {
243                         unsigned long start = round_down(mr[i].start, PUD_SIZE);
244                         unsigned long end = round_up(mr[i].end, PUD_SIZE);
245
246                         if (memblock_is_region_memory(start, end - start))
247                                 mr[i].page_size_mask |= 1<<PG_LEVEL_1G;
248                 }
249         }
250 }
251
252 static const char *page_size_string(struct map_range *mr)
253 {
254         static const char str_1g[] = "1G";
255         static const char str_2m[] = "2M";
256         static const char str_4m[] = "4M";
257         static const char str_4k[] = "4k";
258
259         if (mr->page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_1G))
260                 return str_1g;
261         /*
262          * 32-bit without PAE has a 4M large page size.
263          * PG_LEVEL_2M is misnamed, but we can at least
264          * print out the right size in the string.
265          */
266         if (IS_ENABLED(CONFIG_X86_32) &&
267             !IS_ENABLED(CONFIG_X86_PAE) &&
268             mr->page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M))
269                 return str_4m;
270
271         if (mr->page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M))
272                 return str_2m;
273
274         return str_4k;
275 }
276
277 static int __meminit split_mem_range(struct map_range *mr, int nr_range,
278                                      unsigned long start,
279                                      unsigned long end)
280 {
281         unsigned long start_pfn, end_pfn, limit_pfn;
282         unsigned long pfn;
283         int i;
284
285         limit_pfn = PFN_DOWN(end);
286
287         /* head if not big page alignment ? */
288         pfn = start_pfn = PFN_DOWN(start);
289 #ifdef CONFIG_X86_32
290         /*
291          * Don't use a large page for the first 2/4MB of memory
292          * because there are often fixed size MTRRs in there
293          * and overlapping MTRRs into large pages can cause
294          * slowdowns.
295          */
296         if (pfn == 0)
297                 end_pfn = PFN_DOWN(PMD_SIZE);
298         else
299                 end_pfn = round_up(pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE));
300 #else /* CONFIG_X86_64 */
301         end_pfn = round_up(pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE));
302 #endif
303         if (end_pfn > limit_pfn)
304                 end_pfn = limit_pfn;
305         if (start_pfn < end_pfn) {
306                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn, 0);
307                 pfn = end_pfn;
308         }
309
310         /* big page (2M) range */
311         start_pfn = round_up(pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE));
312 #ifdef CONFIG_X86_32
313         end_pfn = round_down(limit_pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE));
314 #else /* CONFIG_X86_64 */
315         end_pfn = round_up(pfn, PFN_DOWN(PUD_SIZE));
316         if (end_pfn > round_down(limit_pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE)))
317                 end_pfn = round_down(limit_pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE));
318 #endif
319
320         if (start_pfn < end_pfn) {
321                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn,
322                                 page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M));
323                 pfn = end_pfn;
324         }
325
326 #ifdef CONFIG_X86_64
327         /* big page (1G) range */
328         start_pfn = round_up(pfn, PFN_DOWN(PUD_SIZE));
329         end_pfn = round_down(limit_pfn, PFN_DOWN(PUD_SIZE));
330         if (start_pfn < end_pfn) {
331                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn,
332                                 page_size_mask &
333                                  ((1<<PG_LEVEL_2M)|(1<<PG_LEVEL_1G)));
334                 pfn = end_pfn;
335         }
336
337         /* tail is not big page (1G) alignment */
338         start_pfn = round_up(pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE));
339         end_pfn = round_down(limit_pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE));
340         if (start_pfn < end_pfn) {
341                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn,
342                                 page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M));
343                 pfn = end_pfn;
344         }
345 #endif
346
347         /* tail is not big page (2M) alignment */
348         start_pfn = pfn;
349         end_pfn = limit_pfn;
350         nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn, 0);
351
352         if (!after_bootmem)
353                 adjust_range_page_size_mask(mr, nr_range);
354
355         /* try to merge same page size and continuous */
356         for (i = 0; nr_range > 1 && i < nr_range - 1; i++) {
357                 unsigned long old_start;
358                 if (mr[i].end != mr[i+1].start ||
359                     mr[i].page_size_mask != mr[i+1].page_size_mask)
360                         continue;
361                 /* move it */
362                 old_start = mr[i].start;
363                 memmove(&mr[i], &mr[i+1],
364                         (nr_range - 1 - i) * sizeof(struct map_range));
365                 mr[i--].start = old_start;
366                 nr_range--;
367         }
368
369         for (i = 0; i < nr_range; i++)
370                 pr_debug(" [mem %#010lx-%#010lx] page %s\n",
371                                 mr[i].start, mr[i].end - 1,
372                                 page_size_string(&mr[i]));
373
374         return nr_range;
375 }
376
377 struct range pfn_mapped[E820_MAX_ENTRIES];
378 int nr_pfn_mapped;
379
380 static void add_pfn_range_mapped(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
381 {
382         nr_pfn_mapped = add_range_with_merge(pfn_mapped, E820_MAX_ENTRIES,
383                                              nr_pfn_mapped, start_pfn, end_pfn);
384         nr_pfn_mapped = clean_sort_range(pfn_mapped, E820_MAX_ENTRIES);
385
386         max_pfn_mapped = max(max_pfn_mapped, end_pfn);
387
388         if (start_pfn < (1UL<<(32-PAGE_SHIFT)))
389                 max_low_pfn_mapped = max(max_low_pfn_mapped,
390                                          min(end_pfn, 1UL<<(32-PAGE_SHIFT)));
391 }
392
393 bool pfn_range_is_mapped(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
394 {
395         int i;
396
397         for (i = 0; i < nr_pfn_mapped; i++)
398                 if ((start_pfn >= pfn_mapped[i].start) &&
399                     (end_pfn <= pfn_mapped[i].end))
400                         return true;
401
402         return false;
403 }
404
405 /*
406  * Setup the direct mapping of the physical memory at PAGE_OFFSET.
407  * This runs before bootmem is initialized and gets pages directly from
408  * the physical memory. To access them they are temporarily mapped.
409  */
410 unsigned long __ref init_memory_mapping(unsigned long start,
411                                                unsigned long end)
412 {
413         struct map_range mr[NR_RANGE_MR];
414         unsigned long ret = 0;
415         int nr_range, i;
416
417         pr_debug("init_memory_mapping: [mem %#010lx-%#010lx]\n",
418                start, end - 1);
419
420         memset(mr, 0, sizeof(mr));
421         nr_range = split_mem_range(mr, 0, start, end);
422
423         for (i = 0; i < nr_range; i++)
424                 ret = kernel_physical_mapping_init(mr[i].start, mr[i].end,
425                                                    mr[i].page_size_mask);
426
427         add_pfn_range_mapped(start >> PAGE_SHIFT, ret >> PAGE_SHIFT);
428
429         return ret >> PAGE_SHIFT;
430 }
431
432 /*
433  * We need to iterate through the E820 memory map and create direct mappings
434  * for only E820_TYPE_RAM and E820_KERN_RESERVED regions. We cannot simply
435  * create direct mappings for all pfns from [0 to max_low_pfn) and
436  * [4GB to max_pfn) because of possible memory holes in high addresses
437  * that cannot be marked as UC by fixed/variable range MTRRs.
438  * Depending on the alignment of E820 ranges, this may possibly result
439  * in using smaller size (i.e. 4K instead of 2M or 1G) page tables.
440  *
441  * init_mem_mapping() calls init_range_memory_mapping() with big range.
442  * That range would have hole in the middle or ends, and only ram parts
443  * will be mapped in init_range_memory_mapping().
444  */
445 static unsigned long __init init_range_memory_mapping(
446                                            unsigned long r_start,
447                                            unsigned long r_end)
448 {
449         unsigned long start_pfn, end_pfn;
450         unsigned long mapped_ram_size = 0;
451         int i;
452
453         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
454                 u64 start = clamp_val(PFN_PHYS(start_pfn), r_start, r_end);
455                 u64 end = clamp_val(PFN_PHYS(end_pfn), r_start, r_end);
456                 if (start >= end)
457                         continue;
458
459                 /*
460                  * if it is overlapping with brk pgt, we need to
461                  * alloc pgt buf from memblock instead.
462                  */
463                 can_use_brk_pgt = max(start, (u64)pgt_buf_end<<PAGE_SHIFT) >=
464                                     min(end, (u64)pgt_buf_top<<PAGE_SHIFT);
465                 init_memory_mapping(start, end);
466                 mapped_ram_size += end - start;
467                 can_use_brk_pgt = true;
468         }
469
470         return mapped_ram_size;
471 }
472
473 static unsigned long __init get_new_step_size(unsigned long step_size)
474 {
475         /*
476          * Initial mapped size is PMD_SIZE (2M).
477          * We can not set step_size to be PUD_SIZE (1G) yet.
478          * In worse case, when we cross the 1G boundary, and
479          * PG_LEVEL_2M is not set, we will need 1+1+512 pages (2M + 8k)
480          * to map 1G range with PTE. Hence we use one less than the
481          * difference of page table level shifts.
482          *
483          * Don't need to worry about overflow in the top-down case, on 32bit,
484          * when step_size is 0, round_down() returns 0 for start, and that
485          * turns it into 0x100000000ULL.
486          * In the bottom-up case, round_up(x, 0) returns 0 though too, which
487          * needs to be taken into consideration by the code below.
488          */
489         return step_size << (PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT - 1);
490 }
491
492 /**
493  * memory_map_top_down - Map [map_start, map_end) top down
494  * @map_start: start address of the target memory range
495  * @map_end: end address of the target memory range
496  *
497  * This function will setup direct mapping for memory range
498  * [map_start, map_end) in top-down. That said, the page tables
499  * will be allocated at the end of the memory, and we map the
500  * memory in top-down.
501  */
502 static void __init memory_map_top_down(unsigned long map_start,
503                                        unsigned long map_end)
504 {
505         unsigned long real_end, start, last_start;
506         unsigned long step_size;
507         unsigned long addr;
508         unsigned long mapped_ram_size = 0;
509
510         /* xen has big range in reserved near end of ram, skip it at first.*/
511         addr = memblock_find_in_range(map_start, map_end, PMD_SIZE, PMD_SIZE);
512         real_end = addr + PMD_SIZE;
513
514         /* step_size need to be small so pgt_buf from BRK could cover it */
515         step_size = PMD_SIZE;
516         max_pfn_mapped = 0; /* will get exact value next */
517         min_pfn_mapped = real_end >> PAGE_SHIFT;
518         last_start = start = real_end;
519
520         /*
521          * We start from the top (end of memory) and go to the bottom.
522          * The memblock_find_in_range() gets us a block of RAM from the
523          * end of RAM in [min_pfn_mapped, max_pfn_mapped) used as new pages
524          * for page table.
525          */
526         while (last_start > map_start) {
527                 if (last_start > step_size) {
528                         start = round_down(last_start - 1, step_size);
529                         if (start < map_start)
530                                 start = map_start;
531                 } else
532                         start = map_start;
533                 mapped_ram_size += init_range_memory_mapping(start,
534                                                         last_start);
535                 last_start = start;
536                 min_pfn_mapped = last_start >> PAGE_SHIFT;
537                 if (mapped_ram_size >= step_size)
538                         step_size = get_new_step_size(step_size);
539         }
540
541         if (real_end < map_end)
542                 init_range_memory_mapping(real_end, map_end);
543 }
544
545 /**
546  * memory_map_bottom_up - Map [map_start, map_end) bottom up
547  * @map_start: start address of the target memory range
548  * @map_end: end address of the target memory range
549  *
550  * This function will setup direct mapping for memory range
551  * [map_start, map_end) in bottom-up. Since we have limited the
552  * bottom-up allocation above the kernel, the page tables will
553  * be allocated just above the kernel and we map the memory
554  * in [map_start, map_end) in bottom-up.
555  */
556 static void __init memory_map_bottom_up(unsigned long map_start,
557                                         unsigned long map_end)
558 {
559         unsigned long next, start;
560         unsigned long mapped_ram_size = 0;
561         /* step_size need to be small so pgt_buf from BRK could cover it */
562         unsigned long step_size = PMD_SIZE;
563
564         start = map_start;
565         min_pfn_mapped = start >> PAGE_SHIFT;
566
567         /*
568          * We start from the bottom (@map_start) and go to the top (@map_end).
569          * The memblock_find_in_range() gets us a block of RAM from the
570          * end of RAM in [min_pfn_mapped, max_pfn_mapped) used as new pages
571          * for page table.
572          */
573         while (start < map_end) {
574                 if (step_size && map_end - start > step_size) {
575                         next = round_up(start + 1, step_size);
576                         if (next > map_end)
577                                 next = map_end;
578                 } else {
579                         next = map_end;
580                 }
581
582                 mapped_ram_size += init_range_memory_mapping(start, next);
583                 start = next;
584
585                 if (mapped_ram_size >= step_size)
586                         step_size = get_new_step_size(step_size);
587         }
588 }
589
590 void __init init_mem_mapping(void)
591 {
592         unsigned long end;
593
594         probe_page_size_mask();
595
596 #ifdef CONFIG_X86_64
597         end = max_pfn << PAGE_SHIFT;
598 #else
599         end = max_low_pfn << PAGE_SHIFT;
600 #endif
601
602         /* the ISA range is always mapped regardless of memory holes */
603         init_memory_mapping(0, ISA_END_ADDRESS);
604
605         /* Init the trampoline, possibly with KASLR memory offset */
606         init_trampoline();
607
608         /*
609          * If the allocation is in bottom-up direction, we setup direct mapping
610          * in bottom-up, otherwise we setup direct mapping in top-down.
611          */
612         if (memblock_bottom_up()) {
613                 unsigned long kernel_end = __pa_symbol(_end);
614
615                 /*
616                  * we need two separate calls here. This is because we want to
617                  * allocate page tables above the kernel. So we first map
618                  * [kernel_end, end) to make memory above the kernel be mapped
619                  * as soon as possible. And then use page tables allocated above
620                  * the kernel to map [ISA_END_ADDRESS, kernel_end).
621                  */
622                 memory_map_bottom_up(kernel_end, end);
623                 memory_map_bottom_up(ISA_END_ADDRESS, kernel_end);
624         } else {
625                 memory_map_top_down(ISA_END_ADDRESS, end);
626         }
627
628 #ifdef CONFIG_X86_64
629         if (max_pfn > max_low_pfn) {
630                 /* can we preseve max_low_pfn ?*/
631                 max_low_pfn = max_pfn;
632         }
633 #else
634         early_ioremap_page_table_range_init();
635 #endif
636
637         load_cr3(swapper_pg_dir);
638         __flush_tlb_all();
639
640         hypervisor_init_mem_mapping();
641
642         early_memtest(0, max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT);
643 }
644
645 /*
646  * devmem_is_allowed() checks to see if /dev/mem access to a certain address
647  * is valid. The argument is a physical page number.
648  *
649  * On x86, access has to be given to the first megabyte of RAM because that
650  * area traditionally contains BIOS code and data regions used by X, dosemu,
651  * and similar apps. Since they map the entire memory range, the whole range
652  * must be allowed (for mapping), but any areas that would otherwise be
653  * disallowed are flagged as being "zero filled" instead of rejected.
654  * Access has to be given to non-kernel-ram areas as well, these contain the
655  * PCI mmio resources as well as potential bios/acpi data regions.
656  */
657 int devmem_is_allowed(unsigned long pagenr)
658 {
659         if (page_is_ram(pagenr)) {
660                 /*
661                  * For disallowed memory regions in the low 1MB range,
662                  * request that the page be shown as all zeros.
663                  */
664                 if (pagenr < 256)
665                         return 2;
666
667                 return 0;
668         }
669
670         /*
671          * This must follow RAM test, since System RAM is considered a
672          * restricted resource under CONFIG_STRICT_IOMEM.
673          */
674         if (iomem_is_exclusive(pagenr << PAGE_SHIFT)) {
675                 /* Low 1MB bypasses iomem restrictions. */
676                 if (pagenr < 256)
677                         return 1;
678
679                 return 0;
680         }
681
682         return 1;
683 }
684
685 void free_init_pages(char *what, unsigned long begin, unsigned long end)
686 {
687         unsigned long begin_aligned, end_aligned;
688
689         /* Make sure boundaries are page aligned */
690         begin_aligned = PAGE_ALIGN(begin);
691         end_aligned   = end & PAGE_MASK;
692
693         if (WARN_ON(begin_aligned != begin || end_aligned != end)) {
694                 begin = begin_aligned;
695                 end   = end_aligned;
696         }
697
698         if (begin >= end)
699                 return;
700
701         /*
702          * If debugging page accesses then do not free this memory but
703          * mark them not present - any buggy init-section access will
704          * create a kernel page fault:
705          */
706         if (debug_pagealloc_enabled()) {
707                 pr_info("debug: unmapping init [mem %#010lx-%#010lx]\n",
708                         begin, end - 1);
709                 set_memory_np(begin, (end - begin) >> PAGE_SHIFT);
710         } else {
711                 /*
712                  * We just marked the kernel text read only above, now that
713                  * we are going to free part of that, we need to make that
714                  * writeable and non-executable first.
715                  */
716                 set_memory_nx(begin, (end - begin) >> PAGE_SHIFT);
717                 set_memory_rw(begin, (end - begin) >> PAGE_SHIFT);
718
719                 free_reserved_area((void *)begin, (void *)end,
720                                    POISON_FREE_INITMEM, what);
721         }
722 }
723
724 void __ref free_initmem(void)
725 {
726         e820__reallocate_tables();
727
728         free_init_pages("unused kernel",
729                         (unsigned long)(&__init_begin),
730                         (unsigned long)(&__init_end));
731 }
732
733 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
734 void __init free_initrd_mem(unsigned long start, unsigned long end)
735 {
736         /*
737          * end could be not aligned, and We can not align that,
738          * decompresser could be confused by aligned initrd_end
739          * We already reserve the end partial page before in
740          *   - i386_start_kernel()
741          *   - x86_64_start_kernel()
742          *   - relocate_initrd()
743          * So here We can do PAGE_ALIGN() safely to get partial page to be freed
744          */
745         free_init_pages("initrd", start, PAGE_ALIGN(end));
746 }
747 #endif
748
749 /*
750  * Calculate the precise size of the DMA zone (first 16 MB of RAM),
751  * and pass it to the MM layer - to help it set zone watermarks more
752  * accurately.
753  *
754  * Done on 64-bit systems only for the time being, although 32-bit systems
755  * might benefit from this as well.
756  */
757 void __init memblock_find_dma_reserve(void)
758 {
759 #ifdef CONFIG_X86_64
760         u64 nr_pages = 0, nr_free_pages = 0;
761         unsigned long start_pfn, end_pfn;
762         phys_addr_t start_addr, end_addr;
763         int i;
764         u64 u;
765
766         /*
767          * Iterate over all memory ranges (free and reserved ones alike),
768          * to calculate the total number of pages in the first 16 MB of RAM:
769          */
770         nr_pages = 0;
771         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
772                 start_pfn = min(start_pfn, MAX_DMA_PFN);
773                 end_pfn   = min(end_pfn,   MAX_DMA_PFN);
774
775                 nr_pages += end_pfn - start_pfn;
776         }
777
778         /*
779          * Iterate over free memory ranges to calculate the number of free
780          * pages in the DMA zone, while not counting potential partial
781          * pages at the beginning or the end of the range:
782          */
783         nr_free_pages = 0;
784         for_each_free_mem_range(u, NUMA_NO_NODE, MEMBLOCK_NONE, &start_addr, &end_addr, NULL) {
785                 start_pfn = min_t(unsigned long, PFN_UP(start_addr), MAX_DMA_PFN);
786                 end_pfn   = min_t(unsigned long, PFN_DOWN(end_addr), MAX_DMA_PFN);
787
788                 if (start_pfn < end_pfn)
789                         nr_free_pages += end_pfn - start_pfn;
790         }
791
792         set_dma_reserve(nr_pages - nr_free_pages);
793 #endif
794 }
795
796 void __init zone_sizes_init(void)
797 {
798         unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES];
799
800         memset(max_zone_pfns, 0, sizeof(max_zone_pfns));
801
802 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
803         max_zone_pfns[ZONE_DMA]         = min(MAX_DMA_PFN, max_low_pfn);
804 #endif
805 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
806         max_zone_pfns[ZONE_DMA32]       = min(MAX_DMA32_PFN, max_low_pfn);
807 #endif
808         max_zone_pfns[ZONE_NORMAL]      = max_low_pfn;
809 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
810         max_zone_pfns[ZONE_HIGHMEM]     = max_pfn;
811 #endif
812
813         free_area_init_nodes(max_zone_pfns);
814 }
815
816 DEFINE_PER_CPU_SHARED_ALIGNED(struct tlb_state, cpu_tlbstate) = {
817         .loaded_mm = &init_mm,
818         .state = 0,
819         .cr4 = ~0UL,    /* fail hard if we screw up cr4 shadow initialization */
820 };
821 EXPORT_SYMBOL_GPL(cpu_tlbstate);
822
823 void update_cache_mode_entry(unsigned entry, enum page_cache_mode cache)
824 {
825         /* entry 0 MUST be WB (hardwired to speed up translations) */
826         BUG_ON(!entry && cache != _PAGE_CACHE_MODE_WB);
827
828         __cachemode2pte_tbl[cache] = __cm_idx2pte(entry);
829         __pte2cachemode_tbl[entry] = cache;
830 }