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/cacheflush.h>
   9 #include <asm/e820.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 /* need 3 4k for initial PMD_SIZE,  3 4k for 0-ISA_END_ADDRESS */
 126 #define INIT_PGT_BUF_SIZE       (6 * PAGE_SIZE)
 127 RESERVE_BRK(early_pgt_alloc, INIT_PGT_BUF_SIZE);
 128 void  __init early_alloc_pgt_buf(void)
 129 {
 130         unsigned long tables = INIT_PGT_BUF_SIZE;
 131         phys_addr_t base;
 132
 133         base = __pa(extend_brk(tables, PAGE_SIZE));
 134
 135         pgt_buf_start = base >> PAGE_SHIFT;
 136         pgt_buf_end = pgt_buf_start;
 137         pgt_buf_top = pgt_buf_start + (tables >> PAGE_SHIFT);
 138 }
 139
 140 int after_bootmem;
 141
 142 early_param_on_off("gbpages", "nogbpages", direct_gbpages, CONFIG_X86_DIRECT_GBPAGES);
 143
 144 struct map_range {
 145         unsigned long start;
 146         unsigned long end;
 147         unsigned page_size_mask;
 148 };
 149
 150 static int page_size_mask;
 151
 152 static void __init probe_page_size_mask(void)
 153 {
 154 #if !defined(CONFIG_KMEMCHECK)
 155         /*
 156          * For CONFIG_KMEMCHECK or pagealloc debugging, identity mapping will
 157          * use small pages.
 158          * This will simplify cpa(), which otherwise needs to support splitting
 159          * large pages into small in interrupt context, etc.
 160          */
 161         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_PSE) && !debug_pagealloc_enabled())
 162                 page_size_mask |= 1 << PG_LEVEL_2M;
 163 #endif
 164
 165         /* Enable PSE if available */
 166         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_PSE))
 167                 cr4_set_bits_and_update_boot(X86_CR4_PSE);
 168
 169         /* Enable PGE if available */
 170         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_PGE)) {
 171                 cr4_set_bits_and_update_boot(X86_CR4_PGE);
 172                 __supported_pte_mask |= _PAGE_GLOBAL;
 173         } else
 174                 __supported_pte_mask &= ~_PAGE_GLOBAL;
 175
 176         /* Enable 1 GB linear kernel mappings if available: */
 177         if (direct_gbpages && boot_cpu_has(X86_FEATURE_GBPAGES)) {
 178                 printk(KERN_INFO "Using GB pages for direct mapping\n");
 179                 page_size_mask |= 1 << PG_LEVEL_1G;
 180         } else {
 181                 direct_gbpages = 0;
 182         }
 183 }
 184
 185 #ifdef CONFIG_X86_32
 186 #define NR_RANGE_MR 3
 187 #else /* CONFIG_X86_64 */
 188 #define NR_RANGE_MR 5
 189 #endif
 190
 191 static int __meminit save_mr(struct map_range *mr, int nr_range,
 192                              unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
 193                              unsigned long page_size_mask)
 194 {
 195         if (start_pfn < end_pfn) {
 196                 if (nr_range >= NR_RANGE_MR)
 197                         panic("run out of range for init_memory_mapping\n");
 198                 mr[nr_range].start = start_pfn<<PAGE_SHIFT;
 199                 mr[nr_range].end   = end_pfn<<PAGE_SHIFT;
 200                 mr[nr_range].page_size_mask = page_size_mask;
 201                 nr_range++;
 202         }
 203
 204         return nr_range;
 205 }
 206
 207 /*
 208  * adjust the page_size_mask for small range to go with
 209  *      big page size instead small one if nearby are ram too.
 210  */
 211 static void __init_refok adjust_range_page_size_mask(struct map_range *mr,
 212                                                          int nr_range)
 213 {
 214         int i;
 215
 216         for (i = 0; i < nr_range; i++) {
 217                 if ((page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M)) &&
 218                     !(mr[i].page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M))) {
 219                         unsigned long start = round_down(mr[i].start, PMD_SIZE);
 220                         unsigned long end = round_up(mr[i].end, PMD_SIZE);
 221
 222 #ifdef CONFIG_X86_32
 223                         if ((end >> PAGE_SHIFT) > max_low_pfn)
 224                                 continue;
 225 #endif
 226
 227                         if (memblock_is_region_memory(start, end - start))
 228                                 mr[i].page_size_mask |= 1<<PG_LEVEL_2M;
 229                 }
 230                 if ((page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_1G)) &&
 231                     !(mr[i].page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_1G))) {
 232                         unsigned long start = round_down(mr[i].start, PUD_SIZE);
 233                         unsigned long end = round_up(mr[i].end, PUD_SIZE);
 234
 235                         if (memblock_is_region_memory(start, end - start))
 236                                 mr[i].page_size_mask |= 1<<PG_LEVEL_1G;
 237                 }
 238         }
 239 }
 240
 241 static const char *page_size_string(struct map_range *mr)
 242 {
 243         static const char str_1g[] = "1G";
 244         static const char str_2m[] = "2M";
 245         static const char str_4m[] = "4M";
 246         static const char str_4k[] = "4k";
 247
 248         if (mr->page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_1G))
 249                 return str_1g;
 250         /*
 251          * 32-bit without PAE has a 4M large page size.
 252          * PG_LEVEL_2M is misnamed, but we can at least
 253          * print out the right size in the string.
 254          */
 255         if (IS_ENABLED(CONFIG_X86_32) &&
 256             !IS_ENABLED(CONFIG_X86_PAE) &&
 257             mr->page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M))
 258                 return str_4m;
 259
 260         if (mr->page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M))
 261                 return str_2m;
 262
 263         return str_4k;
 264 }
 265
 266 static int __meminit split_mem_range(struct map_range *mr, int nr_range,
 267                                      unsigned long start,
 268                                      unsigned long end)
 269 {
 270         unsigned long start_pfn, end_pfn, limit_pfn;
 271         unsigned long pfn;
 272         int i;
 273
 274         limit_pfn = PFN_DOWN(end);
 275
 276         /* head if not big page alignment ? */
 277         pfn = start_pfn = PFN_DOWN(start);
 278 #ifdef CONFIG_X86_32
 279         /*
 280          * Don't use a large page for the first 2/4MB of memory
 281          * because there are often fixed size MTRRs in there
 282          * and overlapping MTRRs into large pages can cause
 283          * slowdowns.
 284          */
 285         if (pfn == 0)
 286                 end_pfn = PFN_DOWN(PMD_SIZE);
 287         else
 288                 end_pfn = round_up(pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE));
 289 #else /* CONFIG_X86_64 */
 290         end_pfn = round_up(pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE));
 291 #endif
 292         if (end_pfn > limit_pfn)
 293                 end_pfn = limit_pfn;
 294         if (start_pfn < end_pfn) {
 295                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn, 0);
 296                 pfn = end_pfn;
 297         }
 298
 299         /* big page (2M) range */
 300         start_pfn = round_up(pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE));
 301 #ifdef CONFIG_X86_32
 302         end_pfn = round_down(limit_pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE));
 303 #else /* CONFIG_X86_64 */
 304         end_pfn = round_up(pfn, PFN_DOWN(PUD_SIZE));
 305         if (end_pfn > round_down(limit_pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE)))
 306                 end_pfn = round_down(limit_pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE));
 307 #endif
 308
 309         if (start_pfn < end_pfn) {
 310                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn,
 311                                 page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M));
 312                 pfn = end_pfn;
 313         }
 314
 315 #ifdef CONFIG_X86_64
 316         /* big page (1G) range */
 317         start_pfn = round_up(pfn, PFN_DOWN(PUD_SIZE));
 318         end_pfn = round_down(limit_pfn, PFN_DOWN(PUD_SIZE));
 319         if (start_pfn < end_pfn) {
 320                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn,
 321                                 page_size_mask &
 322                                  ((1<<PG_LEVEL_2M)|(1<<PG_LEVEL_1G)));
 323                 pfn = end_pfn;
 324         }
 325
 326         /* tail is not big page (1G) alignment */
 327         start_pfn = round_up(pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE));
 328         end_pfn = round_down(limit_pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE));
 329         if (start_pfn < end_pfn) {
 330                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn,
 331                                 page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M));
 332                 pfn = end_pfn;
 333         }
 334 #endif
 335
 336         /* tail is not big page (2M) alignment */
 337         start_pfn = pfn;
 338         end_pfn = limit_pfn;
 339         nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn, 0);
 340
 341         if (!after_bootmem)
 342                 adjust_range_page_size_mask(mr, nr_range);
 343
 344         /* try to merge same page size and continuous */
 345         for (i = 0; nr_range > 1 && i < nr_range - 1; i++) {
 346                 unsigned long old_start;
 347                 if (mr[i].end != mr[i+1].start ||
 348                     mr[i].page_size_mask != mr[i+1].page_size_mask)
 349                         continue;
 350                 /* move it */
 351                 old_start = mr[i].start;
 352                 memmove(&mr[i], &mr[i+1],
 353                         (nr_range - 1 - i) * sizeof(struct map_range));
 354                 mr[i--].start = old_start;
 355                 nr_range--;
 356         }
 357
 358         for (i = 0; i < nr_range; i++)
 359                 pr_debug(" [mem %#010lx-%#010lx] page %s\n",
 360                                 mr[i].start, mr[i].end - 1,
 361                                 page_size_string(&mr[i]));
 362
 363         return nr_range;
 364 }
 365
 366 struct range pfn_mapped[E820_X_MAX];
 367 int nr_pfn_mapped;
 368
 369 static void add_pfn_range_mapped(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
 370 {
 371         nr_pfn_mapped = add_range_with_merge(pfn_mapped, E820_X_MAX,
 372                                              nr_pfn_mapped, start_pfn, end_pfn);
 373         nr_pfn_mapped = clean_sort_range(pfn_mapped, E820_X_MAX);
 374
 375         max_pfn_mapped = max(max_pfn_mapped, end_pfn);
 376
 377         if (start_pfn < (1UL<<(32-PAGE_SHIFT)))
 378                 max_low_pfn_mapped = max(max_low_pfn_mapped,
 379                                          min(end_pfn, 1UL<<(32-PAGE_SHIFT)));
 380 }
 381
 382 bool pfn_range_is_mapped(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
 383 {
 384         int i;
 385
 386         for (i = 0; i < nr_pfn_mapped; i++)
 387                 if ((start_pfn >= pfn_mapped[i].start) &&
 388                     (end_pfn <= pfn_mapped[i].end))
 389                         return true;
 390
 391         return false;
 392 }
 393
 394 /*
 395  * Setup the direct mapping of the physical memory at PAGE_OFFSET.
 396  * This runs before bootmem is initialized and gets pages directly from
 397  * the physical memory. To access them they are temporarily mapped.
 398  */
 399 unsigned long __init_refok init_memory_mapping(unsigned long start,
 400                                                unsigned long end)
 401 {
 402         struct map_range mr[NR_RANGE_MR];
 403         unsigned long ret = 0;
 404         int nr_range, i;
 405
 406         pr_debug("init_memory_mapping: [mem %#010lx-%#010lx]\n",
 407                start, end - 1);
 408
 409         memset(mr, 0, sizeof(mr));
 410         nr_range = split_mem_range(mr, 0, start, end);
 411
 412         for (i = 0; i < nr_range; i++)
 413                 ret = kernel_physical_mapping_init(mr[i].start, mr[i].end,
 414                                                    mr[i].page_size_mask);
 415
 416         add_pfn_range_mapped(start >> PAGE_SHIFT, ret >> PAGE_SHIFT);
 417
 418         return ret >> PAGE_SHIFT;
 419 }
 420
 421 /*
 422  * We need to iterate through the E820 memory map and create direct mappings
 423  * for only E820_RAM and E820_KERN_RESERVED regions. We cannot simply
 424  * create direct mappings for all pfns from [0 to max_low_pfn) and
 425  * [4GB to max_pfn) because of possible memory holes in high addresses
 426  * that cannot be marked as UC by fixed/variable range MTRRs.
 427  * Depending on the alignment of E820 ranges, this may possibly result
 428  * in using smaller size (i.e. 4K instead of 2M or 1G) page tables.
 429  *
 430  * init_mem_mapping() calls init_range_memory_mapping() with big range.
 431  * That range would have hole in the middle or ends, and only ram parts
 432  * will be mapped in init_range_memory_mapping().
 433  */
 434 static unsigned long __init init_range_memory_mapping(
 435                                            unsigned long r_start,
 436                                            unsigned long r_end)
 437 {
 438         unsigned long start_pfn, end_pfn;
 439         unsigned long mapped_ram_size = 0;
 440         int i;
 441
 442         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
 443                 u64 start = clamp_val(PFN_PHYS(start_pfn), r_start, r_end);
 444                 u64 end = clamp_val(PFN_PHYS(end_pfn), r_start, r_end);
 445                 if (start >= end)
 446                         continue;
 447
 448                 /*
 449                  * if it is overlapping with brk pgt, we need to
 450                  * alloc pgt buf from memblock instead.
 451                  */
 452                 can_use_brk_pgt = max(start, (u64)pgt_buf_end<<PAGE_SHIFT) >=
 453                                     min(end, (u64)pgt_buf_top<<PAGE_SHIFT);
 454                 init_memory_mapping(start, end);
 455                 mapped_ram_size += end - start;
 456                 can_use_brk_pgt = true;
 457         }
 458
 459         return mapped_ram_size;
 460 }
 461
 462 static unsigned long __init get_new_step_size(unsigned long step_size)
 463 {
 464         /*
 465          * Initial mapped size is PMD_SIZE (2M).
 466          * We can not set step_size to be PUD_SIZE (1G) yet.
 467          * In worse case, when we cross the 1G boundary, and
 468          * PG_LEVEL_2M is not set, we will need 1+1+512 pages (2M + 8k)
 469          * to map 1G range with PTE. Hence we use one less than the
 470          * difference of page table level shifts.
 471          *
 472          * Don't need to worry about overflow in the top-down case, on 32bit,
 473          * when step_size is 0, round_down() returns 0 for start, and that
 474          * turns it into 0x100000000ULL.
 475          * In the bottom-up case, round_up(x, 0) returns 0 though too, which
 476          * needs to be taken into consideration by the code below.
 477          */
 478         return step_size << (PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT - 1);
 479 }
 480
 481 /**
 482  * memory_map_top_down - Map [map_start, map_end) top down
 483  * @map_start: start address of the target memory range
 484  * @map_end: end address of the target memory range
 485  *
 486  * This function will setup direct mapping for memory range
 487  * [map_start, map_end) in top-down. That said, the page tables
 488  * will be allocated at the end of the memory, and we map the
 489  * memory in top-down.
 490  */
 491 static void __init memory_map_top_down(unsigned long map_start,
 492                                        unsigned long map_end)
 493 {
 494         unsigned long real_end, start, last_start;
 495         unsigned long step_size;
 496         unsigned long addr;
 497         unsigned long mapped_ram_size = 0;
 498
 499         /* xen has big range in reserved near end of ram, skip it at first.*/
 500         addr = memblock_find_in_range(map_start, map_end, PMD_SIZE, PMD_SIZE);
 501         real_end = addr + PMD_SIZE;
 502
 503         /* step_size need to be small so pgt_buf from BRK could cover it */
 504         step_size = PMD_SIZE;
 505         max_pfn_mapped = 0; /* will get exact value next */
 506         min_pfn_mapped = real_end >> PAGE_SHIFT;
 507         last_start = start = real_end;
 508
 509         /*
 510          * We start from the top (end of memory) and go to the bottom.
 511          * The memblock_find_in_range() gets us a block of RAM from the
 512          * end of RAM in [min_pfn_mapped, max_pfn_mapped) used as new pages
 513          * for page table.
 514          */
 515         while (last_start > map_start) {
 516                 if (last_start > step_size) {
 517                         start = round_down(last_start - 1, step_size);
 518                         if (start < map_start)
 519                                 start = map_start;
 520                 } else
 521                         start = map_start;
 522                 mapped_ram_size += init_range_memory_mapping(start,
 523                                                         last_start);
 524                 last_start = start;
 525                 min_pfn_mapped = last_start >> PAGE_SHIFT;
 526                 if (mapped_ram_size >= step_size)
 527                         step_size = get_new_step_size(step_size);
 528         }
 529
 530         if (real_end < map_end)
 531                 init_range_memory_mapping(real_end, map_end);
 532 }
 533
 534 /**
 535  * memory_map_bottom_up - Map [map_start, map_end) bottom up
 536  * @map_start: start address of the target memory range
 537  * @map_end: end address of the target memory range
 538  *
 539  * This function will setup direct mapping for memory range
 540  * [map_start, map_end) in bottom-up. Since we have limited the
 541  * bottom-up allocation above the kernel, the page tables will
 542  * be allocated just above the kernel and we map the memory
 543  * in [map_start, map_end) in bottom-up.
 544  */
 545 static void __init memory_map_bottom_up(unsigned long map_start,
 546                                         unsigned long map_end)
 547 {
 548         unsigned long next, start;
 549         unsigned long mapped_ram_size = 0;
 550         /* step_size need to be small so pgt_buf from BRK could cover it */
 551         unsigned long step_size = PMD_SIZE;
 552
 553         start = map_start;
 554         min_pfn_mapped = start >> PAGE_SHIFT;
 555
 556         /*
 557          * We start from the bottom (@map_start) and go to the top (@map_end).
 558          * The memblock_find_in_range() gets us a block of RAM from the
 559          * end of RAM in [min_pfn_mapped, max_pfn_mapped) used as new pages
 560          * for page table.
 561          */
 562         while (start < map_end) {
 563                 if (step_size && map_end - start > step_size) {
 564                         next = round_up(start + 1, step_size);
 565                         if (next > map_end)
 566                                 next = map_end;
 567                 } else {
 568                         next = map_end;
 569                 }
 570
 571                 mapped_ram_size += init_range_memory_mapping(start, next);
 572                 start = next;
 573
 574                 if (mapped_ram_size >= step_size)
 575                         step_size = get_new_step_size(step_size);
 576         }
 577 }
 578
 579 void __init init_mem_mapping(void)
 580 {
 581         unsigned long end;
 582
 583         probe_page_size_mask();
 584
 585 #ifdef CONFIG_X86_64
 586         end = max_pfn << PAGE_SHIFT;
 587 #else
 588         end = max_low_pfn << PAGE_SHIFT;
 589 #endif
 590
 591         /* the ISA range is always mapped regardless of memory holes */
 592         init_memory_mapping(0, ISA_END_ADDRESS);
 593
 594         /* Init the trampoline, possibly with KASLR memory offset */
 595         init_trampoline();
 596
 597         /*
 598          * If the allocation is in bottom-up direction, we setup direct mapping
 599          * in bottom-up, otherwise we setup direct mapping in top-down.
 600          */
 601         if (memblock_bottom_up()) {
 602                 unsigned long kernel_end = __pa_symbol(_end);
 603
 604                 /*
 605                  * we need two separate calls here. This is because we want to
 606                  * allocate page tables above the kernel. So we first map
 607                  * [kernel_end, end) to make memory above the kernel be mapped
 608                  * as soon as possible. And then use page tables allocated above
 609                  * the kernel to map [ISA_END_ADDRESS, kernel_end).
 610                  */
 611                 memory_map_bottom_up(kernel_end, end);
 612                 memory_map_bottom_up(ISA_END_ADDRESS, kernel_end);
 613         } else {
 614                 memory_map_top_down(ISA_END_ADDRESS, end);
 615         }
 616
 617 #ifdef CONFIG_X86_64
 618         if (max_pfn > max_low_pfn) {
 619                 /* can we preseve max_low_pfn ?*/
 620                 max_low_pfn = max_pfn;
 621         }
 622 #else
 623         early_ioremap_page_table_range_init();
 624 #endif
 625
 626         load_cr3(swapper_pg_dir);
 627         __flush_tlb_all();
 628
 629         early_memtest(0, max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT);
 630 }
 631
 632 /*
 633  * devmem_is_allowed() checks to see if /dev/mem access to a certain address
 634  * is valid. The argument is a physical page number.
 635  *
 636  *
 637  * On x86, access has to be given to the first megabyte of ram because that area
 638  * contains BIOS code and data regions used by X and dosemu and similar apps.
 639  * Access has to be given to non-kernel-ram areas as well, these contain the PCI
 640  * mmio resources as well as potential bios/acpi data regions.
 641  */
 642 int devmem_is_allowed(unsigned long pagenr)
 643 {
 644         if (pagenr < 256)
 645                 return 1;
 646         if (iomem_is_exclusive(pagenr << PAGE_SHIFT))
 647                 return 0;
 648         if (!page_is_ram(pagenr))
 649                 return 1;
 650         return 0;
 651 }
 652
 653 void free_init_pages(char *what, unsigned long begin, unsigned long end)
 654 {
 655         unsigned long begin_aligned, end_aligned;
 656
 657         /* Make sure boundaries are page aligned */
 658         begin_aligned = PAGE_ALIGN(begin);
 659         end_aligned   = end & PAGE_MASK;
 660
 661         if (WARN_ON(begin_aligned != begin || end_aligned != end)) {
 662                 begin = begin_aligned;
 663                 end   = end_aligned;
 664         }
 665
 666         if (begin >= end)
 667                 return;
 668
 669         /*
 670          * If debugging page accesses then do not free this memory but
 671          * mark them not present - any buggy init-section access will
 672          * create a kernel page fault:
 673          */
 674         if (debug_pagealloc_enabled()) {
 675                 pr_info("debug: unmapping init [mem %#010lx-%#010lx]\n",
 676                         begin, end - 1);
 677                 set_memory_np(begin, (end - begin) >> PAGE_SHIFT);
 678         } else {
 679                 /*
 680                  * We just marked the kernel text read only above, now that
 681                  * we are going to free part of that, we need to make that
 682                  * writeable and non-executable first.
 683                  */
 684                 set_memory_nx(begin, (end - begin) >> PAGE_SHIFT);
 685                 set_memory_rw(begin, (end - begin) >> PAGE_SHIFT);
 686
 687                 free_reserved_area((void *)begin, (void *)end,
 688                                    POISON_FREE_INITMEM, what);
 689         }
 690 }
 691
 692 void free_initmem(void)
 693 {
 694         free_init_pages("unused kernel",
 695                         (unsigned long)(&__init_begin),
 696                         (unsigned long)(&__init_end));
 697 }
 698
 699 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
 700 void __init free_initrd_mem(unsigned long start, unsigned long end)
 701 {
 702         /*
 703          * Remember, initrd memory may contain microcode or other useful things.
 704          * Before we lose initrd mem, we need to find a place to hold them
 705          * now that normal virtual memory is enabled.
 706          */
 707         save_microcode_in_initrd();
 708
 709         /*
 710          * end could be not aligned, and We can not align that,
 711          * decompresser could be confused by aligned initrd_end
 712          * We already reserve the end partial page before in
 713          *   - i386_start_kernel()
 714          *   - x86_64_start_kernel()
 715          *   - relocate_initrd()
 716          * So here We can do PAGE_ALIGN() safely to get partial page to be freed
 717          */
 718         free_init_pages("initrd", start, PAGE_ALIGN(end));
 719 }
 720 #endif
 721
 722 void __init zone_sizes_init(void)
 723 {
 724         unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES];
 725
 726         memset(max_zone_pfns, 0, sizeof(max_zone_pfns));
 727
 728 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
 729         max_zone_pfns[ZONE_DMA]         = min(MAX_DMA_PFN, max_low_pfn);
 730 #endif
 731 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
 732         max_zone_pfns[ZONE_DMA32]       = min(MAX_DMA32_PFN, max_low_pfn);
 733 #endif
 734         max_zone_pfns[ZONE_NORMAL]      = max_low_pfn;
 735 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 736         max_zone_pfns[ZONE_HIGHMEM]     = max_pfn;
 737 #endif
 738
 739         free_area_init_nodes(max_zone_pfns);
 740 }
 741
 742 DEFINE_PER_CPU_SHARED_ALIGNED(struct tlb_state, cpu_tlbstate) = {
 743 #ifdef CONFIG_SMP
 744         .active_mm = &init_mm,
 745         .state = 0,
 746 #endif
 747         .cr4 = ~0UL,    /* fail hard if we screw up cr4 shadow initialization */
 748 };
 749 EXPORT_SYMBOL_GPL(cpu_tlbstate);
 750
 751 void update_cache_mode_entry(unsigned entry, enum page_cache_mode cache)
 752 {
 753         /* entry 0 MUST be WB (hardwired to speed up translations) */
 754         BUG_ON(!entry && cache != _PAGE_CACHE_MODE_WB);
 755
 756         __cachemode2pte_tbl[cache] = __cm_idx2pte(entry);
 757         __pte2cachemode_tbl[entry] = cache;
 758 }