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
  21 /*
  22  * We need to define the tracepoints somewhere, and tlb.c
  23  * is only compied when SMP=y.
  24  */
  25 #define CREATE_TRACE_POINTS
  26 #include <trace/events/tlb.h>
  27
  28 #include "mm_internal.h"
  29
  30 /*
  31  * Tables translating between page_cache_type_t and pte encoding.
  32  * Minimal supported modes are defined statically, modified if more supported
  33  * cache modes are available.
  34  * Index into __cachemode2pte_tbl is the cachemode.
  35  * Index into __pte2cachemode_tbl are the caching attribute bits of the pte
  36  * (_PAGE_PWT, _PAGE_PCD, _PAGE_PAT) at index bit positions 0, 1, 2.
  37  */
  38 uint16_t __cachemode2pte_tbl[_PAGE_CACHE_MODE_NUM] = {
  39         [_PAGE_CACHE_MODE_WB]           = 0,
  40         [_PAGE_CACHE_MODE_WC]           = _PAGE_PWT,
  41         [_PAGE_CACHE_MODE_UC_MINUS]     = _PAGE_PCD,
  42         [_PAGE_CACHE_MODE_UC]           = _PAGE_PCD | _PAGE_PWT,
  43         [_PAGE_CACHE_MODE_WT]           = _PAGE_PCD,
  44         [_PAGE_CACHE_MODE_WP]           = _PAGE_PCD,
  45 };
  46 EXPORT_SYMBOL(__cachemode2pte_tbl);
  47 uint8_t __pte2cachemode_tbl[8] = {
  48         [__pte2cm_idx(0)] = _PAGE_CACHE_MODE_WB,
  49         [__pte2cm_idx(_PAGE_PWT)] = _PAGE_CACHE_MODE_WC,
  50         [__pte2cm_idx(_PAGE_PCD)] = _PAGE_CACHE_MODE_UC_MINUS,
  51         [__pte2cm_idx(_PAGE_PWT | _PAGE_PCD)] = _PAGE_CACHE_MODE_UC,
  52         [__pte2cm_idx(_PAGE_PAT)] = _PAGE_CACHE_MODE_WB,
  53         [__pte2cm_idx(_PAGE_PWT | _PAGE_PAT)] = _PAGE_CACHE_MODE_WC,
  54         [__pte2cm_idx(_PAGE_PCD | _PAGE_PAT)] = _PAGE_CACHE_MODE_UC_MINUS,
  55         [__pte2cm_idx(_PAGE_PWT | _PAGE_PCD | _PAGE_PAT)] = _PAGE_CACHE_MODE_UC,
  56 };
  57 EXPORT_SYMBOL(__pte2cachemode_tbl);
  58
  59 static unsigned long __initdata pgt_buf_start;
  60 static unsigned long __initdata pgt_buf_end;
  61 static unsigned long __initdata pgt_buf_top;
  62
  63 static unsigned long min_pfn_mapped;
  64
  65 static bool __initdata can_use_brk_pgt = true;
  66
  67 /*
  68  * Pages returned are already directly mapped.
  69  *
  70  * Changing that is likely to break Xen, see commit:
  71  *
  72  *    279b706 x86,xen: introduce x86_init.mapping.pagetable_reserve
  73  *
  74  * for detailed information.
  75  */
  76 __ref void *alloc_low_pages(unsigned int num)
  77 {
  78         unsigned long pfn;
  79         int i;
  80
  81         if (after_bootmem) {
  82                 unsigned int order;
  83
  84                 order = get_order((unsigned long)num << PAGE_SHIFT);
  85                 return (void *)__get_free_pages(GFP_ATOMIC | __GFP_NOTRACK |
  86                                                 __GFP_ZERO, order);
  87         }
  88
  89         if ((pgt_buf_end + num) > pgt_buf_top || !can_use_brk_pgt) {
  90                 unsigned long ret;
  91                 if (min_pfn_mapped >= max_pfn_mapped)
  92                         panic("alloc_low_pages: ran out of memory");
  93                 ret = memblock_find_in_range(min_pfn_mapped << PAGE_SHIFT,
  94                                         max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT,
  95                                         PAGE_SIZE * num , PAGE_SIZE);
  96                 if (!ret)
  97                         panic("alloc_low_pages: can not alloc memory");
  98                 memblock_reserve(ret, PAGE_SIZE * num);
  99                 pfn = ret >> PAGE_SHIFT;
 100         } else {
 101                 pfn = pgt_buf_end;
 102                 pgt_buf_end += num;
 103                 printk(KERN_DEBUG "BRK [%#010lx, %#010lx] PGTABLE\n",
 104                         pfn << PAGE_SHIFT, (pgt_buf_end << PAGE_SHIFT) - 1);
 105         }
 106
 107         for (i = 0; i < num; i++) {
 108                 void *adr;
 109
 110                 adr = __va((pfn + i) << PAGE_SHIFT);
 111                 clear_page(adr);
 112         }
 113
 114         return __va(pfn << PAGE_SHIFT);
 115 }
 116
 117 /* need 3 4k for initial PMD_SIZE,  3 4k for 0-ISA_END_ADDRESS */
 118 #define INIT_PGT_BUF_SIZE       (6 * PAGE_SIZE)
 119 RESERVE_BRK(early_pgt_alloc, INIT_PGT_BUF_SIZE);
 120 void  __init early_alloc_pgt_buf(void)
 121 {
 122         unsigned long tables = INIT_PGT_BUF_SIZE;
 123         phys_addr_t base;
 124
 125         base = __pa(extend_brk(tables, PAGE_SIZE));
 126
 127         pgt_buf_start = base >> PAGE_SHIFT;
 128         pgt_buf_end = pgt_buf_start;
 129         pgt_buf_top = pgt_buf_start + (tables >> PAGE_SHIFT);
 130 }
 131
 132 int after_bootmem;
 133
 134 int direct_gbpages
 135 #ifdef CONFIG_DIRECT_GBPAGES
 136                                 = 1
 137 #endif
 138 ;
 139
 140 static void __init init_gbpages(void)
 141 {
 142 #ifdef CONFIG_X86_64
 143         if (direct_gbpages && cpu_has_gbpages)
 144                 printk(KERN_INFO "Using GB pages for direct mapping\n");
 145         else
 146                 direct_gbpages = 0;
 147 #endif
 148 }
 149
 150 struct map_range {
 151         unsigned long start;
 152         unsigned long end;
 153         unsigned page_size_mask;
 154 };
 155
 156 static int page_size_mask;
 157
 158 static void __init probe_page_size_mask(void)
 159 {
 160         init_gbpages();
 161
 162 #if !defined(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC) && !defined(CONFIG_KMEMCHECK)
 163         /*
 164          * For CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC, identity mapping will use small pages.
 165          * This will simplify cpa(), which otherwise needs to support splitting
 166          * large pages into small in interrupt context, etc.
 167          */
 168         if (direct_gbpages)
 169                 page_size_mask |= 1 << PG_LEVEL_1G;
 170         if (cpu_has_pse)
 171                 page_size_mask |= 1 << PG_LEVEL_2M;
 172 #endif
 173
 174         /* Enable PSE if available */
 175         if (cpu_has_pse)
 176                 cr4_set_bits_and_update_boot(X86_CR4_PSE);
 177
 178         /* Enable PGE if available */
 179         if (cpu_has_pge) {
 180                 cr4_set_bits_and_update_boot(X86_CR4_PGE);
 181                 __supported_pte_mask |= _PAGE_GLOBAL;
 182         } else
 183                 __supported_pte_mask &= ~_PAGE_GLOBAL;
 184 }
 185
 186 #ifdef CONFIG_X86_32
 187 #define NR_RANGE_MR 3
 188 #else /* CONFIG_X86_64 */
 189 #define NR_RANGE_MR 5
 190 #endif
 191
 192 static int __meminit save_mr(struct map_range *mr, int nr_range,
 193                              unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
 194                              unsigned long page_size_mask)
 195 {
 196         if (start_pfn < end_pfn) {
 197                 if (nr_range >= NR_RANGE_MR)
 198                         panic("run out of range for init_memory_mapping\n");
 199                 mr[nr_range].start = start_pfn<<PAGE_SHIFT;
 200                 mr[nr_range].end   = end_pfn<<PAGE_SHIFT;
 201                 mr[nr_range].page_size_mask = page_size_mask;
 202                 nr_range++;
 203         }
 204
 205         return nr_range;
 206 }
 207
 208 /*
 209  * adjust the page_size_mask for small range to go with
 210  *      big page size instead small one if nearby are ram too.
 211  */
 212 static void __init_refok adjust_range_page_size_mask(struct map_range *mr,
 213                                                          int nr_range)
 214 {
 215         int i;
 216
 217         for (i = 0; i < nr_range; i++) {
 218                 if ((page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M)) &&
 219                     !(mr[i].page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M))) {
 220                         unsigned long start = round_down(mr[i].start, PMD_SIZE);
 221                         unsigned long end = round_up(mr[i].end, PMD_SIZE);
 222
 223 #ifdef CONFIG_X86_32
 224                         if ((end >> PAGE_SHIFT) > max_low_pfn)
 225                                 continue;
 226 #endif
 227
 228                         if (memblock_is_region_memory(start, end - start))
 229                                 mr[i].page_size_mask |= 1<<PG_LEVEL_2M;
 230                 }
 231                 if ((page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_1G)) &&
 232                     !(mr[i].page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_1G))) {
 233                         unsigned long start = round_down(mr[i].start, PUD_SIZE);
 234                         unsigned long end = round_up(mr[i].end, PUD_SIZE);
 235
 236                         if (memblock_is_region_memory(start, end - start))
 237                                 mr[i].page_size_mask |= 1<<PG_LEVEL_1G;
 238                 }
 239         }
 240 }
 241
 242 static const char *page_size_string(struct map_range *mr)
 243 {
 244         static const char str_1g[] = "1G";
 245         static const char str_2m[] = "2M";
 246         static const char str_4m[] = "4M";
 247         static const char str_4k[] = "4k";
 248
 249         if (mr->page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_1G))
 250                 return str_1g;
 251         /*
 252          * 32-bit without PAE has a 4M large page size.
 253          * PG_LEVEL_2M is misnamed, but we can at least
 254          * print out the right size in the string.
 255          */
 256         if (IS_ENABLED(CONFIG_X86_32) &&
 257             !IS_ENABLED(CONFIG_X86_PAE) &&
 258             mr->page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M))
 259                 return str_4m;
 260
 261         if (mr->page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M))
 262                 return str_2m;
 263
 264         return str_4k;
 265 }
 266
 267 static int __meminit split_mem_range(struct map_range *mr, int nr_range,
 268                                      unsigned long start,
 269                                      unsigned long end)
 270 {
 271         unsigned long start_pfn, end_pfn, limit_pfn;
 272         unsigned long pfn;
 273         int i;
 274
 275         limit_pfn = PFN_DOWN(end);
 276
 277         /* head if not big page alignment ? */
 278         pfn = start_pfn = PFN_DOWN(start);
 279 #ifdef CONFIG_X86_32
 280         /*
 281          * Don't use a large page for the first 2/4MB of memory
 282          * because there are often fixed size MTRRs in there
 283          * and overlapping MTRRs into large pages can cause
 284          * slowdowns.
 285          */
 286         if (pfn == 0)
 287                 end_pfn = PFN_DOWN(PMD_SIZE);
 288         else
 289                 end_pfn = round_up(pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE));
 290 #else /* CONFIG_X86_64 */
 291         end_pfn = round_up(pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE));
 292 #endif
 293         if (end_pfn > limit_pfn)
 294                 end_pfn = limit_pfn;
 295         if (start_pfn < end_pfn) {
 296                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn, 0);
 297                 pfn = end_pfn;
 298         }
 299
 300         /* big page (2M) range */
 301         start_pfn = round_up(pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE));
 302 #ifdef CONFIG_X86_32
 303         end_pfn = round_down(limit_pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE));
 304 #else /* CONFIG_X86_64 */
 305         end_pfn = round_up(pfn, PFN_DOWN(PUD_SIZE));
 306         if (end_pfn > round_down(limit_pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE)))
 307                 end_pfn = round_down(limit_pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE));
 308 #endif
 309
 310         if (start_pfn < end_pfn) {
 311                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn,
 312                                 page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M));
 313                 pfn = end_pfn;
 314         }
 315
 316 #ifdef CONFIG_X86_64
 317         /* big page (1G) range */
 318         start_pfn = round_up(pfn, PFN_DOWN(PUD_SIZE));
 319         end_pfn = round_down(limit_pfn, PFN_DOWN(PUD_SIZE));
 320         if (start_pfn < end_pfn) {
 321                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn,
 322                                 page_size_mask &
 323                                  ((1<<PG_LEVEL_2M)|(1<<PG_LEVEL_1G)));
 324                 pfn = end_pfn;
 325         }
 326
 327         /* tail is not big page (1G) alignment */
 328         start_pfn = round_up(pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE));
 329         end_pfn = round_down(limit_pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE));
 330         if (start_pfn < end_pfn) {
 331                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn,
 332                                 page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M));
 333                 pfn = end_pfn;
 334         }
 335 #endif
 336
 337         /* tail is not big page (2M) alignment */
 338         start_pfn = pfn;
 339         end_pfn = limit_pfn;
 340         nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn, 0);
 341
 342         if (!after_bootmem)
 343                 adjust_range_page_size_mask(mr, nr_range);
 344
 345         /* try to merge same page size and continuous */
 346         for (i = 0; nr_range > 1 && i < nr_range - 1; i++) {
 347                 unsigned long old_start;
 348                 if (mr[i].end != mr[i+1].start ||
 349                     mr[i].page_size_mask != mr[i+1].page_size_mask)
 350                         continue;
 351                 /* move it */
 352                 old_start = mr[i].start;
 353                 memmove(&mr[i], &mr[i+1],
 354                         (nr_range - 1 - i) * sizeof(struct map_range));
 355                 mr[i--].start = old_start;
 356                 nr_range--;
 357         }
 358
 359         for (i = 0; i < nr_range; i++)
 360                 printk(KERN_DEBUG " [mem %#010lx-%#010lx] page %s\n",
 361                                 mr[i].start, mr[i].end - 1,
 362                                 page_size_string(&mr[i]));
 363
 364         return nr_range;
 365 }
 366
 367 struct range pfn_mapped[E820_X_MAX];
 368 int nr_pfn_mapped;
 369
 370 static void add_pfn_range_mapped(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
 371 {
 372         nr_pfn_mapped = add_range_with_merge(pfn_mapped, E820_X_MAX,
 373                                              nr_pfn_mapped, start_pfn, end_pfn);
 374         nr_pfn_mapped = clean_sort_range(pfn_mapped, E820_X_MAX);
 375
 376         max_pfn_mapped = max(max_pfn_mapped, end_pfn);
 377
 378         if (start_pfn < (1UL<<(32-PAGE_SHIFT)))
 379                 max_low_pfn_mapped = max(max_low_pfn_mapped,
 380                                          min(end_pfn, 1UL<<(32-PAGE_SHIFT)));
 381 }
 382
 383 bool pfn_range_is_mapped(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
 384 {
 385         int i;
 386
 387         for (i = 0; i < nr_pfn_mapped; i++)
 388                 if ((start_pfn >= pfn_mapped[i].start) &&
 389                     (end_pfn <= pfn_mapped[i].end))
 390                         return true;
 391
 392         return false;
 393 }
 394
 395 /*
 396  * Setup the direct mapping of the physical memory at PAGE_OFFSET.
 397  * This runs before bootmem is initialized and gets pages directly from
 398  * the physical memory. To access them they are temporarily mapped.
 399  */
 400 unsigned long __init_refok init_memory_mapping(unsigned long start,
 401                                                unsigned long end)
 402 {
 403         struct map_range mr[NR_RANGE_MR];
 404         unsigned long ret = 0;
 405         int nr_range, i;
 406
 407         pr_info("init_memory_mapping: [mem %#010lx-%#010lx]\n",
 408                start, end - 1);
 409
 410         memset(mr, 0, sizeof(mr));
 411         nr_range = split_mem_range(mr, 0, start, end);
 412
 413         for (i = 0; i < nr_range; i++)
 414                 ret = kernel_physical_mapping_init(mr[i].start, mr[i].end,
 415                                                    mr[i].page_size_mask);
 416
 417         add_pfn_range_mapped(start >> PAGE_SHIFT, ret >> PAGE_SHIFT);
 418
 419         return ret >> PAGE_SHIFT;
 420 }
 421
 422 /*
 423  * We need to iterate through the E820 memory map and create direct mappings
 424  * for only E820_RAM and E820_KERN_RESERVED regions. We cannot simply
 425  * create direct mappings for all pfns from [0 to max_low_pfn) and
 426  * [4GB to max_pfn) because of possible memory holes in high addresses
 427  * that cannot be marked as UC by fixed/variable range MTRRs.
 428  * Depending on the alignment of E820 ranges, this may possibly result
 429  * in using smaller size (i.e. 4K instead of 2M or 1G) page tables.
 430  *
 431  * init_mem_mapping() calls init_range_memory_mapping() with big range.
 432  * That range would have hole in the middle or ends, and only ram parts
 433  * will be mapped in init_range_memory_mapping().
 434  */
 435 static unsigned long __init init_range_memory_mapping(
 436                                            unsigned long r_start,
 437                                            unsigned long r_end)
 438 {
 439         unsigned long start_pfn, end_pfn;
 440         unsigned long mapped_ram_size = 0;
 441         int i;
 442
 443         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
 444                 u64 start = clamp_val(PFN_PHYS(start_pfn), r_start, r_end);
 445                 u64 end = clamp_val(PFN_PHYS(end_pfn), r_start, r_end);
 446                 if (start >= end)
 447                         continue;
 448
 449                 /*
 450                  * if it is overlapping with brk pgt, we need to
 451                  * alloc pgt buf from memblock instead.
 452                  */
 453                 can_use_brk_pgt = max(start, (u64)pgt_buf_end<<PAGE_SHIFT) >=
 454                                     min(end, (u64)pgt_buf_top<<PAGE_SHIFT);
 455                 init_memory_mapping(start, end);
 456                 mapped_ram_size += end - start;
 457                 can_use_brk_pgt = true;
 458         }
 459
 460         return mapped_ram_size;
 461 }
 462
 463 static unsigned long __init get_new_step_size(unsigned long step_size)
 464 {
 465         /*
 466          * Initial mapped size is PMD_SIZE (2M).
 467          * We can not set step_size to be PUD_SIZE (1G) yet.
 468          * In worse case, when we cross the 1G boundary, and
 469          * PG_LEVEL_2M is not set, we will need 1+1+512 pages (2M + 8k)
 470          * to map 1G range with PTE. Hence we use one less than the
 471          * difference of page table level shifts.
 472          *
 473          * Don't need to worry about overflow in the top-down case, on 32bit,
 474          * when step_size is 0, round_down() returns 0 for start, and that
 475          * turns it into 0x100000000ULL.
 476          * In the bottom-up case, round_up(x, 0) returns 0 though too, which
 477          * needs to be taken into consideration by the code below.
 478          */
 479         return step_size << (PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT - 1);
 480 }
 481
 482 /**
 483  * memory_map_top_down - Map [map_start, map_end) top down
 484  * @map_start: start address of the target memory range
 485  * @map_end: end address of the target memory range
 486  *
 487  * This function will setup direct mapping for memory range
 488  * [map_start, map_end) in top-down. That said, the page tables
 489  * will be allocated at the end of the memory, and we map the
 490  * memory in top-down.
 491  */
 492 static void __init memory_map_top_down(unsigned long map_start,
 493                                        unsigned long map_end)
 494 {
 495         unsigned long real_end, start, last_start;
 496         unsigned long step_size;
 497         unsigned long addr;
 498         unsigned long mapped_ram_size = 0;
 499
 500         /* xen has big range in reserved near end of ram, skip it at first.*/
 501         addr = memblock_find_in_range(map_start, map_end, PMD_SIZE, PMD_SIZE);
 502         real_end = addr + PMD_SIZE;
 503
 504         /* step_size need to be small so pgt_buf from BRK could cover it */
 505         step_size = PMD_SIZE;
 506         max_pfn_mapped = 0; /* will get exact value next */
 507         min_pfn_mapped = real_end >> PAGE_SHIFT;
 508         last_start = start = real_end;
 509
 510         /*
 511          * We start from the top (end of memory) and go to the bottom.
 512          * The memblock_find_in_range() gets us a block of RAM from the
 513          * end of RAM in [min_pfn_mapped, max_pfn_mapped) used as new pages
 514          * for page table.
 515          */
 516         while (last_start > map_start) {
 517                 if (last_start > step_size) {
 518                         start = round_down(last_start - 1, step_size);
 519                         if (start < map_start)
 520                                 start = map_start;
 521                 } else
 522                         start = map_start;
 523                 mapped_ram_size += init_range_memory_mapping(start,
 524                                                         last_start);
 525                 last_start = start;
 526                 min_pfn_mapped = last_start >> PAGE_SHIFT;
 527                 if (mapped_ram_size >= step_size)
 528                         step_size = get_new_step_size(step_size);
 529         }
 530
 531         if (real_end < map_end)
 532                 init_range_memory_mapping(real_end, map_end);
 533 }
 534
 535 /**
 536  * memory_map_bottom_up - Map [map_start, map_end) bottom up
 537  * @map_start: start address of the target memory range
 538  * @map_end: end address of the target memory range
 539  *
 540  * This function will setup direct mapping for memory range
 541  * [map_start, map_end) in bottom-up. Since we have limited the
 542  * bottom-up allocation above the kernel, the page tables will
 543  * be allocated just above the kernel and we map the memory
 544  * in [map_start, map_end) in bottom-up.
 545  */
 546 static void __init memory_map_bottom_up(unsigned long map_start,
 547                                         unsigned long map_end)
 548 {
 549         unsigned long next, start;
 550         unsigned long mapped_ram_size = 0;
 551         /* step_size need to be small so pgt_buf from BRK could cover it */
 552         unsigned long step_size = PMD_SIZE;
 553
 554         start = map_start;
 555         min_pfn_mapped = start >> PAGE_SHIFT;
 556
 557         /*
 558          * We start from the bottom (@map_start) and go to the top (@map_end).
 559          * The memblock_find_in_range() gets us a block of RAM from the
 560          * end of RAM in [min_pfn_mapped, max_pfn_mapped) used as new pages
 561          * for page table.
 562          */
 563         while (start < map_end) {
 564                 if (step_size && map_end - start > step_size) {
 565                         next = round_up(start + 1, step_size);
 566                         if (next > map_end)
 567                                 next = map_end;
 568                 } else {
 569                         next = map_end;
 570                 }
 571
 572                 mapped_ram_size += init_range_memory_mapping(start, next);
 573                 start = next;
 574
 575                 if (mapped_ram_size >= step_size)
 576                         step_size = get_new_step_size(step_size);
 577         }
 578 }
 579
 580 void __init init_mem_mapping(void)
 581 {
 582         unsigned long end;
 583
 584         probe_page_size_mask();
 585
 586 #ifdef CONFIG_X86_64
 587         end = max_pfn << PAGE_SHIFT;
 588 #else
 589         end = max_low_pfn << PAGE_SHIFT;
 590 #endif
 591
 592         /* the ISA range is always mapped regardless of memory holes */
 593         init_memory_mapping(0, ISA_END_ADDRESS);
 594
 595         /*
 596          * If the allocation is in bottom-up direction, we setup direct mapping
 597          * in bottom-up, otherwise we setup direct mapping in top-down.
 598          */
 599         if (memblock_bottom_up()) {
 600                 unsigned long kernel_end = __pa_symbol(_end);
 601
 602                 /*
 603                  * we need two separate calls here. This is because we want to
 604                  * allocate page tables above the kernel. So we first map
 605                  * [kernel_end, end) to make memory above the kernel be mapped
 606                  * as soon as possible. And then use page tables allocated above
 607                  * the kernel to map [ISA_END_ADDRESS, kernel_end).
 608                  */
 609                 memory_map_bottom_up(kernel_end, end);
 610                 memory_map_bottom_up(ISA_END_ADDRESS, kernel_end);
 611         } else {
 612                 memory_map_top_down(ISA_END_ADDRESS, end);
 613         }
 614
 615 #ifdef CONFIG_X86_64
 616         if (max_pfn > max_low_pfn) {
 617                 /* can we preseve max_low_pfn ?*/
 618                 max_low_pfn = max_pfn;
 619         }
 620 #else
 621         early_ioremap_page_table_range_init();
 622 #endif
 623
 624         load_cr3(swapper_pg_dir);
 625         __flush_tlb_all();
 626
 627         early_memtest(0, max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT);
 628 }
 629
 630 /*
 631  * devmem_is_allowed() checks to see if /dev/mem access to a certain address
 632  * is valid. The argument is a physical page number.
 633  *
 634  *
 635  * On x86, access has to be given to the first megabyte of ram because that area
 636  * contains BIOS code and data regions used by X and dosemu and similar apps.
 637  * Access has to be given to non-kernel-ram areas as well, these contain the PCI
 638  * mmio resources as well as potential bios/acpi data regions.
 639  */
 640 int devmem_is_allowed(unsigned long pagenr)
 641 {
 642         if (pagenr < 256)
 643                 return 1;
 644         if (iomem_is_exclusive(pagenr << PAGE_SHIFT))
 645                 return 0;
 646         if (!page_is_ram(pagenr))
 647                 return 1;
 648         return 0;
 649 }
 650
 651 void free_init_pages(char *what, unsigned long begin, unsigned long end)
 652 {
 653         unsigned long begin_aligned, end_aligned;
 654
 655         /* Make sure boundaries are page aligned */
 656         begin_aligned = PAGE_ALIGN(begin);
 657         end_aligned   = end & PAGE_MASK;
 658
 659         if (WARN_ON(begin_aligned != begin || end_aligned != end)) {
 660                 begin = begin_aligned;
 661                 end   = end_aligned;
 662         }
 663
 664         if (begin >= end)
 665                 return;
 666
 667         /*
 668          * If debugging page accesses then do not free this memory but
 669          * mark them not present - any buggy init-section access will
 670          * create a kernel page fault:
 671          */
 672 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
 673         printk(KERN_INFO "debug: unmapping init [mem %#010lx-%#010lx]\n",
 674                 begin, end - 1);
 675         set_memory_np(begin, (end - begin) >> PAGE_SHIFT);
 676 #else
 677         /*
 678          * We just marked the kernel text read only above, now that
 679          * we are going to free part of that, we need to make that
 680          * writeable and non-executable first.
 681          */
 682         set_memory_nx(begin, (end - begin) >> PAGE_SHIFT);
 683         set_memory_rw(begin, (end - begin) >> PAGE_SHIFT);
 684
 685         free_reserved_area((void *)begin, (void *)end, POISON_FREE_INITMEM, what);
 686 #endif
 687 }
 688
 689 void free_initmem(void)
 690 {
 691         free_init_pages("unused kernel",
 692                         (unsigned long)(&__init_begin),
 693                         (unsigned long)(&__init_end));
 694 }
 695
 696 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
 697 void __init free_initrd_mem(unsigned long start, unsigned long end)
 698 {
 699 #ifdef CONFIG_MICROCODE_EARLY
 700         /*
 701          * Remember, initrd memory may contain microcode or other useful things.
 702          * Before we lose initrd mem, we need to find a place to hold them
 703          * now that normal virtual memory is enabled.
 704          */
 705         save_microcode_in_initrd();
 706 #endif
 707
 708         /*
 709          * end could be not aligned, and We can not align that,
 710          * decompresser could be confused by aligned initrd_end
 711          * We already reserve the end partial page before in
 712          *   - i386_start_kernel()
 713          *   - x86_64_start_kernel()
 714          *   - relocate_initrd()
 715          * So here We can do PAGE_ALIGN() safely to get partial page to be freed
 716          */
 717         free_init_pages("initrd", start, PAGE_ALIGN(end));
 718 }
 719 #endif
 720
 721 void __init zone_sizes_init(void)
 722 {
 723         unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES];
 724
 725         memset(max_zone_pfns, 0, sizeof(max_zone_pfns));
 726
 727 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
 728         max_zone_pfns[ZONE_DMA]         = min(MAX_DMA_PFN, max_low_pfn);
 729 #endif
 730 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
 731         max_zone_pfns[ZONE_DMA32]       = min(MAX_DMA32_PFN, max_low_pfn);
 732 #endif
 733         max_zone_pfns[ZONE_NORMAL]      = max_low_pfn;
 734 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 735         max_zone_pfns[ZONE_HIGHMEM]     = max_pfn;
 736 #endif
 737
 738         free_area_init_nodes(max_zone_pfns);
 739 }
 740
 741 DEFINE_PER_CPU_SHARED_ALIGNED(struct tlb_state, cpu_tlbstate) = {
 742 #ifdef CONFIG_SMP
 743         .active_mm = &init_mm,
 744         .state = 0,
 745 #endif
 746         .cr4 = ~0UL,    /* fail hard if we screw up cr4 shadow initialization */
 747 };
 748 EXPORT_SYMBOL_GPL(cpu_tlbstate);
 749
 750 void update_cache_mode_entry(unsigned entry, enum page_cache_mode cache)
 751 {
 752         /* entry 0 MUST be WB (hardwired to speed up translations) */
 753         BUG_ON(!entry && cache != _PAGE_CACHE_MODE_WB);
 754
 755         __cachemode2pte_tbl[cache] = __cm_idx2pte(entry);
 756         __pte2cachemode_tbl[entry] = cache;
 757 }