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  *
  33  * The default values are defined statically as minimal supported mode;
  34  * WC and WT fall back to UC-.  pat_init() updates these values to support
  35  * more cache modes, WC and WT, when it is safe to do so.  See pat_init()
  36  * for the details.  Note, __early_ioremap() used during early boot-time
  37  * takes pgprot_t (pte encoding) and does not use these tables.
  38  *
  39  *   Index into __cachemode2pte_tbl[] is the cachemode.
  40  *
  41  *   Index into __pte2cachemode_tbl[] are the caching attribute bits of the pte
  42  *   (_PAGE_PWT, _PAGE_PCD, _PAGE_PAT) at index bit positions 0, 1, 2.
  43  */
  44 uint16_t __cachemode2pte_tbl[_PAGE_CACHE_MODE_NUM] = {
  45         [_PAGE_CACHE_MODE_WB      ]     = 0         | 0        ,
  46         [_PAGE_CACHE_MODE_WC      ]     = 0         | _PAGE_PCD,
  47         [_PAGE_CACHE_MODE_UC_MINUS]     = 0         | _PAGE_PCD,
  48         [_PAGE_CACHE_MODE_UC      ]     = _PAGE_PWT | _PAGE_PCD,
  49         [_PAGE_CACHE_MODE_WT      ]     = 0         | _PAGE_PCD,
  50         [_PAGE_CACHE_MODE_WP      ]     = 0         | _PAGE_PCD,
  51 };
  52 EXPORT_SYMBOL(__cachemode2pte_tbl);
  53
  54 uint8_t __pte2cachemode_tbl[8] = {
  55         [__pte2cm_idx( 0        | 0         | 0        )] = _PAGE_CACHE_MODE_WB,
  56         [__pte2cm_idx(_PAGE_PWT | 0         | 0        )] = _PAGE_CACHE_MODE_UC_MINUS,
  57         [__pte2cm_idx( 0        | _PAGE_PCD | 0        )] = _PAGE_CACHE_MODE_UC_MINUS,
  58         [__pte2cm_idx(_PAGE_PWT | _PAGE_PCD | 0        )] = _PAGE_CACHE_MODE_UC,
  59         [__pte2cm_idx( 0        | 0         | _PAGE_PAT)] = _PAGE_CACHE_MODE_WB,
  60         [__pte2cm_idx(_PAGE_PWT | 0         | _PAGE_PAT)] = _PAGE_CACHE_MODE_UC_MINUS,
  61         [__pte2cm_idx(0         | _PAGE_PCD | _PAGE_PAT)] = _PAGE_CACHE_MODE_UC_MINUS,
  62         [__pte2cm_idx(_PAGE_PWT | _PAGE_PCD | _PAGE_PAT)] = _PAGE_CACHE_MODE_UC,
  63 };
  64 EXPORT_SYMBOL(__pte2cachemode_tbl);
  65
  66 static unsigned long __initdata pgt_buf_start;
  67 static unsigned long __initdata pgt_buf_end;
  68 static unsigned long __initdata pgt_buf_top;
  69
  70 static unsigned long min_pfn_mapped;
  71
  72 static bool __initdata can_use_brk_pgt = true;
  73
  74 /*
  75  * Pages returned are already directly mapped.
  76  *
  77  * Changing that is likely to break Xen, see commit:
  78  *
  79  *    279b706 x86,xen: introduce x86_init.mapping.pagetable_reserve
  80  *
  81  * for detailed information.
  82  */
  83 __ref void *alloc_low_pages(unsigned int num)
  84 {
  85         unsigned long pfn;
  86         int i;
  87
  88         if (after_bootmem) {
  89                 unsigned int order;
  90
  91                 order = get_order((unsigned long)num << PAGE_SHIFT);
  92                 return (void *)__get_free_pages(GFP_ATOMIC | __GFP_NOTRACK |
  93                                                 __GFP_ZERO, order);
  94         }
  95
  96         if ((pgt_buf_end + num) > pgt_buf_top || !can_use_brk_pgt) {
  97                 unsigned long ret;
  98                 if (min_pfn_mapped >= max_pfn_mapped)
  99                         panic("alloc_low_pages: ran out of memory");
 100                 ret = memblock_find_in_range(min_pfn_mapped << PAGE_SHIFT,
 101                                         max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT,
 102                                         PAGE_SIZE * num , PAGE_SIZE);
 103                 if (!ret)
 104                         panic("alloc_low_pages: can not alloc memory");
 105                 memblock_reserve(ret, PAGE_SIZE * num);
 106                 pfn = ret >> PAGE_SHIFT;
 107         } else {
 108                 pfn = pgt_buf_end;
 109                 pgt_buf_end += num;
 110                 printk(KERN_DEBUG "BRK [%#010lx, %#010lx] PGTABLE\n",
 111                         pfn << PAGE_SHIFT, (pgt_buf_end << PAGE_SHIFT) - 1);
 112         }
 113
 114         for (i = 0; i < num; i++) {
 115                 void *adr;
 116
 117                 adr = __va((pfn + i) << PAGE_SHIFT);
 118                 clear_page(adr);
 119         }
 120
 121         return __va(pfn << PAGE_SHIFT);
 122 }
 123
 124 /* need 3 4k for initial PMD_SIZE,  3 4k for 0-ISA_END_ADDRESS */
 125 #define INIT_PGT_BUF_SIZE       (6 * PAGE_SIZE)
 126 RESERVE_BRK(early_pgt_alloc, INIT_PGT_BUF_SIZE);
 127 void  __init early_alloc_pgt_buf(void)
 128 {
 129         unsigned long tables = INIT_PGT_BUF_SIZE;
 130         phys_addr_t base;
 131
 132         base = __pa(extend_brk(tables, PAGE_SIZE));
 133
 134         pgt_buf_start = base >> PAGE_SHIFT;
 135         pgt_buf_end = pgt_buf_start;
 136         pgt_buf_top = pgt_buf_start + (tables >> PAGE_SHIFT);
 137 }
 138
 139 int after_bootmem;
 140
 141 early_param_on_off("gbpages", "nogbpages", direct_gbpages, CONFIG_X86_DIRECT_GBPAGES);
 142
 143 struct map_range {
 144         unsigned long start;
 145         unsigned long end;
 146         unsigned page_size_mask;
 147 };
 148
 149 static int page_size_mask;
 150
 151 static void __init probe_page_size_mask(void)
 152 {
 153 #if !defined(CONFIG_KMEMCHECK)
 154         /*
 155          * For CONFIG_KMEMCHECK or pagealloc debugging, identity mapping will
 156          * use small pages.
 157          * This will simplify cpa(), which otherwise needs to support splitting
 158          * large pages into small in interrupt context, etc.
 159          */
 160         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_PSE) && !debug_pagealloc_enabled())
 161                 page_size_mask |= 1 << PG_LEVEL_2M;
 162 #endif
 163
 164         /* Enable PSE if available */
 165         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_PSE))
 166                 cr4_set_bits_and_update_boot(X86_CR4_PSE);
 167
 168         /* Enable PGE if available */
 169         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_PGE)) {
 170                 cr4_set_bits_and_update_boot(X86_CR4_PGE);
 171                 __supported_pte_mask |= _PAGE_GLOBAL;
 172         } else
 173                 __supported_pte_mask &= ~_PAGE_GLOBAL;
 174
 175         /* Enable 1 GB linear kernel mappings if available: */
 176         if (direct_gbpages && boot_cpu_has(X86_FEATURE_GBPAGES)) {
 177                 printk(KERN_INFO "Using GB pages for direct mapping\n");
 178                 page_size_mask |= 1 << PG_LEVEL_1G;
 179         } else {
 180                 direct_gbpages = 0;
 181         }
 182 }
 183
 184 #ifdef CONFIG_X86_32
 185 #define NR_RANGE_MR 3
 186 #else /* CONFIG_X86_64 */
 187 #define NR_RANGE_MR 5
 188 #endif
 189
 190 static int __meminit save_mr(struct map_range *mr, int nr_range,
 191                              unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
 192                              unsigned long page_size_mask)
 193 {
 194         if (start_pfn < end_pfn) {
 195                 if (nr_range >= NR_RANGE_MR)
 196                         panic("run out of range for init_memory_mapping\n");
 197                 mr[nr_range].start = start_pfn<<PAGE_SHIFT;
 198                 mr[nr_range].end   = end_pfn<<PAGE_SHIFT;
 199                 mr[nr_range].page_size_mask = page_size_mask;
 200                 nr_range++;
 201         }
 202
 203         return nr_range;
 204 }
 205
 206 /*
 207  * adjust the page_size_mask for small range to go with
 208  *      big page size instead small one if nearby are ram too.
 209  */
 210 static void __init_refok adjust_range_page_size_mask(struct map_range *mr,
 211                                                          int nr_range)
 212 {
 213         int i;
 214
 215         for (i = 0; i < nr_range; i++) {
 216                 if ((page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M)) &&
 217                     !(mr[i].page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M))) {
 218                         unsigned long start = round_down(mr[i].start, PMD_SIZE);
 219                         unsigned long end = round_up(mr[i].end, PMD_SIZE);
 220
 221 #ifdef CONFIG_X86_32
 222                         if ((end >> PAGE_SHIFT) > max_low_pfn)
 223                                 continue;
 224 #endif
 225
 226                         if (memblock_is_region_memory(start, end - start))
 227                                 mr[i].page_size_mask |= 1<<PG_LEVEL_2M;
 228                 }
 229                 if ((page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_1G)) &&
 230                     !(mr[i].page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_1G))) {
 231                         unsigned long start = round_down(mr[i].start, PUD_SIZE);
 232                         unsigned long end = round_up(mr[i].end, PUD_SIZE);
 233
 234                         if (memblock_is_region_memory(start, end - start))
 235                                 mr[i].page_size_mask |= 1<<PG_LEVEL_1G;
 236                 }
 237         }
 238 }
 239
 240 static const char *page_size_string(struct map_range *mr)
 241 {
 242         static const char str_1g[] = "1G";
 243         static const char str_2m[] = "2M";
 244         static const char str_4m[] = "4M";
 245         static const char str_4k[] = "4k";
 246
 247         if (mr->page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_1G))
 248                 return str_1g;
 249         /*
 250          * 32-bit without PAE has a 4M large page size.
 251          * PG_LEVEL_2M is misnamed, but we can at least
 252          * print out the right size in the string.
 253          */
 254         if (IS_ENABLED(CONFIG_X86_32) &&
 255             !IS_ENABLED(CONFIG_X86_PAE) &&
 256             mr->page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M))
 257                 return str_4m;
 258
 259         if (mr->page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M))
 260                 return str_2m;
 261
 262         return str_4k;
 263 }
 264
 265 static int __meminit split_mem_range(struct map_range *mr, int nr_range,
 266                                      unsigned long start,
 267                                      unsigned long end)
 268 {
 269         unsigned long start_pfn, end_pfn, limit_pfn;
 270         unsigned long pfn;
 271         int i;
 272
 273         limit_pfn = PFN_DOWN(end);
 274
 275         /* head if not big page alignment ? */
 276         pfn = start_pfn = PFN_DOWN(start);
 277 #ifdef CONFIG_X86_32
 278         /*
 279          * Don't use a large page for the first 2/4MB of memory
 280          * because there are often fixed size MTRRs in there
 281          * and overlapping MTRRs into large pages can cause
 282          * slowdowns.
 283          */
 284         if (pfn == 0)
 285                 end_pfn = PFN_DOWN(PMD_SIZE);
 286         else
 287                 end_pfn = round_up(pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE));
 288 #else /* CONFIG_X86_64 */
 289         end_pfn = round_up(pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE));
 290 #endif
 291         if (end_pfn > limit_pfn)
 292                 end_pfn = limit_pfn;
 293         if (start_pfn < end_pfn) {
 294                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn, 0);
 295                 pfn = end_pfn;
 296         }
 297
 298         /* big page (2M) range */
 299         start_pfn = round_up(pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE));
 300 #ifdef CONFIG_X86_32
 301         end_pfn = round_down(limit_pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE));
 302 #else /* CONFIG_X86_64 */
 303         end_pfn = round_up(pfn, PFN_DOWN(PUD_SIZE));
 304         if (end_pfn > round_down(limit_pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE)))
 305                 end_pfn = round_down(limit_pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE));
 306 #endif
 307
 308         if (start_pfn < end_pfn) {
 309                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn,
 310                                 page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M));
 311                 pfn = end_pfn;
 312         }
 313
 314 #ifdef CONFIG_X86_64
 315         /* big page (1G) range */
 316         start_pfn = round_up(pfn, PFN_DOWN(PUD_SIZE));
 317         end_pfn = round_down(limit_pfn, PFN_DOWN(PUD_SIZE));
 318         if (start_pfn < end_pfn) {
 319                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn,
 320                                 page_size_mask &
 321                                  ((1<<PG_LEVEL_2M)|(1<<PG_LEVEL_1G)));
 322                 pfn = end_pfn;
 323         }
 324
 325         /* tail is not big page (1G) alignment */
 326         start_pfn = round_up(pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE));
 327         end_pfn = round_down(limit_pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE));
 328         if (start_pfn < end_pfn) {
 329                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn,
 330                                 page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M));
 331                 pfn = end_pfn;
 332         }
 333 #endif
 334
 335         /* tail is not big page (2M) alignment */
 336         start_pfn = pfn;
 337         end_pfn = limit_pfn;
 338         nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn, 0);
 339
 340         if (!after_bootmem)
 341                 adjust_range_page_size_mask(mr, nr_range);
 342
 343         /* try to merge same page size and continuous */
 344         for (i = 0; nr_range > 1 && i < nr_range - 1; i++) {
 345                 unsigned long old_start;
 346                 if (mr[i].end != mr[i+1].start ||
 347                     mr[i].page_size_mask != mr[i+1].page_size_mask)
 348                         continue;
 349                 /* move it */
 350                 old_start = mr[i].start;
 351                 memmove(&mr[i], &mr[i+1],
 352                         (nr_range - 1 - i) * sizeof(struct map_range));
 353                 mr[i--].start = old_start;
 354                 nr_range--;
 355         }
 356
 357         for (i = 0; i < nr_range; i++)
 358                 pr_debug(" [mem %#010lx-%#010lx] page %s\n",
 359                                 mr[i].start, mr[i].end - 1,
 360                                 page_size_string(&mr[i]));
 361
 362         return nr_range;
 363 }
 364
 365 struct range pfn_mapped[E820_X_MAX];
 366 int nr_pfn_mapped;
 367
 368 static void add_pfn_range_mapped(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
 369 {
 370         nr_pfn_mapped = add_range_with_merge(pfn_mapped, E820_X_MAX,
 371                                              nr_pfn_mapped, start_pfn, end_pfn);
 372         nr_pfn_mapped = clean_sort_range(pfn_mapped, E820_X_MAX);
 373
 374         max_pfn_mapped = max(max_pfn_mapped, end_pfn);
 375
 376         if (start_pfn < (1UL<<(32-PAGE_SHIFT)))
 377                 max_low_pfn_mapped = max(max_low_pfn_mapped,
 378                                          min(end_pfn, 1UL<<(32-PAGE_SHIFT)));
 379 }
 380
 381 bool pfn_range_is_mapped(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
 382 {
 383         int i;
 384
 385         for (i = 0; i < nr_pfn_mapped; i++)
 386                 if ((start_pfn >= pfn_mapped[i].start) &&
 387                     (end_pfn <= pfn_mapped[i].end))
 388                         return true;
 389
 390         return false;
 391 }
 392
 393 /*
 394  * Setup the direct mapping of the physical memory at PAGE_OFFSET.
 395  * This runs before bootmem is initialized and gets pages directly from
 396  * the physical memory. To access them they are temporarily mapped.
 397  */
 398 unsigned long __init_refok init_memory_mapping(unsigned long start,
 399                                                unsigned long end)
 400 {
 401         struct map_range mr[NR_RANGE_MR];
 402         unsigned long ret = 0;
 403         int nr_range, i;
 404
 405         pr_debug("init_memory_mapping: [mem %#010lx-%#010lx]\n",
 406                start, end - 1);
 407
 408         memset(mr, 0, sizeof(mr));
 409         nr_range = split_mem_range(mr, 0, start, end);
 410
 411         for (i = 0; i < nr_range; i++)
 412                 ret = kernel_physical_mapping_init(mr[i].start, mr[i].end,
 413                                                    mr[i].page_size_mask);
 414
 415         add_pfn_range_mapped(start >> PAGE_SHIFT, ret >> PAGE_SHIFT);
 416
 417         return ret >> PAGE_SHIFT;
 418 }
 419
 420 /*
 421  * We need to iterate through the E820 memory map and create direct mappings
 422  * for only E820_RAM and E820_KERN_RESERVED regions. We cannot simply
 423  * create direct mappings for all pfns from [0 to max_low_pfn) and
 424  * [4GB to max_pfn) because of possible memory holes in high addresses
 425  * that cannot be marked as UC by fixed/variable range MTRRs.
 426  * Depending on the alignment of E820 ranges, this may possibly result
 427  * in using smaller size (i.e. 4K instead of 2M or 1G) page tables.
 428  *
 429  * init_mem_mapping() calls init_range_memory_mapping() with big range.
 430  * That range would have hole in the middle or ends, and only ram parts
 431  * will be mapped in init_range_memory_mapping().
 432  */
 433 static unsigned long __init init_range_memory_mapping(
 434                                            unsigned long r_start,
 435                                            unsigned long r_end)
 436 {
 437         unsigned long start_pfn, end_pfn;
 438         unsigned long mapped_ram_size = 0;
 439         int i;
 440
 441         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
 442                 u64 start = clamp_val(PFN_PHYS(start_pfn), r_start, r_end);
 443                 u64 end = clamp_val(PFN_PHYS(end_pfn), r_start, r_end);
 444                 if (start >= end)
 445                         continue;
 446
 447                 /*
 448                  * if it is overlapping with brk pgt, we need to
 449                  * alloc pgt buf from memblock instead.
 450                  */
 451                 can_use_brk_pgt = max(start, (u64)pgt_buf_end<<PAGE_SHIFT) >=
 452                                     min(end, (u64)pgt_buf_top<<PAGE_SHIFT);
 453                 init_memory_mapping(start, end);
 454                 mapped_ram_size += end - start;
 455                 can_use_brk_pgt = true;
 456         }
 457
 458         return mapped_ram_size;
 459 }
 460
 461 static unsigned long __init get_new_step_size(unsigned long step_size)
 462 {
 463         /*
 464          * Initial mapped size is PMD_SIZE (2M).
 465          * We can not set step_size to be PUD_SIZE (1G) yet.
 466          * In worse case, when we cross the 1G boundary, and
 467          * PG_LEVEL_2M is not set, we will need 1+1+512 pages (2M + 8k)
 468          * to map 1G range with PTE. Hence we use one less than the
 469          * difference of page table level shifts.
 470          *
 471          * Don't need to worry about overflow in the top-down case, on 32bit,
 472          * when step_size is 0, round_down() returns 0 for start, and that
 473          * turns it into 0x100000000ULL.
 474          * In the bottom-up case, round_up(x, 0) returns 0 though too, which
 475          * needs to be taken into consideration by the code below.
 476          */
 477         return step_size << (PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT - 1);
 478 }
 479
 480 /**
 481  * memory_map_top_down - Map [map_start, map_end) top down
 482  * @map_start: start address of the target memory range
 483  * @map_end: end address of the target memory range
 484  *
 485  * This function will setup direct mapping for memory range
 486  * [map_start, map_end) in top-down. That said, the page tables
 487  * will be allocated at the end of the memory, and we map the
 488  * memory in top-down.
 489  */
 490 static void __init memory_map_top_down(unsigned long map_start,
 491                                        unsigned long map_end)
 492 {
 493         unsigned long real_end, start, last_start;
 494         unsigned long step_size;
 495         unsigned long addr;
 496         unsigned long mapped_ram_size = 0;
 497
 498         /* xen has big range in reserved near end of ram, skip it at first.*/
 499         addr = memblock_find_in_range(map_start, map_end, PMD_SIZE, PMD_SIZE);
 500         real_end = addr + PMD_SIZE;
 501
 502         /* step_size need to be small so pgt_buf from BRK could cover it */
 503         step_size = PMD_SIZE;
 504         max_pfn_mapped = 0; /* will get exact value next */
 505         min_pfn_mapped = real_end >> PAGE_SHIFT;
 506         last_start = start = real_end;
 507
 508         /*
 509          * We start from the top (end of memory) and go to the bottom.
 510          * The memblock_find_in_range() gets us a block of RAM from the
 511          * end of RAM in [min_pfn_mapped, max_pfn_mapped) used as new pages
 512          * for page table.
 513          */
 514         while (last_start > map_start) {
 515                 if (last_start > step_size) {
 516                         start = round_down(last_start - 1, step_size);
 517                         if (start < map_start)
 518                                 start = map_start;
 519                 } else
 520                         start = map_start;
 521                 mapped_ram_size += init_range_memory_mapping(start,
 522                                                         last_start);
 523                 last_start = start;
 524                 min_pfn_mapped = last_start >> PAGE_SHIFT;
 525                 if (mapped_ram_size >= step_size)
 526                         step_size = get_new_step_size(step_size);
 527         }
 528
 529         if (real_end < map_end)
 530                 init_range_memory_mapping(real_end, map_end);
 531 }
 532
 533 /**
 534  * memory_map_bottom_up - Map [map_start, map_end) bottom up
 535  * @map_start: start address of the target memory range
 536  * @map_end: end address of the target memory range
 537  *
 538  * This function will setup direct mapping for memory range
 539  * [map_start, map_end) in bottom-up. Since we have limited the
 540  * bottom-up allocation above the kernel, the page tables will
 541  * be allocated just above the kernel and we map the memory
 542  * in [map_start, map_end) in bottom-up.
 543  */
 544 static void __init memory_map_bottom_up(unsigned long map_start,
 545                                         unsigned long map_end)
 546 {
 547         unsigned long next, start;
 548         unsigned long mapped_ram_size = 0;
 549         /* step_size need to be small so pgt_buf from BRK could cover it */
 550         unsigned long step_size = PMD_SIZE;
 551
 552         start = map_start;
 553         min_pfn_mapped = start >> PAGE_SHIFT;
 554
 555         /*
 556          * We start from the bottom (@map_start) and go to the top (@map_end).
 557          * The memblock_find_in_range() gets us a block of RAM from the
 558          * end of RAM in [min_pfn_mapped, max_pfn_mapped) used as new pages
 559          * for page table.
 560          */
 561         while (start < map_end) {
 562                 if (step_size && map_end - start > step_size) {
 563                         next = round_up(start + 1, step_size);
 564                         if (next > map_end)
 565                                 next = map_end;
 566                 } else {
 567                         next = map_end;
 568                 }
 569
 570                 mapped_ram_size += init_range_memory_mapping(start, next);
 571                 start = next;
 572
 573                 if (mapped_ram_size >= step_size)
 574                         step_size = get_new_step_size(step_size);
 575         }
 576 }
 577
 578 void __init init_mem_mapping(void)
 579 {
 580         unsigned long end;
 581
 582         probe_page_size_mask();
 583
 584 #ifdef CONFIG_X86_64
 585         end = max_pfn << PAGE_SHIFT;
 586 #else
 587         end = max_low_pfn << PAGE_SHIFT;
 588 #endif
 589
 590         /* the ISA range is always mapped regardless of memory holes */
 591         init_memory_mapping(0, ISA_END_ADDRESS);
 592
 593         /*
 594          * If the allocation is in bottom-up direction, we setup direct mapping
 595          * in bottom-up, otherwise we setup direct mapping in top-down.
 596          */
 597         if (memblock_bottom_up()) {
 598                 unsigned long kernel_end = __pa_symbol(_end);
 599
 600                 /*
 601                  * we need two separate calls here. This is because we want to
 602                  * allocate page tables above the kernel. So we first map
 603                  * [kernel_end, end) to make memory above the kernel be mapped
 604                  * as soon as possible. And then use page tables allocated above
 605                  * the kernel to map [ISA_END_ADDRESS, kernel_end).
 606                  */
 607                 memory_map_bottom_up(kernel_end, end);
 608                 memory_map_bottom_up(ISA_END_ADDRESS, kernel_end);
 609         } else {
 610                 memory_map_top_down(ISA_END_ADDRESS, end);
 611         }
 612
 613 #ifdef CONFIG_X86_64
 614         if (max_pfn > max_low_pfn) {
 615                 /* can we preseve max_low_pfn ?*/
 616                 max_low_pfn = max_pfn;
 617         }
 618 #else
 619         early_ioremap_page_table_range_init();
 620 #endif
 621
 622         load_cr3(swapper_pg_dir);
 623         __flush_tlb_all();
 624
 625         early_memtest(0, max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT);
 626 }
 627
 628 /*
 629  * devmem_is_allowed() checks to see if /dev/mem access to a certain address
 630  * is valid. The argument is a physical page number.
 631  *
 632  *
 633  * On x86, access has to be given to the first megabyte of ram because that area
 634  * contains BIOS code and data regions used by X and dosemu and similar apps.
 635  * Access has to be given to non-kernel-ram areas as well, these contain the PCI
 636  * mmio resources as well as potential bios/acpi data regions.
 637  */
 638 int devmem_is_allowed(unsigned long pagenr)
 639 {
 640         if (pagenr < 256)
 641                 return 1;
 642         if (iomem_is_exclusive(pagenr << PAGE_SHIFT))
 643                 return 0;
 644         if (!page_is_ram(pagenr))
 645                 return 1;
 646         return 0;
 647 }
 648
 649 void free_init_pages(char *what, unsigned long begin, unsigned long end)
 650 {
 651         unsigned long begin_aligned, end_aligned;
 652
 653         /* Make sure boundaries are page aligned */
 654         begin_aligned = PAGE_ALIGN(begin);
 655         end_aligned   = end & PAGE_MASK;
 656
 657         if (WARN_ON(begin_aligned != begin || end_aligned != end)) {
 658                 begin = begin_aligned;
 659                 end   = end_aligned;
 660         }
 661
 662         if (begin >= end)
 663                 return;
 664
 665         /*
 666          * If debugging page accesses then do not free this memory but
 667          * mark them not present - any buggy init-section access will
 668          * create a kernel page fault:
 669          */
 670         if (debug_pagealloc_enabled()) {
 671                 pr_info("debug: unmapping init [mem %#010lx-%#010lx]\n",
 672                         begin, end - 1);
 673                 set_memory_np(begin, (end - begin) >> PAGE_SHIFT);
 674         } else {
 675                 /*
 676                  * We just marked the kernel text read only above, now that
 677                  * we are going to free part of that, we need to make that
 678                  * writeable and non-executable first.
 679                  */
 680                 set_memory_nx(begin, (end - begin) >> PAGE_SHIFT);
 681                 set_memory_rw(begin, (end - begin) >> PAGE_SHIFT);
 682
 683                 free_reserved_area((void *)begin, (void *)end,
 684                                    POISON_FREE_INITMEM, what);
 685         }
 686 }
 687
 688 void free_initmem(void)
 689 {
 690         free_init_pages("unused kernel",
 691                         (unsigned long)(&__init_begin),
 692                         (unsigned long)(&__init_end));
 693 }
 694
 695 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
 696 void __init free_initrd_mem(unsigned long start, unsigned long end)
 697 {
 698         /*
 699          * end could be not aligned, and We can not align that,
 700          * decompresser could be confused by aligned initrd_end
 701          * We already reserve the end partial page before in
 702          *   - i386_start_kernel()
 703          *   - x86_64_start_kernel()
 704          *   - relocate_initrd()
 705          * So here We can do PAGE_ALIGN() safely to get partial page to be freed
 706          */
 707         free_init_pages("initrd", start, PAGE_ALIGN(end));
 708 }
 709 #endif
 710
 711 void __init zone_sizes_init(void)
 712 {
 713         unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES];
 714
 715         memset(max_zone_pfns, 0, sizeof(max_zone_pfns));
 716
 717 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
 718         max_zone_pfns[ZONE_DMA]         = min(MAX_DMA_PFN, max_low_pfn);
 719 #endif
 720 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
 721         max_zone_pfns[ZONE_DMA32]       = min(MAX_DMA32_PFN, max_low_pfn);
 722 #endif
 723         max_zone_pfns[ZONE_NORMAL]      = max_low_pfn;
 724 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 725         max_zone_pfns[ZONE_HIGHMEM]     = max_pfn;
 726 #endif
 727
 728         free_area_init_nodes(max_zone_pfns);
 729 }
 730
 731 DEFINE_PER_CPU_SHARED_ALIGNED(struct tlb_state, cpu_tlbstate) = {
 732 #ifdef CONFIG_SMP
 733         .active_mm = &init_mm,
 734         .state = 0,
 735 #endif
 736         .cr4 = ~0UL,    /* fail hard if we screw up cr4 shadow initialization */
 737 };
 738 EXPORT_SYMBOL_GPL(cpu_tlbstate);
 739
 740 void update_cache_mode_entry(unsigned entry, enum page_cache_mode cache)
 741 {
 742         /* entry 0 MUST be WB (hardwired to speed up translations) */
 743         BUG_ON(!entry && cache != _PAGE_CACHE_MODE_WB);
 744
 745         __cachemode2pte_tbl[cache] = __cm_idx2pte(entry);
 746         __pte2cachemode_tbl[entry] = cache;
 747 }