arch/x86/kernel/e820.c

   1 /*
   2  * Low level x86 E820 memory map handling functions.
   3  *
   4  * The firmware and bootloader passes us the "E820 table", which is the primary
   5  * physical memory layout description available about x86 systems.
   6  *
   7  * The kernel takes the E820 memory layout and optionally modifies it with
   8  * quirks and other tweaks, and feeds that into the generic Linux memory
   9  * allocation code routines via a platform independent interface (memblock, etc.).
  10  */
  11 #include <linux/kernel.h>
  12 #include <linux/types.h>
  13 #include <linux/init.h>
  14 #include <linux/crash_dump.h>
  15 #include <linux/export.h>
  16 #include <linux/bootmem.h>
  17 #include <linux/pfn.h>
  18 #include <linux/suspend.h>
  19 #include <linux/acpi.h>
  20 #include <linux/firmware-map.h>
  21 #include <linux/memblock.h>
  22 #include <linux/sort.h>
  23
  24 #include <asm/e820/api.h>
  25 #include <asm/proto.h>
  26 #include <asm/setup.h>
  27 #include <asm/cpufeature.h>
  28
  29 /*
  30  * We organize the E820 table into two main data structures:
  31  *
  32  * - 'e820_table_firmware': the original firmware version passed to us by the
  33  *   bootloader - not modified by the kernel. We use this to:
  34  *
  35  *       - inform the user about the firmware's notion of memory layout
  36  *         via /sys/firmware/memmap
  37  *
  38  *       - the hibernation code uses it to generate a kernel-independent MD5
  39  *         fingerprint of the physical memory layout of a system.
  40  *
  41  *       - kexec, which is a bootloader in disguise, uses the original E820
  42  *         layout to pass to the kexec-ed kernel. This way the original kernel
  43  *         can have a restricted E820 map while the kexec()-ed kexec-kernel
  44  *         can have access to full memory - etc.
  45  *
  46  * - 'e820_table': this is the main E820 table that is massaged by the
  47  *   low level x86 platform code, or modified by boot parameters, before
  48  *   passed on to higher level MM layers.
  49  *
  50  * Once the E820 map has been converted to the standard Linux memory layout
  51  * information its role stops - modifying it has no effect and does not get
  52  * re-propagated. So itsmain role is a temporary bootstrap storage of firmware
  53  * specific memory layout data during early bootup.
  54  */
  55 static struct e820_table e820_table_init                __initdata;
  56 static struct e820_table e820_table_firmware_init       __initdata;
  57
  58 struct e820_table *e820_table __refdata                 = &e820_table_init;
  59 struct e820_table *e820_table_firmware __refdata        = &e820_table_firmware_init;
  60
  61 /* For PCI or other memory-mapped resources */
  62 unsigned long pci_mem_start = 0xaeedbabe;
  63 #ifdef CONFIG_PCI
  64 EXPORT_SYMBOL(pci_mem_start);
  65 #endif
  66
  67 /*
  68  * This function checks if any part of the range <start,end> is mapped
  69  * with type.
  70  */
  71 int e820__mapped_any(u64 start, u64 end, enum e820_type type)
  72 {
  73         int i;
  74
  75         for (i = 0; i < e820_table->nr_entries; i++) {
  76                 struct e820_entry *entry = &e820_table->entries[i];
  77
  78                 if (type && entry->type != type)
  79                         continue;
  80                 if (entry->addr >= end || entry->addr + entry->size <= start)
  81                         continue;
  82                 return 1;
  83         }
  84         return 0;
  85 }
  86 EXPORT_SYMBOL_GPL(e820__mapped_any);
  87
  88 /*
  89  * This function checks if the entire <start,end> range is mapped with 'type'.
  90  *
  91  * Note: this function only works correctly once the E820 table is sorted and
  92  * not-overlapping (at least for the range specified), which is the case normally.
  93  */
  94 int __init e820__mapped_all(u64 start, u64 end, enum e820_type type)
  95 {
  96         int i;
  97
  98         for (i = 0; i < e820_table->nr_entries; i++) {
  99                 struct e820_entry *entry = &e820_table->entries[i];
 100
 101                 if (type && entry->type != type)
 102                         continue;
 103
 104                 /* Is the region (part) in overlap with the current region? */
 105                 if (entry->addr >= end || entry->addr + entry->size <= start)
 106                         continue;
 107
 108                 /*
 109                  * If the region is at the beginning of <start,end> we move
 110                  * 'start' to the end of the region since it's ok until there
 111                  */
 112                 if (entry->addr <= start)
 113                         start = entry->addr + entry->size;
 114
 115                 /*
 116                  * If 'start' is now at or beyond 'end', we're done, full
 117                  * coverage of the desired range exists:
 118                  */
 119                 if (start >= end)
 120                         return 1;
 121         }
 122         return 0;
 123 }
 124
 125 /*
 126  * Add a memory region to the kernel E820 map.
 127  */
 128 static void __init __e820__range_add(struct e820_table *table, u64 start, u64 size, enum e820_type type)
 129 {
 130         int x = table->nr_entries;
 131
 132         if (x >= ARRAY_SIZE(table->entries)) {
 133                 pr_err("e820: too many entries; ignoring [mem %#010llx-%#010llx]\n", start, start + size - 1);
 134                 return;
 135         }
 136
 137         table->entries[x].addr = start;
 138         table->entries[x].size = size;
 139         table->entries[x].type = type;
 140         table->nr_entries++;
 141 }
 142
 143 void __init e820__range_add(u64 start, u64 size, enum e820_type type)
 144 {
 145         __e820__range_add(e820_table, start, size, type);
 146 }
 147
 148 static void __init e820_print_type(enum e820_type type)
 149 {
 150         switch (type) {
 151         case E820_TYPE_RAM:             /* Fall through: */
 152         case E820_TYPE_RESERVED_KERN:   pr_cont("usable");                      break;
 153         case E820_TYPE_RESERVED:        pr_cont("reserved");                    break;
 154         case E820_TYPE_ACPI:            pr_cont("ACPI data");                   break;
 155         case E820_TYPE_NVS:             pr_cont("ACPI NVS");                    break;
 156         case E820_TYPE_UNUSABLE:        pr_cont("unusable");                    break;
 157         case E820_TYPE_PMEM:            /* Fall through: */
 158         case E820_TYPE_PRAM:            pr_cont("persistent (type %u)", type);  break;
 159         default:                        pr_cont("type %u", type);               break;
 160         }
 161 }
 162
 163 void __init e820__print_table(char *who)
 164 {
 165         int i;
 166
 167         for (i = 0; i < e820_table->nr_entries; i++) {
 168                 pr_info("%s: [mem %#018Lx-%#018Lx] ", who,
 169                        e820_table->entries[i].addr,
 170                        e820_table->entries[i].addr + e820_table->entries[i].size - 1);
 171
 172                 e820_print_type(e820_table->entries[i].type);
 173                 pr_cont("\n");
 174         }
 175 }
 176
 177 /*
 178  * Sanitize the BIOS E820 map.
 179  *
 180  * Some E820 responses include overlapping entries. The following
 181  * replaces the original E820 map with a new one, removing overlaps,
 182  * and resolving conflicting memory types in favor of highest
 183  * numbered type.
 184  *
 185  * The input parameter biosmap points to an array of 'struct
 186  * e820_entry' which on entry has elements in the range [0, *pnr_map)
 187  * valid, and which has space for up to max_nr_map entries.
 188  * On return, the resulting sanitized E820 map entries will be in
 189  * overwritten in the same location, starting at biosmap.
 190  *
 191  * The integer pointed to by pnr_map must be valid on entry (the
 192  * current number of valid entries located at biosmap). If the
 193  * sanitizing succeeds the *pnr_map will be updated with the new
 194  * number of valid entries (something no more than max_nr_map).
 195  *
 196  * The return value from e820__update_table() is zero if it
 197  * successfully 'sanitized' the map entries passed in, and is -1
 198  * if it did nothing, which can happen if either of (1) it was
 199  * only passed one map entry, or (2) any of the input map entries
 200  * were invalid (start + size < start, meaning that the size was
 201  * so big the described memory range wrapped around through zero.)
 202  *
 203  *      Visually we're performing the following
 204  *      (1,2,3,4 = memory types)...
 205  *
 206  *      Sample memory map (w/overlaps):
 207  *         ____22__________________
 208  *         ______________________4_
 209  *         ____1111________________
 210  *         _44_____________________
 211  *         11111111________________
 212  *         ____________________33__
 213  *         ___________44___________
 214  *         __________33333_________
 215  *         ______________22________
 216  *         ___________________2222_
 217  *         _________111111111______
 218  *         _____________________11_
 219  *         _________________4______
 220  *
 221  *      Sanitized equivalent (no overlap):
 222  *         1_______________________
 223  *         _44_____________________
 224  *         ___1____________________
 225  *         ____22__________________
 226  *         ______11________________
 227  *         _________1______________
 228  *         __________3_____________
 229  *         ___________44___________
 230  *         _____________33_________
 231  *         _______________2________
 232  *         ________________1_______
 233  *         _________________4______
 234  *         ___________________2____
 235  *         ____________________33__
 236  *         ______________________4_
 237  */
 238 struct change_member {
 239         /* Pointer to the original BIOS entry: */
 240         struct e820_entry       *pbios;
 241         /* Address for this change point: */
 242         unsigned long long      addr;
 243 };
 244
 245 static int __init cpcompare(const void *a, const void *b)
 246 {
 247         struct change_member * const *app = a, * const *bpp = b;
 248         const struct change_member *ap = *app, *bp = *bpp;
 249
 250         /*
 251          * Inputs are pointers to two elements of change_point[].  If their
 252          * addresses are not equal, their difference dominates.  If the addresses
 253          * are equal, then consider one that represents the end of its region
 254          * to be greater than one that does not.
 255          */
 256         if (ap->addr != bp->addr)
 257                 return ap->addr > bp->addr ? 1 : -1;
 258
 259         return (ap->addr != ap->pbios->addr) - (bp->addr != bp->pbios->addr);
 260 }
 261
 262 int __init e820__update_table(struct e820_entry *biosmap, int max_nr_map, u32 *pnr_map)
 263 {
 264         static struct change_member change_point_list[2*E820_X_MAX] __initdata;
 265         static struct change_member *change_point[2*E820_X_MAX] __initdata;
 266         static struct e820_entry *overlap_list[E820_X_MAX] __initdata;
 267         static struct e820_entry new_bios[E820_X_MAX] __initdata;
 268         enum e820_type current_type, last_type;
 269         unsigned long long last_addr;
 270         int chgidx;
 271         int overlap_entries;
 272         int new_bios_entry;
 273         int old_nr, new_nr, chg_nr;
 274         int i;
 275
 276         /* If there's only one memory region, don't bother: */
 277         if (*pnr_map < 2)
 278                 return -1;
 279
 280         old_nr = *pnr_map;
 281         BUG_ON(old_nr > max_nr_map);
 282
 283         /* Bail out if we find any unreasonable addresses in the BIOS map: */
 284         for (i = 0; i < old_nr; i++) {
 285                 if (biosmap[i].addr + biosmap[i].size < biosmap[i].addr)
 286                         return -1;
 287         }
 288
 289         /* Create pointers for initial change-point information (for sorting): */
 290         for (i = 0; i < 2 * old_nr; i++)
 291                 change_point[i] = &change_point_list[i];
 292
 293         /*
 294          * Record all known change-points (starting and ending addresses),
 295          * omitting empty memory regions:
 296          */
 297         chgidx = 0;
 298         for (i = 0; i < old_nr; i++)    {
 299                 if (biosmap[i].size != 0) {
 300                         change_point[chgidx]->addr      = biosmap[i].addr;
 301                         change_point[chgidx++]->pbios   = &biosmap[i];
 302                         change_point[chgidx]->addr      = biosmap[i].addr + biosmap[i].size;
 303                         change_point[chgidx++]->pbios   = &biosmap[i];
 304                 }
 305         }
 306         chg_nr = chgidx;
 307
 308         /* Sort change-point list by memory addresses (low -> high): */
 309         sort(change_point, chg_nr, sizeof *change_point, cpcompare, NULL);
 310
 311         /* Create a new BIOS memory map, removing overlaps: */
 312         overlap_entries = 0;     /* Number of entries in the overlap table */
 313         new_bios_entry = 0;      /* Index for creating new bios map entries */
 314         last_type = 0;           /* Start with undefined memory type */
 315         last_addr = 0;           /* Start with 0 as last starting address */
 316
 317         /* Loop through change-points, determining effect on the new BIOS map: */
 318         for (chgidx = 0; chgidx < chg_nr; chgidx++) {
 319                 /* Keep track of all overlapping BIOS entries */
 320                 if (change_point[chgidx]->addr == change_point[chgidx]->pbios->addr) {
 321                         /* Add map entry to overlap list (> 1 entry implies an overlap) */
 322                         overlap_list[overlap_entries++] = change_point[chgidx]->pbios;
 323                 } else {
 324                         /* Remove entry from list (order independent, so swap with last): */
 325                         for (i = 0; i < overlap_entries; i++) {
 326                                 if (overlap_list[i] == change_point[chgidx]->pbios)
 327                                         overlap_list[i] = overlap_list[overlap_entries-1];
 328                         }
 329                         overlap_entries--;
 330                 }
 331                 /*
 332                  * If there are overlapping entries, decide which
 333                  * "type" to use (larger value takes precedence --
 334                  * 1=usable, 2,3,4,4+=unusable)
 335                  */
 336                 current_type = 0;
 337                 for (i = 0; i < overlap_entries; i++) {
 338                         if (overlap_list[i]->type > current_type)
 339                                 current_type = overlap_list[i]->type;
 340                 }
 341
 342                 /* Continue building up new BIOS map based on this information: */
 343                 if (current_type != last_type || current_type == E820_TYPE_PRAM) {
 344                         if (last_type != 0)      {
 345                                 new_bios[new_bios_entry].size = change_point[chgidx]->addr - last_addr;
 346                                 /* Move forward only if the new size was non-zero: */
 347                                 if (new_bios[new_bios_entry].size != 0)
 348                                         /* No more space left for new BIOS entries? */
 349                                         if (++new_bios_entry >= max_nr_map)
 350                                                 break;
 351                         }
 352                         if (current_type != 0)  {
 353                                 new_bios[new_bios_entry].addr = change_point[chgidx]->addr;
 354                                 new_bios[new_bios_entry].type = current_type;
 355                                 last_addr = change_point[chgidx]->addr;
 356                         }
 357                         last_type = current_type;
 358                 }
 359         }
 360
 361         /* Retain count for new BIOS entries: */
 362         new_nr = new_bios_entry;
 363
 364         /* Copy new BIOS mapping into the original location: */
 365         memcpy(biosmap, new_bios, new_nr*sizeof(struct e820_entry));
 366         *pnr_map = new_nr;
 367
 368         return 0;
 369 }
 370
 371 static int __init __append_e820_table(struct e820_entry *biosmap, int nr_map)
 372 {
 373         while (nr_map) {
 374                 u64 start = biosmap->addr;
 375                 u64 size = biosmap->size;
 376                 u64 end = start + size - 1;
 377                 u32 type = biosmap->type;
 378
 379                 /* Ignore the entry on 64-bit overflow: */
 380                 if (start > end && likely(size))
 381                         return -1;
 382
 383                 e820__range_add(start, size, type);
 384
 385                 biosmap++;
 386                 nr_map--;
 387         }
 388         return 0;
 389 }
 390
 391 /*
 392  * Copy the BIOS E820 map into a safe place.
 393  *
 394  * Sanity-check it while we're at it..
 395  *
 396  * If we're lucky and live on a modern system, the setup code
 397  * will have given us a memory map that we can use to properly
 398  * set up memory.  If we aren't, we'll fake a memory map.
 399  */
 400 static int __init append_e820_table(struct e820_entry *biosmap, int nr_map)
 401 {
 402         /* Only one memory region (or negative)? Ignore it */
 403         if (nr_map < 2)
 404                 return -1;
 405
 406         return __append_e820_table(biosmap, nr_map);
 407 }
 408
 409 static u64 __init
 410 __e820__range_update(struct e820_table *table, u64 start, u64 size, enum e820_type old_type, enum e820_type new_type)
 411 {
 412         u64 end;
 413         unsigned int i;
 414         u64 real_updated_size = 0;
 415
 416         BUG_ON(old_type == new_type);
 417
 418         if (size > (ULLONG_MAX - start))
 419                 size = ULLONG_MAX - start;
 420
 421         end = start + size;
 422         pr_debug("e820: update [mem %#010Lx-%#010Lx] ", start, end - 1);
 423         e820_print_type(old_type);
 424         pr_cont(" ==> ");
 425         e820_print_type(new_type);
 426         pr_cont("\n");
 427
 428         for (i = 0; i < table->nr_entries; i++) {
 429                 struct e820_entry *entry = &table->entries[i];
 430                 u64 final_start, final_end;
 431                 u64 entry_end;
 432
 433                 if (entry->type != old_type)
 434                         continue;
 435
 436                 entry_end = entry->addr + entry->size;
 437
 438                 /* Completely covered by new range? */
 439                 if (entry->addr >= start && entry_end <= end) {
 440                         entry->type = new_type;
 441                         real_updated_size += entry->size;
 442                         continue;
 443                 }
 444
 445                 /* New range is completely covered? */
 446                 if (entry->addr < start && entry_end > end) {
 447                         __e820__range_add(table, start, size, new_type);
 448                         __e820__range_add(table, end, entry_end - end, entry->type);
 449                         entry->size = start - entry->addr;
 450                         real_updated_size += size;
 451                         continue;
 452                 }
 453
 454                 /* Partially covered: */
 455                 final_start = max(start, entry->addr);
 456                 final_end = min(end, entry_end);
 457                 if (final_start >= final_end)
 458                         continue;
 459
 460                 __e820__range_add(table, final_start, final_end - final_start, new_type);
 461
 462                 real_updated_size += final_end - final_start;
 463
 464                 /*
 465                  * Left range could be head or tail, so need to update
 466                  * its size first:
 467                  */
 468                 entry->size -= final_end - final_start;
 469                 if (entry->addr < final_start)
 470                         continue;
 471
 472                 entry->addr = final_end;
 473         }
 474         return real_updated_size;
 475 }
 476
 477 u64 __init e820__range_update(u64 start, u64 size, enum e820_type old_type, enum e820_type new_type)
 478 {
 479         return __e820__range_update(e820_table, start, size, old_type, new_type);
 480 }
 481
 482 static u64 __init e820__range_update_firmware(u64 start, u64 size, enum e820_type old_type, enum e820_type  new_type)
 483 {
 484         return __e820__range_update(e820_table_firmware, start, size, old_type, new_type);
 485 }
 486
 487 /* Remove a range of memory from the E820 table: */
 488 u64 __init e820__range_remove(u64 start, u64 size, enum e820_type old_type, int checktype)
 489 {
 490         int i;
 491         u64 end;
 492         u64 real_removed_size = 0;
 493
 494         if (size > (ULLONG_MAX - start))
 495                 size = ULLONG_MAX - start;
 496
 497         end = start + size;
 498         pr_debug("e820: remove [mem %#010Lx-%#010Lx] ", start, end - 1);
 499         if (checktype)
 500                 e820_print_type(old_type);
 501         pr_cont("\n");
 502
 503         for (i = 0; i < e820_table->nr_entries; i++) {
 504                 struct e820_entry *entry = &e820_table->entries[i];
 505                 u64 final_start, final_end;
 506                 u64 entry_end;
 507
 508                 if (checktype && entry->type != old_type)
 509                         continue;
 510
 511                 entry_end = entry->addr + entry->size;
 512
 513                 /* Completely covered? */
 514                 if (entry->addr >= start && entry_end <= end) {
 515                         real_removed_size += entry->size;
 516                         memset(entry, 0, sizeof(struct e820_entry));
 517                         continue;
 518                 }
 519
 520                 /* Is the new range completely covered? */
 521                 if (entry->addr < start && entry_end > end) {
 522                         e820__range_add(end, entry_end - end, entry->type);
 523                         entry->size = start - entry->addr;
 524                         real_removed_size += size;
 525                         continue;
 526                 }
 527
 528                 /* Partially covered: */
 529                 final_start = max(start, entry->addr);
 530                 final_end = min(end, entry_end);
 531                 if (final_start >= final_end)
 532                         continue;
 533
 534                 real_removed_size += final_end - final_start;
 535
 536                 /*
 537                  * Left range could be head or tail, so need to update
 538                  * the size first:
 539                  */
 540                 entry->size -= final_end - final_start;
 541                 if (entry->addr < final_start)
 542                         continue;
 543
 544                 entry->addr = final_end;
 545         }
 546         return real_removed_size;
 547 }
 548
 549 void __init e820__update_table_print(void)
 550 {
 551         if (e820__update_table(e820_table->entries, ARRAY_SIZE(e820_table->entries), &e820_table->nr_entries))
 552                 return;
 553
 554         pr_info("e820: modified physical RAM map:\n");
 555         e820__print_table("modified");
 556 }
 557
 558 static void __init e820__update_table_firmware(void)
 559 {
 560         e820__update_table(e820_table_firmware->entries, ARRAY_SIZE(e820_table_firmware->entries), &e820_table_firmware->nr_entries);
 561 }
 562
 563 #define MAX_GAP_END 0x100000000ull
 564
 565 /*
 566  * Search for a gap in the E820 memory space from 0 to MAX_GAP_END (4GB).
 567  */
 568 static int __init e820_search_gap(unsigned long *gapstart, unsigned long *gapsize)
 569 {
 570         unsigned long long last = MAX_GAP_END;
 571         int i = e820_table->nr_entries;
 572         int found = 0;
 573
 574         while (--i >= 0) {
 575                 unsigned long long start = e820_table->entries[i].addr;
 576                 unsigned long long end = start + e820_table->entries[i].size;
 577
 578                 /*
 579                  * Since "last" is at most 4GB, we know we'll
 580                  * fit in 32 bits if this condition is true:
 581                  */
 582                 if (last > end) {
 583                         unsigned long gap = last - end;
 584
 585                         if (gap >= *gapsize) {
 586                                 *gapsize = gap;
 587                                 *gapstart = end;
 588                                 found = 1;
 589                         }
 590                 }
 591                 if (start < last)
 592                         last = start;
 593         }
 594         return found;
 595 }
 596
 597 /*
 598  * Search for the biggest gap in the low 32 bits of the E820
 599  * memory space. We pass this space to the PCI subsystem, so
 600  * that it can assign MMIO resources for hotplug or
 601  * unconfigured devices in.
 602  *
 603  * Hopefully the BIOS let enough space left.
 604  */
 605 __init void e820__setup_pci_gap(void)
 606 {
 607         unsigned long gapstart, gapsize;
 608         int found;
 609
 610         gapsize = 0x400000;
 611         found  = e820_search_gap(&gapstart, &gapsize);
 612
 613         if (!found) {
 614 #ifdef CONFIG_X86_64
 615                 gapstart = (max_pfn << PAGE_SHIFT) + 1024*1024;
 616                 pr_err(
 617                         "e820: Cannot find an available gap in the 32-bit address range\n"
 618                         "e820: PCI devices with unassigned 32-bit BARs may not work!\n");
 619 #else
 620                 gapstart = 0x10000000;
 621 #endif
 622         }
 623
 624         /*
 625          * e820_reserve_resources_late protect stolen RAM already
 626          */
 627         pci_mem_start = gapstart;
 628
 629         pr_info("e820: [mem %#010lx-%#010lx] available for PCI devices\n", gapstart, gapstart + gapsize - 1);
 630 }
 631
 632 /*
 633  * Called late during init, in free_initmem().
 634  *
 635  * Initial e820_table and e820_table_firmware are largish __initdata arrays.
 636  *
 637  * Copy them to a (usually much smaller) dynamically allocated area that is
 638  * sized precisely after the number of e820 entries.
 639  *
 640  * This is done after we've performed all the fixes and tweaks to the tables.
 641  * All functions which modify them are __init functions, which won't exist
 642  * after free_initmem().
 643  */
 644 __init void e820_reallocate_tables(void)
 645 {
 646         struct e820_table *n;
 647         int size;
 648
 649         size = offsetof(struct e820_table, entries) + sizeof(struct e820_entry)*e820_table->nr_entries;
 650         n = kmalloc(size, GFP_KERNEL);
 651         BUG_ON(!n);
 652         memcpy(n, e820_table, size);
 653         e820_table = n;
 654
 655         size = offsetof(struct e820_table, entries) + sizeof(struct e820_entry)*e820_table_firmware->nr_entries;
 656         n = kmalloc(size, GFP_KERNEL);
 657         BUG_ON(!n);
 658         memcpy(n, e820_table_firmware, size);
 659         e820_table_firmware = n;
 660 }
 661
 662 /*
 663  * Because of the small fixed size of struct boot_params, only the first
 664  * 128 E820 memory entries are passed to the kernel via boot_params.e820_table,
 665  * the remaining (if any) entries are passed via the SETUP_E820_EXT node of
 666  * struct setup_data, which is parsed here.
 667  */
 668 void __init e820__memory_setup_extended(u64 phys_addr, u32 data_len)
 669 {
 670         int entries;
 671         struct e820_entry *extmap;
 672         struct setup_data *sdata;
 673
 674         sdata = early_memremap(phys_addr, data_len);
 675         entries = sdata->len / sizeof(struct e820_entry);
 676         extmap = (struct e820_entry *)(sdata->data);
 677
 678         __append_e820_table(extmap, entries);
 679         e820__update_table(e820_table->entries, ARRAY_SIZE(e820_table->entries), &e820_table->nr_entries);
 680
 681         early_memunmap(sdata, data_len);
 682         pr_info("e820: extended physical RAM map:\n");
 683         e820__print_table("extended");
 684 }
 685
 686 /**
 687  * Find the ranges of physical addresses that do not correspond to
 688  * E820 RAM areas and mark the corresponding pages as 'nosave' for
 689  * hibernation (32-bit) or software suspend and suspend to RAM (64-bit).
 690  *
 691  * This function requires the E820 map to be sorted and without any
 692  * overlapping entries.
 693  */
 694 void __init e820_mark_nosave_regions(unsigned long limit_pfn)
 695 {
 696         int i;
 697         unsigned long pfn = 0;
 698
 699         for (i = 0; i < e820_table->nr_entries; i++) {
 700                 struct e820_entry *entry = &e820_table->entries[i];
 701
 702                 if (pfn < PFN_UP(entry->addr))
 703                         register_nosave_region(pfn, PFN_UP(entry->addr));
 704
 705                 pfn = PFN_DOWN(entry->addr + entry->size);
 706
 707                 if (entry->type != E820_TYPE_RAM && entry->type != E820_TYPE_RESERVED_KERN)
 708                         register_nosave_region(PFN_UP(entry->addr), pfn);
 709
 710                 if (pfn >= limit_pfn)
 711                         break;
 712         }
 713 }
 714
 715 #ifdef CONFIG_ACPI
 716 /*
 717  * Register ACPI NVS memory regions, so that we can save/restore them during
 718  * hibernation and the subsequent resume:
 719  */
 720 static int __init e820_mark_nvs_memory(void)
 721 {
 722         int i;
 723
 724         for (i = 0; i < e820_table->nr_entries; i++) {
 725                 struct e820_entry *entry = &e820_table->entries[i];
 726
 727                 if (entry->type == E820_TYPE_NVS)
 728                         acpi_nvs_register(entry->addr, entry->size);
 729         }
 730
 731         return 0;
 732 }
 733 core_initcall(e820_mark_nvs_memory);
 734 #endif
 735
 736 /*
 737  * Allocate the requested number of bytes with the requsted alignment
 738  * and return (the physical address) to the caller. Also register this
 739  * range in the 'firmware' E820 table as a reserved range.
 740  *
 741  * This allows kexec to fake a new mptable, as if it came from the real
 742  * system.
 743  */
 744 u64 __init e820__memblock_alloc_reserved(u64 size, u64 align)
 745 {
 746         u64 addr;
 747
 748         addr = __memblock_alloc_base(size, align, MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE);
 749         if (addr) {
 750                 e820__range_update_firmware(addr, size, E820_TYPE_RAM, E820_TYPE_RESERVED);
 751                 pr_info("e820: update e820_table_firmware for e820__memblock_alloc_reserved()\n");
 752                 e820__update_table_firmware();
 753         }
 754
 755         return addr;
 756 }
 757
 758 #ifdef CONFIG_X86_32
 759 # ifdef CONFIG_X86_PAE
 760 #  define MAX_ARCH_PFN          (1ULL<<(36-PAGE_SHIFT))
 761 # else
 762 #  define MAX_ARCH_PFN          (1ULL<<(32-PAGE_SHIFT))
 763 # endif
 764 #else /* CONFIG_X86_32 */
 765 # define MAX_ARCH_PFN MAXMEM>>PAGE_SHIFT
 766 #endif
 767
 768 /*
 769  * Find the highest page frame number we have available
 770  */
 771 static unsigned long __init e820_end_pfn(unsigned long limit_pfn, enum e820_type type)
 772 {
 773         int i;
 774         unsigned long last_pfn = 0;
 775         unsigned long max_arch_pfn = MAX_ARCH_PFN;
 776
 777         for (i = 0; i < e820_table->nr_entries; i++) {
 778                 struct e820_entry *entry = &e820_table->entries[i];
 779                 unsigned long start_pfn;
 780                 unsigned long end_pfn;
 781
 782                 if (entry->type != type)
 783                         continue;
 784
 785                 start_pfn = entry->addr >> PAGE_SHIFT;
 786                 end_pfn = (entry->addr + entry->size) >> PAGE_SHIFT;
 787
 788                 if (start_pfn >= limit_pfn)
 789                         continue;
 790                 if (end_pfn > limit_pfn) {
 791                         last_pfn = limit_pfn;
 792                         break;
 793                 }
 794                 if (end_pfn > last_pfn)
 795                         last_pfn = end_pfn;
 796         }
 797
 798         if (last_pfn > max_arch_pfn)
 799                 last_pfn = max_arch_pfn;
 800
 801         pr_info("e820: last_pfn = %#lx max_arch_pfn = %#lx\n",
 802                          last_pfn, max_arch_pfn);
 803         return last_pfn;
 804 }
 805
 806 unsigned long __init e820_end_of_ram_pfn(void)
 807 {
 808         return e820_end_pfn(MAX_ARCH_PFN, E820_TYPE_RAM);
 809 }
 810
 811 unsigned long __init e820_end_of_low_ram_pfn(void)
 812 {
 813         return e820_end_pfn(1UL << (32 - PAGE_SHIFT), E820_TYPE_RAM);
 814 }
 815
 816 static void __init early_panic(char *msg)
 817 {
 818         early_printk(msg);
 819         panic(msg);
 820 }
 821
 822 static int userdef __initdata;
 823
 824 /* The "mem=nopentium" boot option disables 4MB page tables on 32-bit kernels: */
 825 static int __init parse_memopt(char *p)
 826 {
 827         u64 mem_size;
 828
 829         if (!p)
 830                 return -EINVAL;
 831
 832         if (!strcmp(p, "nopentium")) {
 833 #ifdef CONFIG_X86_32
 834                 setup_clear_cpu_cap(X86_FEATURE_PSE);
 835                 return 0;
 836 #else
 837                 pr_warn("mem=nopentium ignored! (only supported on x86_32)\n");
 838                 return -EINVAL;
 839 #endif
 840         }
 841
 842         userdef = 1;
 843         mem_size = memparse(p, &p);
 844
 845         /* Don't remove all memory when getting "mem={invalid}" parameter: */
 846         if (mem_size == 0)
 847                 return -EINVAL;
 848
 849         e820__range_remove(mem_size, ULLONG_MAX - mem_size, E820_TYPE_RAM, 1);
 850
 851         return 0;
 852 }
 853 early_param("mem", parse_memopt);
 854
 855 static int __init parse_memmap_one(char *p)
 856 {
 857         char *oldp;
 858         u64 start_at, mem_size;
 859
 860         if (!p)
 861                 return -EINVAL;
 862
 863         if (!strncmp(p, "exactmap", 8)) {
 864 #ifdef CONFIG_CRASH_DUMP
 865                 /*
 866                  * If we are doing a crash dump, we still need to know
 867                  * the real memory size before the original memory map is
 868                  * reset.
 869                  */
 870                 saved_max_pfn = e820_end_of_ram_pfn();
 871 #endif
 872                 e820_table->nr_entries = 0;
 873                 userdef = 1;
 874                 return 0;
 875         }
 876
 877         oldp = p;
 878         mem_size = memparse(p, &p);
 879         if (p == oldp)
 880                 return -EINVAL;
 881
 882         userdef = 1;
 883         if (*p == '@') {
 884                 start_at = memparse(p+1, &p);
 885                 e820__range_add(start_at, mem_size, E820_TYPE_RAM);
 886         } else if (*p == '#') {
 887                 start_at = memparse(p+1, &p);
 888                 e820__range_add(start_at, mem_size, E820_TYPE_ACPI);
 889         } else if (*p == '$') {
 890                 start_at = memparse(p+1, &p);
 891                 e820__range_add(start_at, mem_size, E820_TYPE_RESERVED);
 892         } else if (*p == '!') {
 893                 start_at = memparse(p+1, &p);
 894                 e820__range_add(start_at, mem_size, E820_TYPE_PRAM);
 895         } else {
 896                 e820__range_remove(mem_size, ULLONG_MAX - mem_size, E820_TYPE_RAM, 1);
 897         }
 898
 899         return *p == '\0' ? 0 : -EINVAL;
 900 }
 901
 902 static int __init parse_memmap_opt(char *str)
 903 {
 904         while (str) {
 905                 char *k = strchr(str, ',');
 906
 907                 if (k)
 908                         *k++ = 0;
 909
 910                 parse_memmap_one(str);
 911                 str = k;
 912         }
 913
 914         return 0;
 915 }
 916 early_param("memmap", parse_memmap_opt);
 917
 918 void __init e820_reserve_setup_data(void)
 919 {
 920         struct setup_data *data;
 921         u64 pa_data;
 922
 923         pa_data = boot_params.hdr.setup_data;
 924         if (!pa_data)
 925                 return;
 926
 927         while (pa_data) {
 928                 data = early_memremap(pa_data, sizeof(*data));
 929                 e820__range_update(pa_data, sizeof(*data)+data->len, E820_TYPE_RAM, E820_TYPE_RESERVED_KERN);
 930                 pa_data = data->next;
 931                 early_memunmap(data, sizeof(*data));
 932         }
 933
 934         e820__update_table(e820_table->entries, ARRAY_SIZE(e820_table->entries), &e820_table->nr_entries);
 935         memcpy(e820_table_firmware, e820_table, sizeof(struct e820_table));
 936         printk(KERN_INFO "extended physical RAM map:\n");
 937         e820__print_table("reserve setup_data");
 938 }
 939
 940 /*
 941  * Called after parse_early_param(), after early parameters (such as mem=)
 942  * have been processed, in which case we already have an E820 table filled in
 943  * via the parameter callback function(s), but it's not sorted and printed yet:
 944  */
 945 void __init e820__finish_early_params(void)
 946 {
 947         if (userdef) {
 948                 if (e820__update_table(e820_table->entries, ARRAY_SIZE(e820_table->entries), &e820_table->nr_entries) < 0)
 949                         early_panic("Invalid user supplied memory map");
 950
 951                 pr_info("e820: user-defined physical RAM map:\n");
 952                 e820__print_table("user");
 953         }
 954 }
 955
 956 static const char *__init e820_type_to_string(struct e820_entry *entry)
 957 {
 958         switch (entry->type) {
 959         case E820_TYPE_RESERVED_KERN:   /* Fall-through: */
 960         case E820_TYPE_RAM:             return "System RAM";
 961         case E820_TYPE_ACPI:            return "ACPI Tables";
 962         case E820_TYPE_NVS:             return "ACPI Non-volatile Storage";
 963         case E820_TYPE_UNUSABLE:        return "Unusable memory";
 964         case E820_TYPE_PRAM:            return "Persistent Memory (legacy)";
 965         case E820_TYPE_PMEM:            return "Persistent Memory";
 966         default:                        return "Reserved";
 967         }
 968 }
 969
 970 static unsigned long __init e820_type_to_iomem_type(struct e820_entry *entry)
 971 {
 972         switch (entry->type) {
 973         case E820_TYPE_RESERVED_KERN:   /* Fall-through: */
 974         case E820_TYPE_RAM:             return IORESOURCE_SYSTEM_RAM;
 975         case E820_TYPE_ACPI:            /* Fall-through: */
 976         case E820_TYPE_NVS:             /* Fall-through: */
 977         case E820_TYPE_UNUSABLE:        /* Fall-through: */
 978         case E820_TYPE_PRAM:            /* Fall-through: */
 979         case E820_TYPE_PMEM:            /* Fall-through: */
 980         default:                        return IORESOURCE_MEM;
 981         }
 982 }
 983
 984 static unsigned long __init e820_type_to_iores_desc(struct e820_entry *entry)
 985 {
 986         switch (entry->type) {
 987         case E820_TYPE_ACPI:            return IORES_DESC_ACPI_TABLES;
 988         case E820_TYPE_NVS:             return IORES_DESC_ACPI_NV_STORAGE;
 989         case E820_TYPE_PMEM:            return IORES_DESC_PERSISTENT_MEMORY;
 990         case E820_TYPE_PRAM:            return IORES_DESC_PERSISTENT_MEMORY_LEGACY;
 991         case E820_TYPE_RESERVED_KERN:   /* Fall-through: */
 992         case E820_TYPE_RAM:             /* Fall-through: */
 993         case E820_TYPE_UNUSABLE:        /* Fall-through: */
 994         default:                        return IORES_DESC_NONE;
 995         }
 996 }
 997
 998 static bool __init do_mark_busy(u32 type, struct resource *res)
 999 {
1000         /* this is the legacy bios/dos rom-shadow + mmio region */
1001         if (res->start < (1ULL<<20))
1002                 return true;
1003
1004         /*
1005          * Treat persistent memory like device memory, i.e. reserve it
1006          * for exclusive use of a driver
1007          */
1008         switch (type) {
1009         case E820_TYPE_RESERVED:
1010         case E820_TYPE_PRAM:
1011         case E820_TYPE_PMEM:
1012                 return false;
1013         default:
1014                 return true;
1015         }
1016 }
1017
1018 /*
1019  * Mark E820 reserved areas as busy for the resource manager:
1020  */
1021
1022 static struct resource __initdata *e820_res;
1023
1024 void __init e820_reserve_resources(void)
1025 {
1026         int i;
1027         struct resource *res;
1028         u64 end;
1029
1030         res = alloc_bootmem(sizeof(*res) * e820_table->nr_entries);
1031         e820_res = res;
1032
1033         for (i = 0; i < e820_table->nr_entries; i++) {
1034                 struct e820_entry *entry = e820_table->entries + i;
1035
1036                 end = entry->addr + entry->size - 1;
1037                 if (end != (resource_size_t)end) {
1038                         res++;
1039                         continue;
1040                 }
1041                 res->start = entry->addr;
1042                 res->end   = end;
1043                 res->name  = e820_type_to_string(entry);
1044                 res->flags = e820_type_to_iomem_type(entry);
1045                 res->desc  = e820_type_to_iores_desc(entry);
1046
1047                 /*
1048                  * don't register the region that could be conflicted with
1049                  * pci device BAR resource and insert them later in
1050                  * pcibios_resource_survey()
1051                  */
1052                 if (do_mark_busy(entry->type, res)) {
1053                         res->flags |= IORESOURCE_BUSY;
1054                         insert_resource(&iomem_resource, res);
1055                 }
1056                 res++;
1057         }
1058
1059         for (i = 0; i < e820_table_firmware->nr_entries; i++) {
1060                 struct e820_entry *entry = e820_table_firmware->entries + i;
1061
1062                 firmware_map_add_early(entry->addr, entry->addr + entry->size, e820_type_to_string(entry));
1063         }
1064 }
1065
1066 /* How much should we pad RAM ending depending on where it is? */
1067 static unsigned long __init ram_alignment(resource_size_t pos)
1068 {
1069         unsigned long mb = pos >> 20;
1070
1071         /* To 64kB in the first megabyte */
1072         if (!mb)
1073                 return 64*1024;
1074
1075         /* To 1MB in the first 16MB */
1076         if (mb < 16)
1077                 return 1024*1024;
1078
1079         /* To 64MB for anything above that */
1080         return 64*1024*1024;
1081 }
1082
1083 #define MAX_RESOURCE_SIZE ((resource_size_t)-1)
1084
1085 void __init e820_reserve_resources_late(void)
1086 {
1087         int i;
1088         struct resource *res;
1089
1090         res = e820_res;
1091         for (i = 0; i < e820_table->nr_entries; i++) {
1092                 if (!res->parent && res->end)
1093                         insert_resource_expand_to_fit(&iomem_resource, res);
1094                 res++;
1095         }
1096
1097         /*
1098          * Try to bump up RAM regions to reasonable boundaries, to
1099          * avoid stolen RAM:
1100          */
1101         for (i = 0; i < e820_table->nr_entries; i++) {
1102                 struct e820_entry *entry = &e820_table->entries[i];
1103                 u64 start, end;
1104
1105                 if (entry->type != E820_TYPE_RAM)
1106                         continue;
1107
1108                 start = entry->addr + entry->size;
1109                 end = round_up(start, ram_alignment(start)) - 1;
1110                 if (end > MAX_RESOURCE_SIZE)
1111                         end = MAX_RESOURCE_SIZE;
1112                 if (start >= end)
1113                         continue;
1114
1115                 pr_debug("e820: reserve RAM buffer [mem %#010llx-%#010llx]\n", start, end);
1116                 reserve_region_with_split(&iomem_resource, start, end, "RAM buffer");
1117         }
1118 }
1119
1120 /*
1121  * Pass the firmware (bootloader) E820 map to the kernel and process it:
1122  */
1123 char *__init e820__memory_setup_default(void)
1124 {
1125         char *who = "BIOS-e820";
1126         u32 new_nr;
1127
1128         /*
1129          * Try to copy the BIOS-supplied E820-map.
1130          *
1131          * Otherwise fake a memory map; one section from 0k->640k,
1132          * the next section from 1mb->appropriate_mem_k
1133          */
1134         new_nr = boot_params.e820_entries;
1135         e820__update_table(boot_params.e820_table, ARRAY_SIZE(boot_params.e820_table), &new_nr);
1136         boot_params.e820_entries = new_nr;
1137
1138         if (append_e820_table(boot_params.e820_table, boot_params.e820_entries) < 0) {
1139                 u64 mem_size;
1140
1141                 /* Compare results from other methods and take the one that gives more RAM: */
1142                 if (boot_params.alt_mem_k < boot_params.screen_info.ext_mem_k) {
1143                         mem_size = boot_params.screen_info.ext_mem_k;
1144                         who = "BIOS-88";
1145                 } else {
1146                         mem_size = boot_params.alt_mem_k;
1147                         who = "BIOS-e801";
1148                 }
1149
1150                 e820_table->nr_entries = 0;
1151                 e820__range_add(0, LOWMEMSIZE(), E820_TYPE_RAM);
1152                 e820__range_add(HIGH_MEMORY, mem_size << 10, E820_TYPE_RAM);
1153         }
1154
1155         return who;
1156 }
1157
1158 /*
1159  * Calls e820__memory_setup_default() in essence to pick up the firmware/bootloader
1160  * E820 map - with an optional platform quirk available for virtual platforms
1161  * to override this method of boot environment processing:
1162  */
1163 void __init e820__memory_setup(void)
1164 {
1165         char *who;
1166
1167         /* This is a firmware interface ABI - make sure we don't break it: */
1168         BUILD_BUG_ON(sizeof(struct e820_entry) != 20);
1169
1170         who = x86_init.resources.memory_setup();
1171
1172         memcpy(e820_table_firmware, e820_table, sizeof(struct e820_table));
1173
1174         pr_info("e820: BIOS-provided physical RAM map:\n");
1175         e820__print_table(who);
1176 }
1177
1178 void __init e820__memblock_setup(void)
1179 {
1180         int i;
1181         u64 end;
1182
1183         /*
1184          * The bootstrap memblock region count maximum is 128 entries
1185          * (INIT_MEMBLOCK_REGIONS), but EFI might pass us more E820 entries
1186          * than that - so allow memblock resizing.
1187          *
1188          * This is safe, because this call happens pretty late during x86 setup,
1189          * so we know about reserved memory regions already. (This is important
1190          * so that memblock resizing does no stomp over reserved areas.)
1191          */
1192         memblock_allow_resize();
1193
1194         for (i = 0; i < e820_table->nr_entries; i++) {
1195                 struct e820_entry *entry = &e820_table->entries[i];
1196
1197                 end = entry->addr + entry->size;
1198                 if (end != (resource_size_t)end)
1199                         continue;
1200
1201                 if (entry->type != E820_TYPE_RAM && entry->type != E820_TYPE_RESERVED_KERN)
1202                         continue;
1203
1204                 memblock_add(entry->addr, entry->size);
1205         }
1206
1207         /* Throw away partial pages: */
1208         memblock_trim_memory(PAGE_SIZE);
1209
1210         memblock_dump_all();
1211 }