Rebase locking/kcsan to locking/urgent
[sfrench/cifs-2.6.git] / arch / x86 / kernel / e820.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  * Low level x86 E820 memory map handling functions.
4  *
5  * The firmware and bootloader passes us the "E820 table", which is the primary
6  * physical memory layout description available about x86 systems.
7  *
8  * The kernel takes the E820 memory layout and optionally modifies it with
9  * quirks and other tweaks, and feeds that into the generic Linux memory
10  * allocation code routines via a platform independent interface (memblock, etc.).
11  */
12 #include <linux/crash_dump.h>
13 #include <linux/memblock.h>
14 #include <linux/suspend.h>
15 #include <linux/acpi.h>
16 #include <linux/firmware-map.h>
17 #include <linux/sort.h>
18 #include <linux/memory_hotplug.h>
19
20 #include <asm/e820/api.h>
21 #include <asm/setup.h>
22
23 /*
24  * We organize the E820 table into three main data structures:
25  *
26  * - 'e820_table_firmware': the original firmware version passed to us by the
27  *   bootloader - not modified by the kernel. It is composed of two parts:
28  *   the first 128 E820 memory entries in boot_params.e820_table and the remaining
29  *   (if any) entries of the SETUP_E820_EXT nodes. We use this to:
30  *
31  *       - inform the user about the firmware's notion of memory layout
32  *         via /sys/firmware/memmap
33  *
34  *       - the hibernation code uses it to generate a kernel-independent MD5
35  *         fingerprint of the physical memory layout of a system.
36  *
37  * - 'e820_table_kexec': a slightly modified (by the kernel) firmware version
38  *   passed to us by the bootloader - the major difference between
39  *   e820_table_firmware[] and this one is that, the latter marks the setup_data
40  *   list created by the EFI boot stub as reserved, so that kexec can reuse the
41  *   setup_data information in the second kernel. Besides, e820_table_kexec[]
42  *   might also be modified by the kexec itself to fake a mptable.
43  *   We use this to:
44  *
45  *       - kexec, which is a bootloader in disguise, uses the original E820
46  *         layout to pass to the kexec-ed kernel. This way the original kernel
47  *         can have a restricted E820 map while the kexec()-ed kexec-kernel
48  *         can have access to full memory - etc.
49  *
50  * - 'e820_table': this is the main E820 table that is massaged by the
51  *   low level x86 platform code, or modified by boot parameters, before
52  *   passed on to higher level MM layers.
53  *
54  * Once the E820 map has been converted to the standard Linux memory layout
55  * information its role stops - modifying it has no effect and does not get
56  * re-propagated. So itsmain role is a temporary bootstrap storage of firmware
57  * specific memory layout data during early bootup.
58  */
59 static struct e820_table e820_table_init                __initdata;
60 static struct e820_table e820_table_kexec_init          __initdata;
61 static struct e820_table e820_table_firmware_init       __initdata;
62
63 struct e820_table *e820_table __refdata                 = &e820_table_init;
64 struct e820_table *e820_table_kexec __refdata           = &e820_table_kexec_init;
65 struct e820_table *e820_table_firmware __refdata        = &e820_table_firmware_init;
66
67 /* For PCI or other memory-mapped resources */
68 unsigned long pci_mem_start = 0xaeedbabe;
69 #ifdef CONFIG_PCI
70 EXPORT_SYMBOL(pci_mem_start);
71 #endif
72
73 /*
74  * This function checks if any part of the range <start,end> is mapped
75  * with type.
76  */
77 static bool _e820__mapped_any(struct e820_table *table,
78                               u64 start, u64 end, enum e820_type type)
79 {
80         int i;
81
82         for (i = 0; i < table->nr_entries; i++) {
83                 struct e820_entry *entry = &table->entries[i];
84
85                 if (type && entry->type != type)
86                         continue;
87                 if (entry->addr >= end || entry->addr + entry->size <= start)
88                         continue;
89                 return true;
90         }
91         return false;
92 }
93
94 bool e820__mapped_raw_any(u64 start, u64 end, enum e820_type type)
95 {
96         return _e820__mapped_any(e820_table_firmware, start, end, type);
97 }
98 EXPORT_SYMBOL_GPL(e820__mapped_raw_any);
99
100 bool e820__mapped_any(u64 start, u64 end, enum e820_type type)
101 {
102         return _e820__mapped_any(e820_table, start, end, type);
103 }
104 EXPORT_SYMBOL_GPL(e820__mapped_any);
105
106 /*
107  * This function checks if the entire <start,end> range is mapped with 'type'.
108  *
109  * Note: this function only works correctly once the E820 table is sorted and
110  * not-overlapping (at least for the range specified), which is the case normally.
111  */
112 static struct e820_entry *__e820__mapped_all(u64 start, u64 end,
113                                              enum e820_type type)
114 {
115         int i;
116
117         for (i = 0; i < e820_table->nr_entries; i++) {
118                 struct e820_entry *entry = &e820_table->entries[i];
119
120                 if (type && entry->type != type)
121                         continue;
122
123                 /* Is the region (part) in overlap with the current region? */
124                 if (entry->addr >= end || entry->addr + entry->size <= start)
125                         continue;
126
127                 /*
128                  * If the region is at the beginning of <start,end> we move
129                  * 'start' to the end of the region since it's ok until there
130                  */
131                 if (entry->addr <= start)
132                         start = entry->addr + entry->size;
133
134                 /*
135                  * If 'start' is now at or beyond 'end', we're done, full
136                  * coverage of the desired range exists:
137                  */
138                 if (start >= end)
139                         return entry;
140         }
141
142         return NULL;
143 }
144
145 /*
146  * This function checks if the entire range <start,end> is mapped with type.
147  */
148 bool __init e820__mapped_all(u64 start, u64 end, enum e820_type type)
149 {
150         return __e820__mapped_all(start, end, type);
151 }
152
153 /*
154  * This function returns the type associated with the range <start,end>.
155  */
156 int e820__get_entry_type(u64 start, u64 end)
157 {
158         struct e820_entry *entry = __e820__mapped_all(start, end, 0);
159
160         return entry ? entry->type : -EINVAL;
161 }
162
163 /*
164  * Add a memory region to the kernel E820 map.
165  */
166 static void __init __e820__range_add(struct e820_table *table, u64 start, u64 size, enum e820_type type)
167 {
168         int x = table->nr_entries;
169
170         if (x >= ARRAY_SIZE(table->entries)) {
171                 pr_err("too many entries; ignoring [mem %#010llx-%#010llx]\n",
172                        start, start + size - 1);
173                 return;
174         }
175
176         table->entries[x].addr = start;
177         table->entries[x].size = size;
178         table->entries[x].type = type;
179         table->nr_entries++;
180 }
181
182 void __init e820__range_add(u64 start, u64 size, enum e820_type type)
183 {
184         __e820__range_add(e820_table, start, size, type);
185 }
186
187 static void __init e820_print_type(enum e820_type type)
188 {
189         switch (type) {
190         case E820_TYPE_RAM:             /* Fall through: */
191         case E820_TYPE_RESERVED_KERN:   pr_cont("usable");                      break;
192         case E820_TYPE_RESERVED:        pr_cont("reserved");                    break;
193         case E820_TYPE_SOFT_RESERVED:   pr_cont("soft reserved");               break;
194         case E820_TYPE_ACPI:            pr_cont("ACPI data");                   break;
195         case E820_TYPE_NVS:             pr_cont("ACPI NVS");                    break;
196         case E820_TYPE_UNUSABLE:        pr_cont("unusable");                    break;
197         case E820_TYPE_PMEM:            /* Fall through: */
198         case E820_TYPE_PRAM:            pr_cont("persistent (type %u)", type);  break;
199         default:                        pr_cont("type %u", type);               break;
200         }
201 }
202
203 void __init e820__print_table(char *who)
204 {
205         int i;
206
207         for (i = 0; i < e820_table->nr_entries; i++) {
208                 pr_info("%s: [mem %#018Lx-%#018Lx] ",
209                         who,
210                         e820_table->entries[i].addr,
211                         e820_table->entries[i].addr + e820_table->entries[i].size - 1);
212
213                 e820_print_type(e820_table->entries[i].type);
214                 pr_cont("\n");
215         }
216 }
217
218 /*
219  * Sanitize an E820 map.
220  *
221  * Some E820 layouts include overlapping entries. The following
222  * replaces the original E820 map with a new one, removing overlaps,
223  * and resolving conflicting memory types in favor of highest
224  * numbered type.
225  *
226  * The input parameter 'entries' points to an array of 'struct
227  * e820_entry' which on entry has elements in the range [0, *nr_entries)
228  * valid, and which has space for up to max_nr_entries entries.
229  * On return, the resulting sanitized E820 map entries will be in
230  * overwritten in the same location, starting at 'entries'.
231  *
232  * The integer pointed to by nr_entries must be valid on entry (the
233  * current number of valid entries located at 'entries'). If the
234  * sanitizing succeeds the *nr_entries will be updated with the new
235  * number of valid entries (something no more than max_nr_entries).
236  *
237  * The return value from e820__update_table() is zero if it
238  * successfully 'sanitized' the map entries passed in, and is -1
239  * if it did nothing, which can happen if either of (1) it was
240  * only passed one map entry, or (2) any of the input map entries
241  * were invalid (start + size < start, meaning that the size was
242  * so big the described memory range wrapped around through zero.)
243  *
244  *      Visually we're performing the following
245  *      (1,2,3,4 = memory types)...
246  *
247  *      Sample memory map (w/overlaps):
248  *         ____22__________________
249  *         ______________________4_
250  *         ____1111________________
251  *         _44_____________________
252  *         11111111________________
253  *         ____________________33__
254  *         ___________44___________
255  *         __________33333_________
256  *         ______________22________
257  *         ___________________2222_
258  *         _________111111111______
259  *         _____________________11_
260  *         _________________4______
261  *
262  *      Sanitized equivalent (no overlap):
263  *         1_______________________
264  *         _44_____________________
265  *         ___1____________________
266  *         ____22__________________
267  *         ______11________________
268  *         _________1______________
269  *         __________3_____________
270  *         ___________44___________
271  *         _____________33_________
272  *         _______________2________
273  *         ________________1_______
274  *         _________________4______
275  *         ___________________2____
276  *         ____________________33__
277  *         ______________________4_
278  */
279 struct change_member {
280         /* Pointer to the original entry: */
281         struct e820_entry       *entry;
282         /* Address for this change point: */
283         unsigned long long      addr;
284 };
285
286 static struct change_member     change_point_list[2*E820_MAX_ENTRIES]   __initdata;
287 static struct change_member     *change_point[2*E820_MAX_ENTRIES]       __initdata;
288 static struct e820_entry        *overlap_list[E820_MAX_ENTRIES]         __initdata;
289 static struct e820_entry        new_entries[E820_MAX_ENTRIES]           __initdata;
290
291 static int __init cpcompare(const void *a, const void *b)
292 {
293         struct change_member * const *app = a, * const *bpp = b;
294         const struct change_member *ap = *app, *bp = *bpp;
295
296         /*
297          * Inputs are pointers to two elements of change_point[].  If their
298          * addresses are not equal, their difference dominates.  If the addresses
299          * are equal, then consider one that represents the end of its region
300          * to be greater than one that does not.
301          */
302         if (ap->addr != bp->addr)
303                 return ap->addr > bp->addr ? 1 : -1;
304
305         return (ap->addr != ap->entry->addr) - (bp->addr != bp->entry->addr);
306 }
307
308 int __init e820__update_table(struct e820_table *table)
309 {
310         struct e820_entry *entries = table->entries;
311         u32 max_nr_entries = ARRAY_SIZE(table->entries);
312         enum e820_type current_type, last_type;
313         unsigned long long last_addr;
314         u32 new_nr_entries, overlap_entries;
315         u32 i, chg_idx, chg_nr;
316
317         /* If there's only one memory region, don't bother: */
318         if (table->nr_entries < 2)
319                 return -1;
320
321         BUG_ON(table->nr_entries > max_nr_entries);
322
323         /* Bail out if we find any unreasonable addresses in the map: */
324         for (i = 0; i < table->nr_entries; i++) {
325                 if (entries[i].addr + entries[i].size < entries[i].addr)
326                         return -1;
327         }
328
329         /* Create pointers for initial change-point information (for sorting): */
330         for (i = 0; i < 2 * table->nr_entries; i++)
331                 change_point[i] = &change_point_list[i];
332
333         /*
334          * Record all known change-points (starting and ending addresses),
335          * omitting empty memory regions:
336          */
337         chg_idx = 0;
338         for (i = 0; i < table->nr_entries; i++) {
339                 if (entries[i].size != 0) {
340                         change_point[chg_idx]->addr     = entries[i].addr;
341                         change_point[chg_idx++]->entry  = &entries[i];
342                         change_point[chg_idx]->addr     = entries[i].addr + entries[i].size;
343                         change_point[chg_idx++]->entry  = &entries[i];
344                 }
345         }
346         chg_nr = chg_idx;
347
348         /* Sort change-point list by memory addresses (low -> high): */
349         sort(change_point, chg_nr, sizeof(*change_point), cpcompare, NULL);
350
351         /* Create a new memory map, removing overlaps: */
352         overlap_entries = 0;     /* Number of entries in the overlap table */
353         new_nr_entries = 0;      /* Index for creating new map entries */
354         last_type = 0;           /* Start with undefined memory type */
355         last_addr = 0;           /* Start with 0 as last starting address */
356
357         /* Loop through change-points, determining effect on the new map: */
358         for (chg_idx = 0; chg_idx < chg_nr; chg_idx++) {
359                 /* Keep track of all overlapping entries */
360                 if (change_point[chg_idx]->addr == change_point[chg_idx]->entry->addr) {
361                         /* Add map entry to overlap list (> 1 entry implies an overlap) */
362                         overlap_list[overlap_entries++] = change_point[chg_idx]->entry;
363                 } else {
364                         /* Remove entry from list (order independent, so swap with last): */
365                         for (i = 0; i < overlap_entries; i++) {
366                                 if (overlap_list[i] == change_point[chg_idx]->entry)
367                                         overlap_list[i] = overlap_list[overlap_entries-1];
368                         }
369                         overlap_entries--;
370                 }
371                 /*
372                  * If there are overlapping entries, decide which
373                  * "type" to use (larger value takes precedence --
374                  * 1=usable, 2,3,4,4+=unusable)
375                  */
376                 current_type = 0;
377                 for (i = 0; i < overlap_entries; i++) {
378                         if (overlap_list[i]->type > current_type)
379                                 current_type = overlap_list[i]->type;
380                 }
381
382                 /* Continue building up new map based on this information: */
383                 if (current_type != last_type || current_type == E820_TYPE_PRAM) {
384                         if (last_type != 0)      {
385                                 new_entries[new_nr_entries].size = change_point[chg_idx]->addr - last_addr;
386                                 /* Move forward only if the new size was non-zero: */
387                                 if (new_entries[new_nr_entries].size != 0)
388                                         /* No more space left for new entries? */
389                                         if (++new_nr_entries >= max_nr_entries)
390                                                 break;
391                         }
392                         if (current_type != 0)  {
393                                 new_entries[new_nr_entries].addr = change_point[chg_idx]->addr;
394                                 new_entries[new_nr_entries].type = current_type;
395                                 last_addr = change_point[chg_idx]->addr;
396                         }
397                         last_type = current_type;
398                 }
399         }
400
401         /* Copy the new entries into the original location: */
402         memcpy(entries, new_entries, new_nr_entries*sizeof(*entries));
403         table->nr_entries = new_nr_entries;
404
405         return 0;
406 }
407
408 static int __init __append_e820_table(struct boot_e820_entry *entries, u32 nr_entries)
409 {
410         struct boot_e820_entry *entry = entries;
411
412         while (nr_entries) {
413                 u64 start = entry->addr;
414                 u64 size = entry->size;
415                 u64 end = start + size - 1;
416                 u32 type = entry->type;
417
418                 /* Ignore the entry on 64-bit overflow: */
419                 if (start > end && likely(size))
420                         return -1;
421
422                 e820__range_add(start, size, type);
423
424                 entry++;
425                 nr_entries--;
426         }
427         return 0;
428 }
429
430 /*
431  * Copy the BIOS E820 map into a safe place.
432  *
433  * Sanity-check it while we're at it..
434  *
435  * If we're lucky and live on a modern system, the setup code
436  * will have given us a memory map that we can use to properly
437  * set up memory.  If we aren't, we'll fake a memory map.
438  */
439 static int __init append_e820_table(struct boot_e820_entry *entries, u32 nr_entries)
440 {
441         /* Only one memory region (or negative)? Ignore it */
442         if (nr_entries < 2)
443                 return -1;
444
445         return __append_e820_table(entries, nr_entries);
446 }
447
448 static u64 __init
449 __e820__range_update(struct e820_table *table, u64 start, u64 size, enum e820_type old_type, enum e820_type new_type)
450 {
451         u64 end;
452         unsigned int i;
453         u64 real_updated_size = 0;
454
455         BUG_ON(old_type == new_type);
456
457         if (size > (ULLONG_MAX - start))
458                 size = ULLONG_MAX - start;
459
460         end = start + size;
461         printk(KERN_DEBUG "e820: update [mem %#010Lx-%#010Lx] ", start, end - 1);
462         e820_print_type(old_type);
463         pr_cont(" ==> ");
464         e820_print_type(new_type);
465         pr_cont("\n");
466
467         for (i = 0; i < table->nr_entries; i++) {
468                 struct e820_entry *entry = &table->entries[i];
469                 u64 final_start, final_end;
470                 u64 entry_end;
471
472                 if (entry->type != old_type)
473                         continue;
474
475                 entry_end = entry->addr + entry->size;
476
477                 /* Completely covered by new range? */
478                 if (entry->addr >= start && entry_end <= end) {
479                         entry->type = new_type;
480                         real_updated_size += entry->size;
481                         continue;
482                 }
483
484                 /* New range is completely covered? */
485                 if (entry->addr < start && entry_end > end) {
486                         __e820__range_add(table, start, size, new_type);
487                         __e820__range_add(table, end, entry_end - end, entry->type);
488                         entry->size = start - entry->addr;
489                         real_updated_size += size;
490                         continue;
491                 }
492
493                 /* Partially covered: */
494                 final_start = max(start, entry->addr);
495                 final_end = min(end, entry_end);
496                 if (final_start >= final_end)
497                         continue;
498
499                 __e820__range_add(table, final_start, final_end - final_start, new_type);
500
501                 real_updated_size += final_end - final_start;
502
503                 /*
504                  * Left range could be head or tail, so need to update
505                  * its size first:
506                  */
507                 entry->size -= final_end - final_start;
508                 if (entry->addr < final_start)
509                         continue;
510
511                 entry->addr = final_end;
512         }
513         return real_updated_size;
514 }
515
516 u64 __init e820__range_update(u64 start, u64 size, enum e820_type old_type, enum e820_type new_type)
517 {
518         return __e820__range_update(e820_table, start, size, old_type, new_type);
519 }
520
521 static u64 __init e820__range_update_kexec(u64 start, u64 size, enum e820_type old_type, enum e820_type  new_type)
522 {
523         return __e820__range_update(e820_table_kexec, start, size, old_type, new_type);
524 }
525
526 /* Remove a range of memory from the E820 table: */
527 u64 __init e820__range_remove(u64 start, u64 size, enum e820_type old_type, bool check_type)
528 {
529         int i;
530         u64 end;
531         u64 real_removed_size = 0;
532
533         if (size > (ULLONG_MAX - start))
534                 size = ULLONG_MAX - start;
535
536         end = start + size;
537         printk(KERN_DEBUG "e820: remove [mem %#010Lx-%#010Lx] ", start, end - 1);
538         if (check_type)
539                 e820_print_type(old_type);
540         pr_cont("\n");
541
542         for (i = 0; i < e820_table->nr_entries; i++) {
543                 struct e820_entry *entry = &e820_table->entries[i];
544                 u64 final_start, final_end;
545                 u64 entry_end;
546
547                 if (check_type && entry->type != old_type)
548                         continue;
549
550                 entry_end = entry->addr + entry->size;
551
552                 /* Completely covered? */
553                 if (entry->addr >= start && entry_end <= end) {
554                         real_removed_size += entry->size;
555                         memset(entry, 0, sizeof(*entry));
556                         continue;
557                 }
558
559                 /* Is the new range completely covered? */
560                 if (entry->addr < start && entry_end > end) {
561                         e820__range_add(end, entry_end - end, entry->type);
562                         entry->size = start - entry->addr;
563                         real_removed_size += size;
564                         continue;
565                 }
566
567                 /* Partially covered: */
568                 final_start = max(start, entry->addr);
569                 final_end = min(end, entry_end);
570                 if (final_start >= final_end)
571                         continue;
572
573                 real_removed_size += final_end - final_start;
574
575                 /*
576                  * Left range could be head or tail, so need to update
577                  * the size first:
578                  */
579                 entry->size -= final_end - final_start;
580                 if (entry->addr < final_start)
581                         continue;
582
583                 entry->addr = final_end;
584         }
585         return real_removed_size;
586 }
587
588 void __init e820__update_table_print(void)
589 {
590         if (e820__update_table(e820_table))
591                 return;
592
593         pr_info("modified physical RAM map:\n");
594         e820__print_table("modified");
595 }
596
597 static void __init e820__update_table_kexec(void)
598 {
599         e820__update_table(e820_table_kexec);
600 }
601
602 #define MAX_GAP_END 0x100000000ull
603
604 /*
605  * Search for a gap in the E820 memory space from 0 to MAX_GAP_END (4GB).
606  */
607 static int __init e820_search_gap(unsigned long *gapstart, unsigned long *gapsize)
608 {
609         unsigned long long last = MAX_GAP_END;
610         int i = e820_table->nr_entries;
611         int found = 0;
612
613         while (--i >= 0) {
614                 unsigned long long start = e820_table->entries[i].addr;
615                 unsigned long long end = start + e820_table->entries[i].size;
616
617                 /*
618                  * Since "last" is at most 4GB, we know we'll
619                  * fit in 32 bits if this condition is true:
620                  */
621                 if (last > end) {
622                         unsigned long gap = last - end;
623
624                         if (gap >= *gapsize) {
625                                 *gapsize = gap;
626                                 *gapstart = end;
627                                 found = 1;
628                         }
629                 }
630                 if (start < last)
631                         last = start;
632         }
633         return found;
634 }
635
636 /*
637  * Search for the biggest gap in the low 32 bits of the E820
638  * memory space. We pass this space to the PCI subsystem, so
639  * that it can assign MMIO resources for hotplug or
640  * unconfigured devices in.
641  *
642  * Hopefully the BIOS let enough space left.
643  */
644 __init void e820__setup_pci_gap(void)
645 {
646         unsigned long gapstart, gapsize;
647         int found;
648
649         gapsize = 0x400000;
650         found  = e820_search_gap(&gapstart, &gapsize);
651
652         if (!found) {
653 #ifdef CONFIG_X86_64
654                 gapstart = (max_pfn << PAGE_SHIFT) + 1024*1024;
655                 pr_err("Cannot find an available gap in the 32-bit address range\n");
656                 pr_err("PCI devices with unassigned 32-bit BARs may not work!\n");
657 #else
658                 gapstart = 0x10000000;
659 #endif
660         }
661
662         /*
663          * e820__reserve_resources_late() protects stolen RAM already:
664          */
665         pci_mem_start = gapstart;
666
667         pr_info("[mem %#010lx-%#010lx] available for PCI devices\n",
668                 gapstart, gapstart + gapsize - 1);
669 }
670
671 /*
672  * Called late during init, in free_initmem().
673  *
674  * Initial e820_table and e820_table_kexec are largish __initdata arrays.
675  *
676  * Copy them to a (usually much smaller) dynamically allocated area that is
677  * sized precisely after the number of e820 entries.
678  *
679  * This is done after we've performed all the fixes and tweaks to the tables.
680  * All functions which modify them are __init functions, which won't exist
681  * after free_initmem().
682  */
683 __init void e820__reallocate_tables(void)
684 {
685         struct e820_table *n;
686         int size;
687
688         size = offsetof(struct e820_table, entries) + sizeof(struct e820_entry)*e820_table->nr_entries;
689         n = kmemdup(e820_table, size, GFP_KERNEL);
690         BUG_ON(!n);
691         e820_table = n;
692
693         size = offsetof(struct e820_table, entries) + sizeof(struct e820_entry)*e820_table_kexec->nr_entries;
694         n = kmemdup(e820_table_kexec, size, GFP_KERNEL);
695         BUG_ON(!n);
696         e820_table_kexec = n;
697
698         size = offsetof(struct e820_table, entries) + sizeof(struct e820_entry)*e820_table_firmware->nr_entries;
699         n = kmemdup(e820_table_firmware, size, GFP_KERNEL);
700         BUG_ON(!n);
701         e820_table_firmware = n;
702 }
703
704 /*
705  * Because of the small fixed size of struct boot_params, only the first
706  * 128 E820 memory entries are passed to the kernel via boot_params.e820_table,
707  * the remaining (if any) entries are passed via the SETUP_E820_EXT node of
708  * struct setup_data, which is parsed here.
709  */
710 void __init e820__memory_setup_extended(u64 phys_addr, u32 data_len)
711 {
712         int entries;
713         struct boot_e820_entry *extmap;
714         struct setup_data *sdata;
715
716         sdata = early_memremap(phys_addr, data_len);
717         entries = sdata->len / sizeof(*extmap);
718         extmap = (struct boot_e820_entry *)(sdata->data);
719
720         __append_e820_table(extmap, entries);
721         e820__update_table(e820_table);
722
723         memcpy(e820_table_kexec, e820_table, sizeof(*e820_table_kexec));
724         memcpy(e820_table_firmware, e820_table, sizeof(*e820_table_firmware));
725
726         early_memunmap(sdata, data_len);
727         pr_info("extended physical RAM map:\n");
728         e820__print_table("extended");
729 }
730
731 /*
732  * Find the ranges of physical addresses that do not correspond to
733  * E820 RAM areas and register the corresponding pages as 'nosave' for
734  * hibernation (32-bit) or software suspend and suspend to RAM (64-bit).
735  *
736  * This function requires the E820 map to be sorted and without any
737  * overlapping entries.
738  */
739 void __init e820__register_nosave_regions(unsigned long limit_pfn)
740 {
741         int i;
742         unsigned long pfn = 0;
743
744         for (i = 0; i < e820_table->nr_entries; i++) {
745                 struct e820_entry *entry = &e820_table->entries[i];
746
747                 if (pfn < PFN_UP(entry->addr))
748                         register_nosave_region(pfn, PFN_UP(entry->addr));
749
750                 pfn = PFN_DOWN(entry->addr + entry->size);
751
752                 if (entry->type != E820_TYPE_RAM && entry->type != E820_TYPE_RESERVED_KERN)
753                         register_nosave_region(PFN_UP(entry->addr), pfn);
754
755                 if (pfn >= limit_pfn)
756                         break;
757         }
758 }
759
760 #ifdef CONFIG_ACPI
761 /*
762  * Register ACPI NVS memory regions, so that we can save/restore them during
763  * hibernation and the subsequent resume:
764  */
765 static int __init e820__register_nvs_regions(void)
766 {
767         int i;
768
769         for (i = 0; i < e820_table->nr_entries; i++) {
770                 struct e820_entry *entry = &e820_table->entries[i];
771
772                 if (entry->type == E820_TYPE_NVS)
773                         acpi_nvs_register(entry->addr, entry->size);
774         }
775
776         return 0;
777 }
778 core_initcall(e820__register_nvs_regions);
779 #endif
780
781 /*
782  * Allocate the requested number of bytes with the requsted alignment
783  * and return (the physical address) to the caller. Also register this
784  * range in the 'kexec' E820 table as a reserved range.
785  *
786  * This allows kexec to fake a new mptable, as if it came from the real
787  * system.
788  */
789 u64 __init e820__memblock_alloc_reserved(u64 size, u64 align)
790 {
791         u64 addr;
792
793         addr = memblock_phys_alloc(size, align);
794         if (addr) {
795                 e820__range_update_kexec(addr, size, E820_TYPE_RAM, E820_TYPE_RESERVED);
796                 pr_info("update e820_table_kexec for e820__memblock_alloc_reserved()\n");
797                 e820__update_table_kexec();
798         }
799
800         return addr;
801 }
802
803 #ifdef CONFIG_X86_32
804 # ifdef CONFIG_X86_PAE
805 #  define MAX_ARCH_PFN          (1ULL<<(36-PAGE_SHIFT))
806 # else
807 #  define MAX_ARCH_PFN          (1ULL<<(32-PAGE_SHIFT))
808 # endif
809 #else /* CONFIG_X86_32 */
810 # define MAX_ARCH_PFN MAXMEM>>PAGE_SHIFT
811 #endif
812
813 /*
814  * Find the highest page frame number we have available
815  */
816 static unsigned long __init e820_end_pfn(unsigned long limit_pfn, enum e820_type type)
817 {
818         int i;
819         unsigned long last_pfn = 0;
820         unsigned long max_arch_pfn = MAX_ARCH_PFN;
821
822         for (i = 0; i < e820_table->nr_entries; i++) {
823                 struct e820_entry *entry = &e820_table->entries[i];
824                 unsigned long start_pfn;
825                 unsigned long end_pfn;
826
827                 if (entry->type != type)
828                         continue;
829
830                 start_pfn = entry->addr >> PAGE_SHIFT;
831                 end_pfn = (entry->addr + entry->size) >> PAGE_SHIFT;
832
833                 if (start_pfn >= limit_pfn)
834                         continue;
835                 if (end_pfn > limit_pfn) {
836                         last_pfn = limit_pfn;
837                         break;
838                 }
839                 if (end_pfn > last_pfn)
840                         last_pfn = end_pfn;
841         }
842
843         if (last_pfn > max_arch_pfn)
844                 last_pfn = max_arch_pfn;
845
846         pr_info("last_pfn = %#lx max_arch_pfn = %#lx\n",
847                 last_pfn, max_arch_pfn);
848         return last_pfn;
849 }
850
851 unsigned long __init e820__end_of_ram_pfn(void)
852 {
853         return e820_end_pfn(MAX_ARCH_PFN, E820_TYPE_RAM);
854 }
855
856 unsigned long __init e820__end_of_low_ram_pfn(void)
857 {
858         return e820_end_pfn(1UL << (32 - PAGE_SHIFT), E820_TYPE_RAM);
859 }
860
861 static void __init early_panic(char *msg)
862 {
863         early_printk(msg);
864         panic(msg);
865 }
866
867 static int userdef __initdata;
868
869 /* The "mem=nopentium" boot option disables 4MB page tables on 32-bit kernels: */
870 static int __init parse_memopt(char *p)
871 {
872         u64 mem_size;
873
874         if (!p)
875                 return -EINVAL;
876
877         if (!strcmp(p, "nopentium")) {
878 #ifdef CONFIG_X86_32
879                 setup_clear_cpu_cap(X86_FEATURE_PSE);
880                 return 0;
881 #else
882                 pr_warn("mem=nopentium ignored! (only supported on x86_32)\n");
883                 return -EINVAL;
884 #endif
885         }
886
887         userdef = 1;
888         mem_size = memparse(p, &p);
889
890         /* Don't remove all memory when getting "mem={invalid}" parameter: */
891         if (mem_size == 0)
892                 return -EINVAL;
893
894         e820__range_remove(mem_size, ULLONG_MAX - mem_size, E820_TYPE_RAM, 1);
895
896 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
897         max_mem_size = mem_size;
898 #endif
899
900         return 0;
901 }
902 early_param("mem", parse_memopt);
903
904 static int __init parse_memmap_one(char *p)
905 {
906         char *oldp;
907         u64 start_at, mem_size;
908
909         if (!p)
910                 return -EINVAL;
911
912         if (!strncmp(p, "exactmap", 8)) {
913                 e820_table->nr_entries = 0;
914                 userdef = 1;
915                 return 0;
916         }
917
918         oldp = p;
919         mem_size = memparse(p, &p);
920         if (p == oldp)
921                 return -EINVAL;
922
923         userdef = 1;
924         if (*p == '@') {
925                 start_at = memparse(p+1, &p);
926                 e820__range_add(start_at, mem_size, E820_TYPE_RAM);
927         } else if (*p == '#') {
928                 start_at = memparse(p+1, &p);
929                 e820__range_add(start_at, mem_size, E820_TYPE_ACPI);
930         } else if (*p == '$') {
931                 start_at = memparse(p+1, &p);
932                 e820__range_add(start_at, mem_size, E820_TYPE_RESERVED);
933         } else if (*p == '!') {
934                 start_at = memparse(p+1, &p);
935                 e820__range_add(start_at, mem_size, E820_TYPE_PRAM);
936         } else if (*p == '%') {
937                 enum e820_type from = 0, to = 0;
938
939                 start_at = memparse(p + 1, &p);
940                 if (*p == '-')
941                         from = simple_strtoull(p + 1, &p, 0);
942                 if (*p == '+')
943                         to = simple_strtoull(p + 1, &p, 0);
944                 if (*p != '\0')
945                         return -EINVAL;
946                 if (from && to)
947                         e820__range_update(start_at, mem_size, from, to);
948                 else if (to)
949                         e820__range_add(start_at, mem_size, to);
950                 else if (from)
951                         e820__range_remove(start_at, mem_size, from, 1);
952                 else
953                         e820__range_remove(start_at, mem_size, 0, 0);
954         } else {
955                 e820__range_remove(mem_size, ULLONG_MAX - mem_size, E820_TYPE_RAM, 1);
956         }
957
958         return *p == '\0' ? 0 : -EINVAL;
959 }
960
961 static int __init parse_memmap_opt(char *str)
962 {
963         while (str) {
964                 char *k = strchr(str, ',');
965
966                 if (k)
967                         *k++ = 0;
968
969                 parse_memmap_one(str);
970                 str = k;
971         }
972
973         return 0;
974 }
975 early_param("memmap", parse_memmap_opt);
976
977 /*
978  * Reserve all entries from the bootloader's extensible data nodes list,
979  * because if present we are going to use it later on to fetch e820
980  * entries from it:
981  */
982 void __init e820__reserve_setup_data(void)
983 {
984         struct setup_data *data;
985         u64 pa_data;
986
987         pa_data = boot_params.hdr.setup_data;
988         if (!pa_data)
989                 return;
990
991         while (pa_data) {
992                 data = early_memremap(pa_data, sizeof(*data));
993                 e820__range_update(pa_data, sizeof(*data)+data->len, E820_TYPE_RAM, E820_TYPE_RESERVED_KERN);
994
995                 /*
996                  * SETUP_EFI is supplied by kexec and does not need to be
997                  * reserved.
998                  */
999                 if (data->type != SETUP_EFI)
1000                         e820__range_update_kexec(pa_data,
1001                                                  sizeof(*data) + data->len,
1002                                                  E820_TYPE_RAM, E820_TYPE_RESERVED_KERN);
1003
1004                 if (data->type == SETUP_INDIRECT &&
1005                     ((struct setup_indirect *)data->data)->type != SETUP_INDIRECT) {
1006                         e820__range_update(((struct setup_indirect *)data->data)->addr,
1007                                            ((struct setup_indirect *)data->data)->len,
1008                                            E820_TYPE_RAM, E820_TYPE_RESERVED_KERN);
1009                         e820__range_update_kexec(((struct setup_indirect *)data->data)->addr,
1010                                                  ((struct setup_indirect *)data->data)->len,
1011                                                  E820_TYPE_RAM, E820_TYPE_RESERVED_KERN);
1012                 }
1013
1014                 pa_data = data->next;
1015                 early_memunmap(data, sizeof(*data));
1016         }
1017
1018         e820__update_table(e820_table);
1019         e820__update_table(e820_table_kexec);
1020
1021         pr_info("extended physical RAM map:\n");
1022         e820__print_table("reserve setup_data");
1023 }
1024
1025 /*
1026  * Called after parse_early_param(), after early parameters (such as mem=)
1027  * have been processed, in which case we already have an E820 table filled in
1028  * via the parameter callback function(s), but it's not sorted and printed yet:
1029  */
1030 void __init e820__finish_early_params(void)
1031 {
1032         if (userdef) {
1033                 if (e820__update_table(e820_table) < 0)
1034                         early_panic("Invalid user supplied memory map");
1035
1036                 pr_info("user-defined physical RAM map:\n");
1037                 e820__print_table("user");
1038         }
1039 }
1040
1041 static const char *__init e820_type_to_string(struct e820_entry *entry)
1042 {
1043         switch (entry->type) {
1044         case E820_TYPE_RESERVED_KERN:   /* Fall-through: */
1045         case E820_TYPE_RAM:             return "System RAM";
1046         case E820_TYPE_ACPI:            return "ACPI Tables";
1047         case E820_TYPE_NVS:             return "ACPI Non-volatile Storage";
1048         case E820_TYPE_UNUSABLE:        return "Unusable memory";
1049         case E820_TYPE_PRAM:            return "Persistent Memory (legacy)";
1050         case E820_TYPE_PMEM:            return "Persistent Memory";
1051         case E820_TYPE_RESERVED:        return "Reserved";
1052         case E820_TYPE_SOFT_RESERVED:   return "Soft Reserved";
1053         default:                        return "Unknown E820 type";
1054         }
1055 }
1056
1057 static unsigned long __init e820_type_to_iomem_type(struct e820_entry *entry)
1058 {
1059         switch (entry->type) {
1060         case E820_TYPE_RESERVED_KERN:   /* Fall-through: */
1061         case E820_TYPE_RAM:             return IORESOURCE_SYSTEM_RAM;
1062         case E820_TYPE_ACPI:            /* Fall-through: */
1063         case E820_TYPE_NVS:             /* Fall-through: */
1064         case E820_TYPE_UNUSABLE:        /* Fall-through: */
1065         case E820_TYPE_PRAM:            /* Fall-through: */
1066         case E820_TYPE_PMEM:            /* Fall-through: */
1067         case E820_TYPE_RESERVED:        /* Fall-through: */
1068         case E820_TYPE_SOFT_RESERVED:   /* Fall-through: */
1069         default:                        return IORESOURCE_MEM;
1070         }
1071 }
1072
1073 static unsigned long __init e820_type_to_iores_desc(struct e820_entry *entry)
1074 {
1075         switch (entry->type) {
1076         case E820_TYPE_ACPI:            return IORES_DESC_ACPI_TABLES;
1077         case E820_TYPE_NVS:             return IORES_DESC_ACPI_NV_STORAGE;
1078         case E820_TYPE_PMEM:            return IORES_DESC_PERSISTENT_MEMORY;
1079         case E820_TYPE_PRAM:            return IORES_DESC_PERSISTENT_MEMORY_LEGACY;
1080         case E820_TYPE_RESERVED:        return IORES_DESC_RESERVED;
1081         case E820_TYPE_SOFT_RESERVED:   return IORES_DESC_SOFT_RESERVED;
1082         case E820_TYPE_RESERVED_KERN:   /* Fall-through: */
1083         case E820_TYPE_RAM:             /* Fall-through: */
1084         case E820_TYPE_UNUSABLE:        /* Fall-through: */
1085         default:                        return IORES_DESC_NONE;
1086         }
1087 }
1088
1089 static bool __init do_mark_busy(enum e820_type type, struct resource *res)
1090 {
1091         /* this is the legacy bios/dos rom-shadow + mmio region */
1092         if (res->start < (1ULL<<20))
1093                 return true;
1094
1095         /*
1096          * Treat persistent memory and other special memory ranges like
1097          * device memory, i.e. reserve it for exclusive use of a driver
1098          */
1099         switch (type) {
1100         case E820_TYPE_RESERVED:
1101         case E820_TYPE_SOFT_RESERVED:
1102         case E820_TYPE_PRAM:
1103         case E820_TYPE_PMEM:
1104                 return false;
1105         case E820_TYPE_RESERVED_KERN:
1106         case E820_TYPE_RAM:
1107         case E820_TYPE_ACPI:
1108         case E820_TYPE_NVS:
1109         case E820_TYPE_UNUSABLE:
1110         default:
1111                 return true;
1112         }
1113 }
1114
1115 /*
1116  * Mark E820 reserved areas as busy for the resource manager:
1117  */
1118
1119 static struct resource __initdata *e820_res;
1120
1121 void __init e820__reserve_resources(void)
1122 {
1123         int i;
1124         struct resource *res;
1125         u64 end;
1126
1127         res = memblock_alloc(sizeof(*res) * e820_table->nr_entries,
1128                              SMP_CACHE_BYTES);
1129         if (!res)
1130                 panic("%s: Failed to allocate %zu bytes\n", __func__,
1131                       sizeof(*res) * e820_table->nr_entries);
1132         e820_res = res;
1133
1134         for (i = 0; i < e820_table->nr_entries; i++) {
1135                 struct e820_entry *entry = e820_table->entries + i;
1136
1137                 end = entry->addr + entry->size - 1;
1138                 if (end != (resource_size_t)end) {
1139                         res++;
1140                         continue;
1141                 }
1142                 res->start = entry->addr;
1143                 res->end   = end;
1144                 res->name  = e820_type_to_string(entry);
1145                 res->flags = e820_type_to_iomem_type(entry);
1146                 res->desc  = e820_type_to_iores_desc(entry);
1147
1148                 /*
1149                  * Don't register the region that could be conflicted with
1150                  * PCI device BAR resources and insert them later in
1151                  * pcibios_resource_survey():
1152                  */
1153                 if (do_mark_busy(entry->type, res)) {
1154                         res->flags |= IORESOURCE_BUSY;
1155                         insert_resource(&iomem_resource, res);
1156                 }
1157                 res++;
1158         }
1159
1160         /* Expose the bootloader-provided memory layout to the sysfs. */
1161         for (i = 0; i < e820_table_firmware->nr_entries; i++) {
1162                 struct e820_entry *entry = e820_table_firmware->entries + i;
1163
1164                 firmware_map_add_early(entry->addr, entry->addr + entry->size, e820_type_to_string(entry));
1165         }
1166 }
1167
1168 /*
1169  * How much should we pad the end of RAM, depending on where it is?
1170  */
1171 static unsigned long __init ram_alignment(resource_size_t pos)
1172 {
1173         unsigned long mb = pos >> 20;
1174
1175         /* To 64kB in the first megabyte */
1176         if (!mb)
1177                 return 64*1024;
1178
1179         /* To 1MB in the first 16MB */
1180         if (mb < 16)
1181                 return 1024*1024;
1182
1183         /* To 64MB for anything above that */
1184         return 64*1024*1024;
1185 }
1186
1187 #define MAX_RESOURCE_SIZE ((resource_size_t)-1)
1188
1189 void __init e820__reserve_resources_late(void)
1190 {
1191         int i;
1192         struct resource *res;
1193
1194         res = e820_res;
1195         for (i = 0; i < e820_table->nr_entries; i++) {
1196                 if (!res->parent && res->end)
1197                         insert_resource_expand_to_fit(&iomem_resource, res);
1198                 res++;
1199         }
1200
1201         /*
1202          * Try to bump up RAM regions to reasonable boundaries, to
1203          * avoid stolen RAM:
1204          */
1205         for (i = 0; i < e820_table->nr_entries; i++) {
1206                 struct e820_entry *entry = &e820_table->entries[i];
1207                 u64 start, end;
1208
1209                 if (entry->type != E820_TYPE_RAM)
1210                         continue;
1211
1212                 start = entry->addr + entry->size;
1213                 end = round_up(start, ram_alignment(start)) - 1;
1214                 if (end > MAX_RESOURCE_SIZE)
1215                         end = MAX_RESOURCE_SIZE;
1216                 if (start >= end)
1217                         continue;
1218
1219                 printk(KERN_DEBUG "e820: reserve RAM buffer [mem %#010llx-%#010llx]\n", start, end);
1220                 reserve_region_with_split(&iomem_resource, start, end, "RAM buffer");
1221         }
1222 }
1223
1224 /*
1225  * Pass the firmware (bootloader) E820 map to the kernel and process it:
1226  */
1227 char *__init e820__memory_setup_default(void)
1228 {
1229         char *who = "BIOS-e820";
1230
1231         /*
1232          * Try to copy the BIOS-supplied E820-map.
1233          *
1234          * Otherwise fake a memory map; one section from 0k->640k,
1235          * the next section from 1mb->appropriate_mem_k
1236          */
1237         if (append_e820_table(boot_params.e820_table, boot_params.e820_entries) < 0) {
1238                 u64 mem_size;
1239
1240                 /* Compare results from other methods and take the one that gives more RAM: */
1241                 if (boot_params.alt_mem_k < boot_params.screen_info.ext_mem_k) {
1242                         mem_size = boot_params.screen_info.ext_mem_k;
1243                         who = "BIOS-88";
1244                 } else {
1245                         mem_size = boot_params.alt_mem_k;
1246                         who = "BIOS-e801";
1247                 }
1248
1249                 e820_table->nr_entries = 0;
1250                 e820__range_add(0, LOWMEMSIZE(), E820_TYPE_RAM);
1251                 e820__range_add(HIGH_MEMORY, mem_size << 10, E820_TYPE_RAM);
1252         }
1253
1254         /* We just appended a lot of ranges, sanitize the table: */
1255         e820__update_table(e820_table);
1256
1257         return who;
1258 }
1259
1260 /*
1261  * Calls e820__memory_setup_default() in essence to pick up the firmware/bootloader
1262  * E820 map - with an optional platform quirk available for virtual platforms
1263  * to override this method of boot environment processing:
1264  */
1265 void __init e820__memory_setup(void)
1266 {
1267         char *who;
1268
1269         /* This is a firmware interface ABI - make sure we don't break it: */
1270         BUILD_BUG_ON(sizeof(struct boot_e820_entry) != 20);
1271
1272         who = x86_init.resources.memory_setup();
1273
1274         memcpy(e820_table_kexec, e820_table, sizeof(*e820_table_kexec));
1275         memcpy(e820_table_firmware, e820_table, sizeof(*e820_table_firmware));
1276
1277         pr_info("BIOS-provided physical RAM map:\n");
1278         e820__print_table(who);
1279 }
1280
1281 void __init e820__memblock_setup(void)
1282 {
1283         int i;
1284         u64 end;
1285
1286         /*
1287          * The bootstrap memblock region count maximum is 128 entries
1288          * (INIT_MEMBLOCK_REGIONS), but EFI might pass us more E820 entries
1289          * than that - so allow memblock resizing.
1290          *
1291          * This is safe, because this call happens pretty late during x86 setup,
1292          * so we know about reserved memory regions already. (This is important
1293          * so that memblock resizing does no stomp over reserved areas.)
1294          */
1295         memblock_allow_resize();
1296
1297         for (i = 0; i < e820_table->nr_entries; i++) {
1298                 struct e820_entry *entry = &e820_table->entries[i];
1299
1300                 end = entry->addr + entry->size;
1301                 if (end != (resource_size_t)end)
1302                         continue;
1303
1304                 if (entry->type == E820_TYPE_SOFT_RESERVED)
1305                         memblock_reserve(entry->addr, entry->size);
1306
1307                 if (entry->type != E820_TYPE_RAM && entry->type != E820_TYPE_RESERVED_KERN)
1308                         continue;
1309
1310                 memblock_add(entry->addr, entry->size);
1311         }
1312
1313         /* Throw away partial pages: */
1314         memblock_trim_memory(PAGE_SIZE);
1315
1316         memblock_dump_all();
1317 }