arch/arm/mm/init.c

   1 /*
   2  *  linux/arch/arm/mm/init.c
   3  *
   4  *  Copyright (C) 1995-2005 Russell King
   5  *
   6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   7  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   8  * published by the Free Software Foundation.
   9  */
  10 #include <linux/kernel.h>
  11 #include <linux/errno.h>
  12 #include <linux/ptrace.h>
  13 #include <linux/swap.h>
  14 #include <linux/init.h>
  15 #include <linux/bootmem.h>
  16 #include <linux/mman.h>
  17 #include <linux/nodemask.h>
  18 #include <linux/initrd.h>
  19
  20 #include <asm/mach-types.h>
  21 #include <asm/setup.h>
  22 #include <asm/sizes.h>
  23 #include <asm/tlb.h>
  24
  25 #include <asm/mach/arch.h>
  26 #include <asm/mach/map.h>
  27
  28 #include "mm.h"
  29
  30 DEFINE_PER_CPU(struct mmu_gather, mmu_gathers);
  31
  32 extern pgd_t swapper_pg_dir[PTRS_PER_PGD];
  33 extern void _stext, _text, _etext, __data_start, _end, __init_begin, __init_end;
  34 extern unsigned long phys_initrd_start;
  35 extern unsigned long phys_initrd_size;
  36
  37 /*
  38  * The sole use of this is to pass memory configuration
  39  * data from paging_init to mem_init.
  40  */
  41 static struct meminfo meminfo __initdata = { 0, };
  42
  43 /*
  44  * empty_zero_page is a special page that is used for
  45  * zero-initialized data and COW.
  46  */
  47 struct page *empty_zero_page;
  48
  49 /*
  50  * The pmd table for the upper-most set of pages.
  51  */
  52 pmd_t *top_pmd;
  53
  54 void show_mem(void)
  55 {
  56         int free = 0, total = 0, reserved = 0;
  57         int shared = 0, cached = 0, slab = 0, node;
  58
  59         printk("Mem-info:\n");
  60         show_free_areas();
  61         printk("Free swap:       %6ldkB\n", nr_swap_pages<<(PAGE_SHIFT-10));
  62
  63         for_each_online_node(node) {
  64                 struct page *page, *end;
  65
  66                 page = NODE_MEM_MAP(node);
  67                 end  = page + NODE_DATA(node)->node_spanned_pages;
  68
  69                 do {
  70                         total++;
  71                         if (PageReserved(page))
  72                                 reserved++;
  73                         else if (PageSwapCache(page))
  74                                 cached++;
  75                         else if (PageSlab(page))
  76                                 slab++;
  77                         else if (!page_count(page))
  78                                 free++;
  79                         else
  80                                 shared += page_count(page) - 1;
  81                         page++;
  82                 } while (page < end);
  83         }
  84
  85         printk("%d pages of RAM\n", total);
  86         printk("%d free pages\n", free);
  87         printk("%d reserved pages\n", reserved);
  88         printk("%d slab pages\n", slab);
  89         printk("%d pages shared\n", shared);
  90         printk("%d pages swap cached\n", cached);
  91 }
  92
  93 #define for_each_nodebank(iter,mi,no)                   \
  94         for (iter = 0; iter < mi->nr_banks; iter++)     \
  95                 if (mi->bank[iter].node == no)
  96
  97 /*
  98  * FIXME: We really want to avoid allocating the bootmap bitmap
  99  * over the top of the initrd.  Hopefully, this is located towards
 100  * the start of a bank, so if we allocate the bootmap bitmap at
 101  * the end, we won't clash.
 102  */
 103 static unsigned int __init
 104 find_bootmap_pfn(int node, struct meminfo *mi, unsigned int bootmap_pages)
 105 {
 106         unsigned int start_pfn, bank, bootmap_pfn;
 107
 108         start_pfn   = PAGE_ALIGN(__pa(&_end)) >> PAGE_SHIFT;
 109         bootmap_pfn = 0;
 110
 111         for_each_nodebank(bank, mi, node) {
 112                 unsigned int start, end;
 113
 114                 start = mi->bank[bank].start >> PAGE_SHIFT;
 115                 end   = (mi->bank[bank].size +
 116                          mi->bank[bank].start) >> PAGE_SHIFT;
 117
 118                 if (end < start_pfn)
 119                         continue;
 120
 121                 if (start < start_pfn)
 122                         start = start_pfn;
 123
 124                 if (end <= start)
 125                         continue;
 126
 127                 if (end - start >= bootmap_pages) {
 128                         bootmap_pfn = start;
 129                         break;
 130                 }
 131         }
 132
 133         if (bootmap_pfn == 0)
 134                 BUG();
 135
 136         return bootmap_pfn;
 137 }
 138
 139 static int __init check_initrd(struct meminfo *mi)
 140 {
 141         int initrd_node = -2;
 142 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
 143         unsigned long end = phys_initrd_start + phys_initrd_size;
 144
 145         /*
 146          * Make sure that the initrd is within a valid area of
 147          * memory.
 148          */
 149         if (phys_initrd_size) {
 150                 unsigned int i;
 151
 152                 initrd_node = -1;
 153
 154                 for (i = 0; i < mi->nr_banks; i++) {
 155                         unsigned long bank_end;
 156
 157                         bank_end = mi->bank[i].start + mi->bank[i].size;
 158
 159                         if (mi->bank[i].start <= phys_initrd_start &&
 160                             end <= bank_end)
 161                                 initrd_node = mi->bank[i].node;
 162                 }
 163         }
 164
 165         if (initrd_node == -1) {
 166                 printk(KERN_ERR "initrd (0x%08lx - 0x%08lx) extends beyond "
 167                        "physical memory - disabling initrd\n",
 168                        phys_initrd_start, end);
 169                 phys_initrd_start = phys_initrd_size = 0;
 170         }
 171 #endif
 172
 173         return initrd_node;
 174 }
 175
 176 /*
 177  * Reserve the various regions of node 0
 178  */
 179 static __init void reserve_node_zero(pg_data_t *pgdat)
 180 {
 181         unsigned long res_size = 0;
 182
 183         /*
 184          * Register the kernel text and data with bootmem.
 185          * Note that this can only be in node 0.
 186          */
 187 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 188         reserve_bootmem_node(pgdat, __pa(&__data_start), &_end - &__data_start);
 189 #else
 190         reserve_bootmem_node(pgdat, __pa(&_stext), &_end - &_stext);
 191 #endif
 192
 193         /*
 194          * Reserve the page tables.  These are already in use,
 195          * and can only be in node 0.
 196          */
 197         reserve_bootmem_node(pgdat, __pa(swapper_pg_dir),
 198                              PTRS_PER_PGD * sizeof(pgd_t));
 199
 200         /*
 201          * Hmm... This should go elsewhere, but we really really need to
 202          * stop things allocating the low memory; ideally we need a better
 203          * implementation of GFP_DMA which does not assume that DMA-able
 204          * memory starts at zero.
 205          */
 206         if (machine_is_integrator() || machine_is_cintegrator())
 207                 res_size = __pa(swapper_pg_dir) - PHYS_OFFSET;
 208
 209         /*
 210          * These should likewise go elsewhere.  They pre-reserve the
 211          * screen memory region at the start of main system memory.
 212          */
 213         if (machine_is_edb7211())
 214                 res_size = 0x00020000;
 215         if (machine_is_p720t())
 216                 res_size = 0x00014000;
 217
 218 #ifdef CONFIG_SA1111
 219         /*
 220          * Because of the SA1111 DMA bug, we want to preserve our
 221          * precious DMA-able memory...
 222          */
 223         res_size = __pa(swapper_pg_dir) - PHYS_OFFSET;
 224 #endif
 225         if (res_size)
 226                 reserve_bootmem_node(pgdat, PHYS_OFFSET, res_size);
 227 }
 228
 229 static unsigned long __init
 230 bootmem_init_node(int node, int initrd_node, struct meminfo *mi)
 231 {
 232         unsigned long zone_size[MAX_NR_ZONES], zhole_size[MAX_NR_ZONES];
 233         unsigned long start_pfn, end_pfn, boot_pfn;
 234         unsigned int boot_pages;
 235         pg_data_t *pgdat;
 236         int i;
 237
 238         start_pfn = -1UL;
 239         end_pfn = 0;
 240
 241         /*
 242          * Calculate the pfn range, and map the memory banks for this node.
 243          */
 244         for_each_nodebank(i, mi, node) {
 245                 unsigned long start, end;
 246                 struct map_desc map;
 247
 248                 start = mi->bank[i].start >> PAGE_SHIFT;
 249                 end = (mi->bank[i].start + mi->bank[i].size) >> PAGE_SHIFT;
 250
 251                 if (start_pfn > start)
 252                         start_pfn = start;
 253                 if (end_pfn < end)
 254                         end_pfn = end;
 255
 256                 map.pfn = __phys_to_pfn(mi->bank[i].start);
 257                 map.virtual = __phys_to_virt(mi->bank[i].start);
 258                 map.length = mi->bank[i].size;
 259                 map.type = MT_MEMORY;
 260
 261                 create_mapping(&map);
 262         }
 263
 264         /*
 265          * If there is no memory in this node, ignore it.
 266          */
 267         if (end_pfn == 0)
 268                 return end_pfn;
 269
 270         /*
 271          * Allocate the bootmem bitmap page.
 272          */
 273         boot_pages = bootmem_bootmap_pages(end_pfn - start_pfn);
 274         boot_pfn = find_bootmap_pfn(node, mi, boot_pages);
 275
 276         /*
 277          * Initialise the bootmem allocator for this node, handing the
 278          * memory banks over to bootmem.
 279          */
 280         node_set_online(node);
 281         pgdat = NODE_DATA(node);
 282         init_bootmem_node(pgdat, boot_pfn, start_pfn, end_pfn);
 283
 284         for_each_nodebank(i, mi, node)
 285                 free_bootmem_node(pgdat, mi->bank[i].start, mi->bank[i].size);
 286
 287         /*
 288          * Reserve the bootmem bitmap for this node.
 289          */
 290         reserve_bootmem_node(pgdat, boot_pfn << PAGE_SHIFT,
 291                              boot_pages << PAGE_SHIFT);
 292
 293 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
 294         /*
 295          * If the initrd is in this node, reserve its memory.
 296          */
 297         if (node == initrd_node) {
 298                 reserve_bootmem_node(pgdat, phys_initrd_start,
 299                                      phys_initrd_size);
 300                 initrd_start = __phys_to_virt(phys_initrd_start);
 301                 initrd_end = initrd_start + phys_initrd_size;
 302         }
 303 #endif
 304
 305         /*
 306          * Finally, reserve any node zero regions.
 307          */
 308         if (node == 0)
 309                 reserve_node_zero(pgdat);
 310
 311         /*
 312          * initialise the zones within this node.
 313          */
 314         memset(zone_size, 0, sizeof(zone_size));
 315         memset(zhole_size, 0, sizeof(zhole_size));
 316
 317         /*
 318          * The size of this node has already been determined.  If we need
 319          * to do anything fancy with the allocation of this memory to the
 320          * zones, now is the time to do it.
 321          */
 322         zone_size[0] = end_pfn - start_pfn;
 323
 324         /*
 325          * For each bank in this node, calculate the size of the holes.
 326          *  holes = node_size - sum(bank_sizes_in_node)
 327          */
 328         zhole_size[0] = zone_size[0];
 329         for_each_nodebank(i, mi, node)
 330                 zhole_size[0] -= mi->bank[i].size >> PAGE_SHIFT;
 331
 332         /*
 333          * Adjust the sizes according to any special requirements for
 334          * this machine type.
 335          */
 336         arch_adjust_zones(node, zone_size, zhole_size);
 337
 338         free_area_init_node(node, pgdat, zone_size, start_pfn, zhole_size);
 339
 340         return end_pfn;
 341 }
 342
 343 static void __init bootmem_init(struct meminfo *mi)
 344 {
 345         unsigned long addr, memend_pfn = 0;
 346         int node, initrd_node, i;
 347
 348         /*
 349          * Invalidate the node number for empty or invalid memory banks
 350          */
 351         for (i = 0; i < mi->nr_banks; i++)
 352                 if (mi->bank[i].size == 0 || mi->bank[i].node >= MAX_NUMNODES)
 353                         mi->bank[i].node = -1;
 354
 355         memcpy(&meminfo, mi, sizeof(meminfo));
 356
 357         /*
 358          * Clear out all the mappings below the kernel image.
 359          */
 360         for (addr = 0; addr < MODULE_START; addr += PGDIR_SIZE)
 361                 pmd_clear(pmd_off_k(addr));
 362 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 363         /* The XIP kernel is mapped in the module area -- skip over it */
 364         addr = ((unsigned long)&_etext + PGDIR_SIZE - 1) & PGDIR_MASK;
 365 #endif
 366         for ( ; addr < PAGE_OFFSET; addr += PGDIR_SIZE)
 367                 pmd_clear(pmd_off_k(addr));
 368
 369         /*
 370          * Clear out all the kernel space mappings, except for the first
 371          * memory bank, up to the end of the vmalloc region.
 372          */
 373         for (addr = __phys_to_virt(mi->bank[0].start + mi->bank[0].size);
 374              addr < VMALLOC_END; addr += PGDIR_SIZE)
 375                 pmd_clear(pmd_off_k(addr));
 376
 377         /*
 378          * Locate which node contains the ramdisk image, if any.
 379          */
 380         initrd_node = check_initrd(mi);
 381
 382         /*
 383          * Run through each node initialising the bootmem allocator.
 384          */
 385         for_each_node(node) {
 386                 unsigned long end_pfn;
 387
 388                 end_pfn = bootmem_init_node(node, initrd_node, mi);
 389
 390                 /*
 391                  * Remember the highest memory PFN.
 392                  */
 393                 if (end_pfn > memend_pfn)
 394                         memend_pfn = end_pfn;
 395         }
 396
 397         high_memory = __va(memend_pfn << PAGE_SHIFT);
 398
 399         /*
 400          * This doesn't seem to be used by the Linux memory manager any
 401          * more, but is used by ll_rw_block.  If we can get rid of it, we
 402          * also get rid of some of the stuff above as well.
 403          *
 404          * Note: max_low_pfn and max_pfn reflect the number of _pages_ in
 405          * the system, not the maximum PFN.
 406          */
 407         max_pfn = max_low_pfn = memend_pfn - PHYS_PFN_OFFSET;
 408 }
 409
 410 /*
 411  * Set up device the mappings.  Since we clear out the page tables for all
 412  * mappings above VMALLOC_END, we will remove any debug device mappings.
 413  * This means you have to be careful how you debug this function, or any
 414  * called function.  This means you can't use any function or debugging
 415  * method which may touch any device, otherwise the kernel _will_ crash.
 416  */
 417 static void __init devicemaps_init(struct machine_desc *mdesc)
 418 {
 419         struct map_desc map;
 420         unsigned long addr;
 421         void *vectors;
 422
 423         /*
 424          * Allocate the vector page early.
 425          */
 426         vectors = alloc_bootmem_low_pages(PAGE_SIZE);
 427         BUG_ON(!vectors);
 428
 429         for (addr = VMALLOC_END; addr; addr += PGDIR_SIZE)
 430                 pmd_clear(pmd_off_k(addr));
 431
 432         /*
 433          * Map the kernel if it is XIP.
 434          * It is always first in the modulearea.
 435          */
 436 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 437         map.pfn = __phys_to_pfn(CONFIG_XIP_PHYS_ADDR & SECTION_MASK);
 438         map.virtual = MODULE_START;
 439         map.length = ((unsigned long)&_etext - map.virtual + ~SECTION_MASK) & SECTION_MASK;
 440         map.type = MT_ROM;
 441         create_mapping(&map);
 442 #endif
 443
 444         /*
 445          * Map the cache flushing regions.
 446          */
 447 #ifdef FLUSH_BASE
 448         map.pfn = __phys_to_pfn(FLUSH_BASE_PHYS);
 449         map.virtual = FLUSH_BASE;
 450         map.length = SZ_1M;
 451         map.type = MT_CACHECLEAN;
 452         create_mapping(&map);
 453 #endif
 454 #ifdef FLUSH_BASE_MINICACHE
 455         map.pfn = __phys_to_pfn(FLUSH_BASE_PHYS + SZ_1M);
 456         map.virtual = FLUSH_BASE_MINICACHE;
 457         map.length = SZ_1M;
 458         map.type = MT_MINICLEAN;
 459         create_mapping(&map);
 460 #endif
 461
 462         /*
 463          * Create a mapping for the machine vectors at the high-vectors
 464          * location (0xffff0000).  If we aren't using high-vectors, also
 465          * create a mapping at the low-vectors virtual address.
 466          */
 467         map.pfn = __phys_to_pfn(virt_to_phys(vectors));
 468         map.virtual = 0xffff0000;
 469         map.length = PAGE_SIZE;
 470         map.type = MT_HIGH_VECTORS;
 471         create_mapping(&map);
 472
 473         if (!vectors_high()) {
 474                 map.virtual = 0;
 475                 map.type = MT_LOW_VECTORS;
 476                 create_mapping(&map);
 477         }
 478
 479         /*
 480          * Ask the machine support to map in the statically mapped devices.
 481          */
 482         if (mdesc->map_io)
 483                 mdesc->map_io();
 484
 485         /*
 486          * Finally flush the caches and tlb to ensure that we're in a
 487          * consistent state wrt the writebuffer.  This also ensures that
 488          * any write-allocated cache lines in the vector page are written
 489          * back.  After this point, we can start to touch devices again.
 490          */
 491         local_flush_tlb_all();
 492         flush_cache_all();
 493 }
 494
 495 /*
 496  * paging_init() sets up the page tables, initialises the zone memory
 497  * maps, and sets up the zero page, bad page and bad page tables.
 498  */
 499 void __init paging_init(struct meminfo *mi, struct machine_desc *mdesc)
 500 {
 501         void *zero_page;
 502
 503         build_mem_type_table();
 504         bootmem_init(mi);
 505         devicemaps_init(mdesc);
 506
 507         top_pmd = pmd_off_k(0xffff0000);
 508
 509         /*
 510          * allocate the zero page.  Note that we count on this going ok.
 511          */
 512         zero_page = alloc_bootmem_low_pages(PAGE_SIZE);
 513         memzero(zero_page, PAGE_SIZE);
 514         empty_zero_page = virt_to_page(zero_page);
 515         flush_dcache_page(empty_zero_page);
 516 }
 517
 518 static inline void free_area(unsigned long addr, unsigned long end, char *s)
 519 {
 520         unsigned int size = (end - addr) >> 10;
 521
 522         for (; addr < end; addr += PAGE_SIZE) {
 523                 struct page *page = virt_to_page(addr);
 524                 ClearPageReserved(page);
 525                 init_page_count(page);
 526                 free_page(addr);
 527                 totalram_pages++;
 528         }
 529
 530         if (size && s)
 531                 printk(KERN_INFO "Freeing %s memory: %dK\n", s, size);
 532 }
 533
 534 static inline void
 535 free_memmap(int node, unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
 536 {
 537         struct page *start_pg, *end_pg;
 538         unsigned long pg, pgend;
 539
 540         /*
 541          * Convert start_pfn/end_pfn to a struct page pointer.
 542          */
 543         start_pg = pfn_to_page(start_pfn);
 544         end_pg = pfn_to_page(end_pfn);
 545
 546         /*
 547          * Convert to physical addresses, and
 548          * round start upwards and end downwards.
 549          */
 550         pg = PAGE_ALIGN(__pa(start_pg));
 551         pgend = __pa(end_pg) & PAGE_MASK;
 552
 553         /*
 554          * If there are free pages between these,
 555          * free the section of the memmap array.
 556          */
 557         if (pg < pgend)
 558                 free_bootmem_node(NODE_DATA(node), pg, pgend - pg);
 559 }
 560
 561 /*
 562  * The mem_map array can get very big.  Free the unused area of the memory map.
 563  */
 564 static void __init free_unused_memmap_node(int node, struct meminfo *mi)
 565 {
 566         unsigned long bank_start, prev_bank_end = 0;
 567         unsigned int i;
 568
 569         /*
 570          * [FIXME] This relies on each bank being in address order.  This
 571          * may not be the case, especially if the user has provided the
 572          * information on the command line.
 573          */
 574         for_each_nodebank(i, mi, node) {
 575                 bank_start = mi->bank[i].start >> PAGE_SHIFT;
 576                 if (bank_start < prev_bank_end) {
 577                         printk(KERN_ERR "MEM: unordered memory banks.  "
 578                                 "Not freeing memmap.\n");
 579                         break;
 580                 }
 581
 582                 /*
 583                  * If we had a previous bank, and there is a space
 584                  * between the current bank and the previous, free it.
 585                  */
 586                 if (prev_bank_end && prev_bank_end != bank_start)
 587                         free_memmap(node, prev_bank_end, bank_start);
 588
 589                 prev_bank_end = (mi->bank[i].start +
 590                                  mi->bank[i].size) >> PAGE_SHIFT;
 591         }
 592 }
 593
 594 /*
 595  * mem_init() marks the free areas in the mem_map and tells us how much
 596  * memory is free.  This is done after various parts of the system have
 597  * claimed their memory after the kernel image.
 598  */
 599 void __init mem_init(void)
 600 {
 601         unsigned int codepages, datapages, initpages;
 602         int i, node;
 603
 604         codepages = &_etext - &_text;
 605         datapages = &_end - &__data_start;
 606         initpages = &__init_end - &__init_begin;
 607
 608 #ifndef CONFIG_DISCONTIGMEM
 609         max_mapnr   = virt_to_page(high_memory) - mem_map;
 610 #endif
 611
 612         /* this will put all unused low memory onto the freelists */
 613         for_each_online_node(node) {
 614                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
 615
 616                 free_unused_memmap_node(node, &meminfo);
 617
 618                 if (pgdat->node_spanned_pages != 0)
 619                         totalram_pages += free_all_bootmem_node(pgdat);
 620         }
 621
 622 #ifdef CONFIG_SA1111
 623         /* now that our DMA memory is actually so designated, we can free it */
 624         free_area(PAGE_OFFSET, (unsigned long)swapper_pg_dir, NULL);
 625 #endif
 626
 627         /*
 628          * Since our memory may not be contiguous, calculate the
 629          * real number of pages we have in this system
 630          */
 631         printk(KERN_INFO "Memory:");
 632
 633         num_physpages = 0;
 634         for (i = 0; i < meminfo.nr_banks; i++) {
 635                 num_physpages += meminfo.bank[i].size >> PAGE_SHIFT;
 636                 printk(" %ldMB", meminfo.bank[i].size >> 20);
 637         }
 638
 639         printk(" = %luMB total\n", num_physpages >> (20 - PAGE_SHIFT));
 640         printk(KERN_NOTICE "Memory: %luKB available (%dK code, "
 641                 "%dK data, %dK init)\n",
 642                 (unsigned long) nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10),
 643                 codepages >> 10, datapages >> 10, initpages >> 10);
 644
 645         if (PAGE_SIZE >= 16384 && num_physpages <= 128) {
 646                 extern int sysctl_overcommit_memory;
 647                 /*
 648                  * On a machine this small we won't get
 649                  * anywhere without overcommit, so turn
 650                  * it on by default.
 651                  */
 652                 sysctl_overcommit_memory = OVERCOMMIT_ALWAYS;
 653         }
 654 }
 655
 656 void free_initmem(void)
 657 {
 658         if (!machine_is_integrator() && !machine_is_cintegrator()) {
 659                 free_area((unsigned long)(&__init_begin),
 660                           (unsigned long)(&__init_end),
 661                           "init");
 662         }
 663 }
 664
 665 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
 666
 667 static int keep_initrd;
 668
 669 void free_initrd_mem(unsigned long start, unsigned long end)
 670 {
 671         if (!keep_initrd)
 672                 free_area(start, end, "initrd");
 673 }
 674
 675 static int __init keepinitrd_setup(char *__unused)
 676 {
 677         keep_initrd = 1;
 678         return 1;
 679 }
 680
 681 __setup("keepinitrd", keepinitrd_setup);
 682 #endif