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