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