arch/x86/mm/init.c

   1 #include <linux/gfp.h>
   2 #include <linux/initrd.h>
   3 #include <linux/ioport.h>
   4 #include <linux/swap.h>
   5 #include <linux/memblock.h>
   6 #include <linux/bootmem.h>      /* for max_low_pfn */
   7
   8 #include <asm/cacheflush.h>
   9 #include <asm/e820.h>
  10 #include <asm/init.h>
  11 #include <asm/page.h>
  12 #include <asm/page_types.h>
  13 #include <asm/sections.h>
  14 #include <asm/setup.h>
  15 #include <asm/tlbflush.h>
  16 #include <asm/tlb.h>
  17 #include <asm/proto.h>
  18 #include <asm/dma.h>            /* for MAX_DMA_PFN */
  19 #include <asm/microcode.h>
  20
  21 /*
  22  * We need to define the tracepoints somewhere, and tlb.c
  23  * is only compied when SMP=y.
  24  */
  25 #define CREATE_TRACE_POINTS
  26 #include <trace/events/tlb.h>
  27
  28 #include "mm_internal.h"
  29
  30 /*
  31  * Tables translating between page_cache_type_t and pte encoding.
  32  * Minimal supported modes are defined statically, modified if more supported
  33  * cache modes are available.
  34  * Index into __cachemode2pte_tbl is the cachemode.
  35  * Index into __pte2cachemode_tbl are the caching attribute bits of the pte
  36  * (_PAGE_PWT, _PAGE_PCD, _PAGE_PAT) at index bit positions 0, 1, 2.
  37  */
  38 uint16_t __cachemode2pte_tbl[_PAGE_CACHE_MODE_NUM] = {
  39         [_PAGE_CACHE_MODE_WB]           = 0,
  40         [_PAGE_CACHE_MODE_WC]           = _PAGE_PWT,
  41         [_PAGE_CACHE_MODE_UC_MINUS]     = _PAGE_PCD,
  42         [_PAGE_CACHE_MODE_UC]           = _PAGE_PCD | _PAGE_PWT,
  43         [_PAGE_CACHE_MODE_WT]           = _PAGE_PCD,
  44         [_PAGE_CACHE_MODE_WP]           = _PAGE_PCD,
  45 };
  46 EXPORT_SYMBOL(__cachemode2pte_tbl);
  47 uint8_t __pte2cachemode_tbl[8] = {
  48         [__pte2cm_idx(0)] = _PAGE_CACHE_MODE_WB,
  49         [__pte2cm_idx(_PAGE_PWT)] = _PAGE_CACHE_MODE_WC,
  50         [__pte2cm_idx(_PAGE_PCD)] = _PAGE_CACHE_MODE_UC_MINUS,
  51         [__pte2cm_idx(_PAGE_PWT | _PAGE_PCD)] = _PAGE_CACHE_MODE_UC,
  52         [__pte2cm_idx(_PAGE_PAT)] = _PAGE_CACHE_MODE_WB,
  53         [__pte2cm_idx(_PAGE_PWT | _PAGE_PAT)] = _PAGE_CACHE_MODE_WC,
  54         [__pte2cm_idx(_PAGE_PCD | _PAGE_PAT)] = _PAGE_CACHE_MODE_UC_MINUS,
  55         [__pte2cm_idx(_PAGE_PWT | _PAGE_PCD | _PAGE_PAT)] = _PAGE_CACHE_MODE_UC,
  56 };
  57 EXPORT_SYMBOL(__pte2cachemode_tbl);
  58
  59 static unsigned long __initdata pgt_buf_start;
  60 static unsigned long __initdata pgt_buf_end;
  61 static unsigned long __initdata pgt_buf_top;
  62
  63 static unsigned long min_pfn_mapped;
  64
  65 static bool __initdata can_use_brk_pgt = true;
  66
  67 /*
  68  * Pages returned are already directly mapped.
  69  *
  70  * Changing that is likely to break Xen, see commit:
  71  *
  72  *    279b706 x86,xen: introduce x86_init.mapping.pagetable_reserve
  73  *
  74  * for detailed information.
  75  */
  76 __ref void *alloc_low_pages(unsigned int num)
  77 {
  78         unsigned long pfn;
  79         int i;
  80
  81         if (after_bootmem) {
  82                 unsigned int order;
  83
  84                 order = get_order((unsigned long)num << PAGE_SHIFT);
  85                 return (void *)__get_free_pages(GFP_ATOMIC | __GFP_NOTRACK |
  86                                                 __GFP_ZERO, order);
  87         }
  88
  89         if ((pgt_buf_end + num) > pgt_buf_top || !can_use_brk_pgt) {
  90                 unsigned long ret;
  91                 if (min_pfn_mapped >= max_pfn_mapped)
  92                         panic("alloc_low_pages: ran out of memory");
  93                 ret = memblock_find_in_range(min_pfn_mapped << PAGE_SHIFT,
  94                                         max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT,
  95                                         PAGE_SIZE * num , PAGE_SIZE);
  96                 if (!ret)
  97                         panic("alloc_low_pages: can not alloc memory");
  98                 memblock_reserve(ret, PAGE_SIZE * num);
  99                 pfn = ret >> PAGE_SHIFT;
 100         } else {
 101                 pfn = pgt_buf_end;
 102                 pgt_buf_end += num;
 103                 printk(KERN_DEBUG "BRK [%#010lx, %#010lx] PGTABLE\n",
 104                         pfn << PAGE_SHIFT, (pgt_buf_end << PAGE_SHIFT) - 1);
 105         }
 106
 107         for (i = 0; i < num; i++) {
 108                 void *adr;
 109
 110                 adr = __va((pfn + i) << PAGE_SHIFT);
 111                 clear_page(adr);
 112         }
 113
 114         return __va(pfn << PAGE_SHIFT);
 115 }
 116
 117 /* need 3 4k for initial PMD_SIZE,  3 4k for 0-ISA_END_ADDRESS */
 118 #define INIT_PGT_BUF_SIZE       (6 * PAGE_SIZE)
 119 RESERVE_BRK(early_pgt_alloc, INIT_PGT_BUF_SIZE);
 120 void  __init early_alloc_pgt_buf(void)
 121 {
 122         unsigned long tables = INIT_PGT_BUF_SIZE;
 123         phys_addr_t base;
 124
 125         base = __pa(extend_brk(tables, PAGE_SIZE));
 126
 127         pgt_buf_start = base >> PAGE_SHIFT;
 128         pgt_buf_end = pgt_buf_start;
 129         pgt_buf_top = pgt_buf_start + (tables >> PAGE_SHIFT);
 130 }
 131
 132 int after_bootmem;
 133
 134 int direct_gbpages
 135 #ifdef CONFIG_DIRECT_GBPAGES
 136                                 = 1
 137 #endif
 138 ;
 139
 140 static void __init init_gbpages(void)
 141 {
 142 #ifdef CONFIG_X86_64
 143         if (direct_gbpages && cpu_has_gbpages)
 144                 printk(KERN_INFO "Using GB pages for direct mapping\n");
 145         else
 146                 direct_gbpages = 0;
 147 #endif
 148 }
 149
 150 struct map_range {
 151         unsigned long start;
 152         unsigned long end;
 153         unsigned page_size_mask;
 154 };
 155
 156 static int page_size_mask;
 157
 158 static void __init probe_page_size_mask(void)
 159 {
 160         init_gbpages();
 161
 162 #if !defined(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC) && !defined(CONFIG_KMEMCHECK)
 163         /*
 164          * For CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC, identity mapping will use small pages.
 165          * This will simplify cpa(), which otherwise needs to support splitting
 166          * large pages into small in interrupt context, etc.
 167          */
 168         if (direct_gbpages)
 169                 page_size_mask |= 1 << PG_LEVEL_1G;
 170         if (cpu_has_pse)
 171                 page_size_mask |= 1 << PG_LEVEL_2M;
 172 #endif
 173
 174         /* Enable PSE if available */
 175         if (cpu_has_pse)
 176                 cr4_set_bits_and_update_boot(X86_CR4_PSE);
 177
 178         /* Enable PGE if available */
 179         if (cpu_has_pge) {
 180                 cr4_set_bits_and_update_boot(X86_CR4_PGE);
 181                 __supported_pte_mask |= _PAGE_GLOBAL;
 182         }
 183 }
 184
 185 #ifdef CONFIG_X86_32
 186 #define NR_RANGE_MR 3
 187 #else /* CONFIG_X86_64 */
 188 #define NR_RANGE_MR 5
 189 #endif
 190
 191 static int __meminit save_mr(struct map_range *mr, int nr_range,
 192                              unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
 193                              unsigned long page_size_mask)
 194 {
 195         if (start_pfn < end_pfn) {
 196                 if (nr_range >= NR_RANGE_MR)
 197                         panic("run out of range for init_memory_mapping\n");
 198                 mr[nr_range].start = start_pfn<<PAGE_SHIFT;
 199                 mr[nr_range].end   = end_pfn<<PAGE_SHIFT;
 200                 mr[nr_range].page_size_mask = page_size_mask;
 201                 nr_range++;
 202         }
 203
 204         return nr_range;
 205 }
 206
 207 /*
 208  * adjust the page_size_mask for small range to go with
 209  *      big page size instead small one if nearby are ram too.
 210  */
 211 static void __init_refok adjust_range_page_size_mask(struct map_range *mr,
 212                                                          int nr_range)
 213 {
 214         int i;
 215
 216         for (i = 0; i < nr_range; i++) {
 217                 if ((page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M)) &&
 218                     !(mr[i].page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M))) {
 219                         unsigned long start = round_down(mr[i].start, PMD_SIZE);
 220                         unsigned long end = round_up(mr[i].end, PMD_SIZE);
 221
 222 #ifdef CONFIG_X86_32
 223                         if ((end >> PAGE_SHIFT) > max_low_pfn)
 224                                 continue;
 225 #endif
 226
 227                         if (memblock_is_region_memory(start, end - start))
 228                                 mr[i].page_size_mask |= 1<<PG_LEVEL_2M;
 229                 }
 230                 if ((page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_1G)) &&
 231                     !(mr[i].page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_1G))) {
 232                         unsigned long start = round_down(mr[i].start, PUD_SIZE);
 233                         unsigned long end = round_up(mr[i].end, PUD_SIZE);
 234
 235                         if (memblock_is_region_memory(start, end - start))
 236                                 mr[i].page_size_mask |= 1<<PG_LEVEL_1G;
 237                 }
 238         }
 239 }
 240
 241 static int __meminit split_mem_range(struct map_range *mr, int nr_range,
 242                                      unsigned long start,
 243                                      unsigned long end)
 244 {
 245         unsigned long start_pfn, end_pfn, limit_pfn;
 246         unsigned long pfn;
 247         int i;
 248
 249         limit_pfn = PFN_DOWN(end);
 250
 251         /* head if not big page alignment ? */
 252         pfn = start_pfn = PFN_DOWN(start);
 253 #ifdef CONFIG_X86_32
 254         /*
 255          * Don't use a large page for the first 2/4MB of memory
 256          * because there are often fixed size MTRRs in there
 257          * and overlapping MTRRs into large pages can cause
 258          * slowdowns.
 259          */
 260         if (pfn == 0)
 261                 end_pfn = PFN_DOWN(PMD_SIZE);
 262         else
 263                 end_pfn = round_up(pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE));
 264 #else /* CONFIG_X86_64 */
 265         end_pfn = round_up(pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE));
 266 #endif
 267         if (end_pfn > limit_pfn)
 268                 end_pfn = limit_pfn;
 269         if (start_pfn < end_pfn) {
 270                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn, 0);
 271                 pfn = end_pfn;
 272         }
 273
 274         /* big page (2M) range */
 275         start_pfn = round_up(pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE));
 276 #ifdef CONFIG_X86_32
 277         end_pfn = round_down(limit_pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE));
 278 #else /* CONFIG_X86_64 */
 279         end_pfn = round_up(pfn, PFN_DOWN(PUD_SIZE));
 280         if (end_pfn > round_down(limit_pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE)))
 281                 end_pfn = round_down(limit_pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE));
 282 #endif
 283
 284         if (start_pfn < end_pfn) {
 285                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn,
 286                                 page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M));
 287                 pfn = end_pfn;
 288         }
 289
 290 #ifdef CONFIG_X86_64
 291         /* big page (1G) range */
 292         start_pfn = round_up(pfn, PFN_DOWN(PUD_SIZE));
 293         end_pfn = round_down(limit_pfn, PFN_DOWN(PUD_SIZE));
 294         if (start_pfn < end_pfn) {
 295                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn,
 296                                 page_size_mask &
 297                                  ((1<<PG_LEVEL_2M)|(1<<PG_LEVEL_1G)));
 298                 pfn = end_pfn;
 299         }
 300
 301         /* tail is not big page (1G) alignment */
 302         start_pfn = round_up(pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE));
 303         end_pfn = round_down(limit_pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE));
 304         if (start_pfn < end_pfn) {
 305                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn,
 306                                 page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M));
 307                 pfn = end_pfn;
 308         }
 309 #endif
 310
 311         /* tail is not big page (2M) alignment */
 312         start_pfn = pfn;
 313         end_pfn = limit_pfn;
 314         nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn, 0);
 315
 316         if (!after_bootmem)
 317                 adjust_range_page_size_mask(mr, nr_range);
 318
 319         /* try to merge same page size and continuous */
 320         for (i = 0; nr_range > 1 && i < nr_range - 1; i++) {
 321                 unsigned long old_start;
 322                 if (mr[i].end != mr[i+1].start ||
 323                     mr[i].page_size_mask != mr[i+1].page_size_mask)
 324                         continue;
 325                 /* move it */
 326                 old_start = mr[i].start;
 327                 memmove(&mr[i], &mr[i+1],
 328                         (nr_range - 1 - i) * sizeof(struct map_range));
 329                 mr[i--].start = old_start;
 330                 nr_range--;
 331         }
 332
 333         for (i = 0; i < nr_range; i++)
 334                 printk(KERN_DEBUG " [mem %#010lx-%#010lx] page %s\n",
 335                                 mr[i].start, mr[i].end - 1,
 336                         (mr[i].page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_1G))?"1G":(
 337                          (mr[i].page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M))?"2M":"4k"));
 338
 339         return nr_range;
 340 }
 341
 342 struct range pfn_mapped[E820_X_MAX];
 343 int nr_pfn_mapped;
 344
 345 static void add_pfn_range_mapped(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
 346 {
 347         nr_pfn_mapped = add_range_with_merge(pfn_mapped, E820_X_MAX,
 348                                              nr_pfn_mapped, start_pfn, end_pfn);
 349         nr_pfn_mapped = clean_sort_range(pfn_mapped, E820_X_MAX);
 350
 351         max_pfn_mapped = max(max_pfn_mapped, end_pfn);
 352
 353         if (start_pfn < (1UL<<(32-PAGE_SHIFT)))
 354                 max_low_pfn_mapped = max(max_low_pfn_mapped,
 355                                          min(end_pfn, 1UL<<(32-PAGE_SHIFT)));
 356 }
 357
 358 bool pfn_range_is_mapped(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
 359 {
 360         int i;
 361
 362         for (i = 0; i < nr_pfn_mapped; i++)
 363                 if ((start_pfn >= pfn_mapped[i].start) &&
 364                     (end_pfn <= pfn_mapped[i].end))
 365                         return true;
 366
 367         return false;
 368 }
 369
 370 /*
 371  * Setup the direct mapping of the physical memory at PAGE_OFFSET.
 372  * This runs before bootmem is initialized and gets pages directly from
 373  * the physical memory. To access them they are temporarily mapped.
 374  */
 375 unsigned long __init_refok init_memory_mapping(unsigned long start,
 376                                                unsigned long end)
 377 {
 378         struct map_range mr[NR_RANGE_MR];
 379         unsigned long ret = 0;
 380         int nr_range, i;
 381
 382         pr_info("init_memory_mapping: [mem %#010lx-%#010lx]\n",
 383                start, end - 1);
 384
 385         memset(mr, 0, sizeof(mr));
 386         nr_range = split_mem_range(mr, 0, start, end);
 387
 388         for (i = 0; i < nr_range; i++)
 389                 ret = kernel_physical_mapping_init(mr[i].start, mr[i].end,
 390                                                    mr[i].page_size_mask);
 391
 392         add_pfn_range_mapped(start >> PAGE_SHIFT, ret >> PAGE_SHIFT);
 393
 394         return ret >> PAGE_SHIFT;
 395 }
 396
 397 /*
 398  * We need to iterate through the E820 memory map and create direct mappings
 399  * for only E820_RAM and E820_KERN_RESERVED regions. We cannot simply
 400  * create direct mappings for all pfns from [0 to max_low_pfn) and
 401  * [4GB to max_pfn) because of possible memory holes in high addresses
 402  * that cannot be marked as UC by fixed/variable range MTRRs.
 403  * Depending on the alignment of E820 ranges, this may possibly result
 404  * in using smaller size (i.e. 4K instead of 2M or 1G) page tables.
 405  *
 406  * init_mem_mapping() calls init_range_memory_mapping() with big range.
 407  * That range would have hole in the middle or ends, and only ram parts
 408  * will be mapped in init_range_memory_mapping().
 409  */
 410 static unsigned long __init init_range_memory_mapping(
 411                                            unsigned long r_start,
 412                                            unsigned long r_end)
 413 {
 414         unsigned long start_pfn, end_pfn;
 415         unsigned long mapped_ram_size = 0;
 416         int i;
 417
 418         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
 419                 u64 start = clamp_val(PFN_PHYS(start_pfn), r_start, r_end);
 420                 u64 end = clamp_val(PFN_PHYS(end_pfn), r_start, r_end);
 421                 if (start >= end)
 422                         continue;
 423
 424                 /*
 425                  * if it is overlapping with brk pgt, we need to
 426                  * alloc pgt buf from memblock instead.
 427                  */
 428                 can_use_brk_pgt = max(start, (u64)pgt_buf_end<<PAGE_SHIFT) >=
 429                                     min(end, (u64)pgt_buf_top<<PAGE_SHIFT);
 430                 init_memory_mapping(start, end);
 431                 mapped_ram_size += end - start;
 432                 can_use_brk_pgt = true;
 433         }
 434
 435         return mapped_ram_size;
 436 }
 437
 438 static unsigned long __init get_new_step_size(unsigned long step_size)
 439 {
 440         /*
 441          * Initial mapped size is PMD_SIZE (2M).
 442          * We can not set step_size to be PUD_SIZE (1G) yet.
 443          * In worse case, when we cross the 1G boundary, and
 444          * PG_LEVEL_2M is not set, we will need 1+1+512 pages (2M + 8k)
 445          * to map 1G range with PTE. Hence we use one less than the
 446          * difference of page table level shifts.
 447          *
 448          * Don't need to worry about overflow in the top-down case, on 32bit,
 449          * when step_size is 0, round_down() returns 0 for start, and that
 450          * turns it into 0x100000000ULL.
 451          * In the bottom-up case, round_up(x, 0) returns 0 though too, which
 452          * needs to be taken into consideration by the code below.
 453          */
 454         return step_size << (PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT - 1);
 455 }
 456
 457 /**
 458  * memory_map_top_down - Map [map_start, map_end) top down
 459  * @map_start: start address of the target memory range
 460  * @map_end: end address of the target memory range
 461  *
 462  * This function will setup direct mapping for memory range
 463  * [map_start, map_end) in top-down. That said, the page tables
 464  * will be allocated at the end of the memory, and we map the
 465  * memory in top-down.
 466  */
 467 static void __init memory_map_top_down(unsigned long map_start,
 468                                        unsigned long map_end)
 469 {
 470         unsigned long real_end, start, last_start;
 471         unsigned long step_size;
 472         unsigned long addr;
 473         unsigned long mapped_ram_size = 0;
 474
 475         /* xen has big range in reserved near end of ram, skip it at first.*/
 476         addr = memblock_find_in_range(map_start, map_end, PMD_SIZE, PMD_SIZE);
 477         real_end = addr + PMD_SIZE;
 478
 479         /* step_size need to be small so pgt_buf from BRK could cover it */
 480         step_size = PMD_SIZE;
 481         max_pfn_mapped = 0; /* will get exact value next */
 482         min_pfn_mapped = real_end >> PAGE_SHIFT;
 483         last_start = start = real_end;
 484
 485         /*
 486          * We start from the top (end of memory) and go to the bottom.
 487          * The memblock_find_in_range() gets us a block of RAM from the
 488          * end of RAM in [min_pfn_mapped, max_pfn_mapped) used as new pages
 489          * for page table.
 490          */
 491         while (last_start > map_start) {
 492                 if (last_start > step_size) {
 493                         start = round_down(last_start - 1, step_size);
 494                         if (start < map_start)
 495                                 start = map_start;
 496                 } else
 497                         start = map_start;
 498                 mapped_ram_size += init_range_memory_mapping(start,
 499                                                         last_start);
 500                 last_start = start;
 501                 min_pfn_mapped = last_start >> PAGE_SHIFT;
 502                 if (mapped_ram_size >= step_size)
 503                         step_size = get_new_step_size(step_size);
 504         }
 505
 506         if (real_end < map_end)
 507                 init_range_memory_mapping(real_end, map_end);
 508 }
 509
 510 /**
 511  * memory_map_bottom_up - Map [map_start, map_end) bottom up
 512  * @map_start: start address of the target memory range
 513  * @map_end: end address of the target memory range
 514  *
 515  * This function will setup direct mapping for memory range
 516  * [map_start, map_end) in bottom-up. Since we have limited the
 517  * bottom-up allocation above the kernel, the page tables will
 518  * be allocated just above the kernel and we map the memory
 519  * in [map_start, map_end) in bottom-up.
 520  */
 521 static void __init memory_map_bottom_up(unsigned long map_start,
 522                                         unsigned long map_end)
 523 {
 524         unsigned long next, start;
 525         unsigned long mapped_ram_size = 0;
 526         /* step_size need to be small so pgt_buf from BRK could cover it */
 527         unsigned long step_size = PMD_SIZE;
 528
 529         start = map_start;
 530         min_pfn_mapped = start >> PAGE_SHIFT;
 531
 532         /*
 533          * We start from the bottom (@map_start) and go to the top (@map_end).
 534          * The memblock_find_in_range() gets us a block of RAM from the
 535          * end of RAM in [min_pfn_mapped, max_pfn_mapped) used as new pages
 536          * for page table.
 537          */
 538         while (start < map_end) {
 539                 if (step_size && map_end - start > step_size) {
 540                         next = round_up(start + 1, step_size);
 541                         if (next > map_end)
 542                                 next = map_end;
 543                 } else {
 544                         next = map_end;
 545                 }
 546
 547                 mapped_ram_size += init_range_memory_mapping(start, next);
 548                 start = next;
 549
 550                 if (mapped_ram_size >= step_size)
 551                         step_size = get_new_step_size(step_size);
 552         }
 553 }
 554
 555 void __init init_mem_mapping(void)
 556 {
 557         unsigned long end;
 558
 559         probe_page_size_mask();
 560
 561 #ifdef CONFIG_X86_64
 562         end = max_pfn << PAGE_SHIFT;
 563 #else
 564         end = max_low_pfn << PAGE_SHIFT;
 565 #endif
 566
 567         /* the ISA range is always mapped regardless of memory holes */
 568         init_memory_mapping(0, ISA_END_ADDRESS);
 569
 570         /*
 571          * If the allocation is in bottom-up direction, we setup direct mapping
 572          * in bottom-up, otherwise we setup direct mapping in top-down.
 573          */
 574         if (memblock_bottom_up()) {
 575                 unsigned long kernel_end = __pa_symbol(_end);
 576
 577                 /*
 578                  * we need two separate calls here. This is because we want to
 579                  * allocate page tables above the kernel. So we first map
 580                  * [kernel_end, end) to make memory above the kernel be mapped
 581                  * as soon as possible. And then use page tables allocated above
 582                  * the kernel to map [ISA_END_ADDRESS, kernel_end).
 583                  */
 584                 memory_map_bottom_up(kernel_end, end);
 585                 memory_map_bottom_up(ISA_END_ADDRESS, kernel_end);
 586         } else {
 587                 memory_map_top_down(ISA_END_ADDRESS, end);
 588         }
 589
 590 #ifdef CONFIG_X86_64
 591         if (max_pfn > max_low_pfn) {
 592                 /* can we preseve max_low_pfn ?*/
 593                 max_low_pfn = max_pfn;
 594         }
 595 #else
 596         early_ioremap_page_table_range_init();
 597 #endif
 598
 599         load_cr3(swapper_pg_dir);
 600         __flush_tlb_all();
 601
 602         early_memtest(0, max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT);
 603 }
 604
 605 /*
 606  * devmem_is_allowed() checks to see if /dev/mem access to a certain address
 607  * is valid. The argument is a physical page number.
 608  *
 609  *
 610  * On x86, access has to be given to the first megabyte of ram because that area
 611  * contains BIOS code and data regions used by X and dosemu and similar apps.
 612  * Access has to be given to non-kernel-ram areas as well, these contain the PCI
 613  * mmio resources as well as potential bios/acpi data regions.
 614  */
 615 int devmem_is_allowed(unsigned long pagenr)
 616 {
 617         if (pagenr < 256)
 618                 return 1;
 619         if (iomem_is_exclusive(pagenr << PAGE_SHIFT))
 620                 return 0;
 621         if (!page_is_ram(pagenr))
 622                 return 1;
 623         return 0;
 624 }
 625
 626 void free_init_pages(char *what, unsigned long begin, unsigned long end)
 627 {
 628         unsigned long begin_aligned, end_aligned;
 629
 630         /* Make sure boundaries are page aligned */
 631         begin_aligned = PAGE_ALIGN(begin);
 632         end_aligned   = end & PAGE_MASK;
 633
 634         if (WARN_ON(begin_aligned != begin || end_aligned != end)) {
 635                 begin = begin_aligned;
 636                 end   = end_aligned;
 637         }
 638
 639         if (begin >= end)
 640                 return;
 641
 642         /*
 643          * If debugging page accesses then do not free this memory but
 644          * mark them not present - any buggy init-section access will
 645          * create a kernel page fault:
 646          */
 647 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
 648         printk(KERN_INFO "debug: unmapping init [mem %#010lx-%#010lx]\n",
 649                 begin, end - 1);
 650         set_memory_np(begin, (end - begin) >> PAGE_SHIFT);
 651 #else
 652         /*
 653          * We just marked the kernel text read only above, now that
 654          * we are going to free part of that, we need to make that
 655          * writeable and non-executable first.
 656          */
 657         set_memory_nx(begin, (end - begin) >> PAGE_SHIFT);
 658         set_memory_rw(begin, (end - begin) >> PAGE_SHIFT);
 659
 660         free_reserved_area((void *)begin, (void *)end, POISON_FREE_INITMEM, what);
 661 #endif
 662 }
 663
 664 void free_initmem(void)
 665 {
 666         free_init_pages("unused kernel",
 667                         (unsigned long)(&__init_begin),
 668                         (unsigned long)(&__init_end));
 669 }
 670
 671 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
 672 void __init free_initrd_mem(unsigned long start, unsigned long end)
 673 {
 674 #ifdef CONFIG_MICROCODE_EARLY
 675         /*
 676          * Remember, initrd memory may contain microcode or other useful things.
 677          * Before we lose initrd mem, we need to find a place to hold them
 678          * now that normal virtual memory is enabled.
 679          */
 680         save_microcode_in_initrd();
 681 #endif
 682
 683         /*
 684          * end could be not aligned, and We can not align that,
 685          * decompresser could be confused by aligned initrd_end
 686          * We already reserve the end partial page before in
 687          *   - i386_start_kernel()
 688          *   - x86_64_start_kernel()
 689          *   - relocate_initrd()
 690          * So here We can do PAGE_ALIGN() safely to get partial page to be freed
 691          */
 692         free_init_pages("initrd", start, PAGE_ALIGN(end));
 693 }
 694 #endif
 695
 696 void __init zone_sizes_init(void)
 697 {
 698         unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES];
 699
 700         memset(max_zone_pfns, 0, sizeof(max_zone_pfns));
 701
 702 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
 703         max_zone_pfns[ZONE_DMA]         = min(MAX_DMA_PFN, max_low_pfn);
 704 #endif
 705 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
 706         max_zone_pfns[ZONE_DMA32]       = min(MAX_DMA32_PFN, max_low_pfn);
 707 #endif
 708         max_zone_pfns[ZONE_NORMAL]      = max_low_pfn;
 709 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 710         max_zone_pfns[ZONE_HIGHMEM]     = max_pfn;
 711 #endif
 712
 713         free_area_init_nodes(max_zone_pfns);
 714 }
 715
 716 DEFINE_PER_CPU_SHARED_ALIGNED(struct tlb_state, cpu_tlbstate) = {
 717 #ifdef CONFIG_SMP
 718         .active_mm = &init_mm,
 719         .state = 0,
 720 #endif
 721         .cr4 = ~0UL,    /* fail hard if we screw up cr4 shadow initialization */
 722 };
 723 EXPORT_SYMBOL_GPL(cpu_tlbstate);
 724
 725 void update_cache_mode_entry(unsigned entry, enum page_cache_mode cache)
 726 {
 727         /* entry 0 MUST be WB (hardwired to speed up translations) */
 728         BUG_ON(!entry && cache != _PAGE_CACHE_MODE_WB);
 729
 730         __cachemode2pte_tbl[cache] = __cm_idx2pte(entry);
 731         __pte2cachemode_tbl[entry] = cache;
 732 }