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 const char *page_size_string(struct map_range *mr)
 242 {
 243         static const char str_1g[] = "1G";
 244         static const char str_2m[] = "2M";
 245         static const char str_4m[] = "4M";
 246         static const char str_4k[] = "4k";
 247
 248         if (mr->page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_1G))
 249                 return str_1g;
 250         /*
 251          * 32-bit without PAE has a 4M large page size.
 252          * PG_LEVEL_2M is misnamed, but we can at least
 253          * print out the right size in the string.
 254          */
 255         if (IS_ENABLED(CONFIG_X86_32) &&
 256             !IS_ENABLED(CONFIG_X86_PAE) &&
 257             mr->page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M))
 258                 return str_4m;
 259
 260         if (mr->page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M))
 261                 return str_2m;
 262
 263         return str_4k;
 264 }
 265
 266 static int __meminit split_mem_range(struct map_range *mr, int nr_range,
 267                                      unsigned long start,
 268                                      unsigned long end)
 269 {
 270         unsigned long start_pfn, end_pfn, limit_pfn;
 271         unsigned long pfn;
 272         int i;
 273
 274         limit_pfn = PFN_DOWN(end);
 275
 276         /* head if not big page alignment ? */
 277         pfn = start_pfn = PFN_DOWN(start);
 278 #ifdef CONFIG_X86_32
 279         /*
 280          * Don't use a large page for the first 2/4MB of memory
 281          * because there are often fixed size MTRRs in there
 282          * and overlapping MTRRs into large pages can cause
 283          * slowdowns.
 284          */
 285         if (pfn == 0)
 286                 end_pfn = PFN_DOWN(PMD_SIZE);
 287         else
 288                 end_pfn = round_up(pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE));
 289 #else /* CONFIG_X86_64 */
 290         end_pfn = round_up(pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE));
 291 #endif
 292         if (end_pfn > limit_pfn)
 293                 end_pfn = limit_pfn;
 294         if (start_pfn < end_pfn) {
 295                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn, 0);
 296                 pfn = end_pfn;
 297         }
 298
 299         /* big page (2M) range */
 300         start_pfn = round_up(pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE));
 301 #ifdef CONFIG_X86_32
 302         end_pfn = round_down(limit_pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE));
 303 #else /* CONFIG_X86_64 */
 304         end_pfn = round_up(pfn, PFN_DOWN(PUD_SIZE));
 305         if (end_pfn > round_down(limit_pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE)))
 306                 end_pfn = round_down(limit_pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE));
 307 #endif
 308
 309         if (start_pfn < end_pfn) {
 310                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn,
 311                                 page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M));
 312                 pfn = end_pfn;
 313         }
 314
 315 #ifdef CONFIG_X86_64
 316         /* big page (1G) range */
 317         start_pfn = round_up(pfn, PFN_DOWN(PUD_SIZE));
 318         end_pfn = round_down(limit_pfn, PFN_DOWN(PUD_SIZE));
 319         if (start_pfn < end_pfn) {
 320                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn,
 321                                 page_size_mask &
 322                                  ((1<<PG_LEVEL_2M)|(1<<PG_LEVEL_1G)));
 323                 pfn = end_pfn;
 324         }
 325
 326         /* tail is not big page (1G) alignment */
 327         start_pfn = round_up(pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE));
 328         end_pfn = round_down(limit_pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE));
 329         if (start_pfn < end_pfn) {
 330                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn,
 331                                 page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M));
 332                 pfn = end_pfn;
 333         }
 334 #endif
 335
 336         /* tail is not big page (2M) alignment */
 337         start_pfn = pfn;
 338         end_pfn = limit_pfn;
 339         nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn, 0);
 340
 341         if (!after_bootmem)
 342                 adjust_range_page_size_mask(mr, nr_range);
 343
 344         /* try to merge same page size and continuous */
 345         for (i = 0; nr_range > 1 && i < nr_range - 1; i++) {
 346                 unsigned long old_start;
 347                 if (mr[i].end != mr[i+1].start ||
 348                     mr[i].page_size_mask != mr[i+1].page_size_mask)
 349                         continue;
 350                 /* move it */
 351                 old_start = mr[i].start;
 352                 memmove(&mr[i], &mr[i+1],
 353                         (nr_range - 1 - i) * sizeof(struct map_range));
 354                 mr[i--].start = old_start;
 355                 nr_range--;
 356         }
 357
 358         for (i = 0; i < nr_range; i++)
 359                 printk(KERN_DEBUG " [mem %#010lx-%#010lx] page %s\n",
 360                                 mr[i].start, mr[i].end - 1,
 361                                 page_size_string(&mr[i]));
 362
 363         return nr_range;
 364 }
 365
 366 struct range pfn_mapped[E820_X_MAX];
 367 int nr_pfn_mapped;
 368
 369 static void add_pfn_range_mapped(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
 370 {
 371         nr_pfn_mapped = add_range_with_merge(pfn_mapped, E820_X_MAX,
 372                                              nr_pfn_mapped, start_pfn, end_pfn);
 373         nr_pfn_mapped = clean_sort_range(pfn_mapped, E820_X_MAX);
 374
 375         max_pfn_mapped = max(max_pfn_mapped, end_pfn);
 376
 377         if (start_pfn < (1UL<<(32-PAGE_SHIFT)))
 378                 max_low_pfn_mapped = max(max_low_pfn_mapped,
 379                                          min(end_pfn, 1UL<<(32-PAGE_SHIFT)));
 380 }
 381
 382 bool pfn_range_is_mapped(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
 383 {
 384         int i;
 385
 386         for (i = 0; i < nr_pfn_mapped; i++)
 387                 if ((start_pfn >= pfn_mapped[i].start) &&
 388                     (end_pfn <= pfn_mapped[i].end))
 389                         return true;
 390
 391         return false;
 392 }
 393
 394 /*
 395  * Setup the direct mapping of the physical memory at PAGE_OFFSET.
 396  * This runs before bootmem is initialized and gets pages directly from
 397  * the physical memory. To access them they are temporarily mapped.
 398  */
 399 unsigned long __init_refok init_memory_mapping(unsigned long start,
 400                                                unsigned long end)
 401 {
 402         struct map_range mr[NR_RANGE_MR];
 403         unsigned long ret = 0;
 404         int nr_range, i;
 405
 406         pr_info("init_memory_mapping: [mem %#010lx-%#010lx]\n",
 407                start, end - 1);
 408
 409         memset(mr, 0, sizeof(mr));
 410         nr_range = split_mem_range(mr, 0, start, end);
 411
 412         for (i = 0; i < nr_range; i++)
 413                 ret = kernel_physical_mapping_init(mr[i].start, mr[i].end,
 414                                                    mr[i].page_size_mask);
 415
 416         add_pfn_range_mapped(start >> PAGE_SHIFT, ret >> PAGE_SHIFT);
 417
 418         return ret >> PAGE_SHIFT;
 419 }
 420
 421 /*
 422  * We need to iterate through the E820 memory map and create direct mappings
 423  * for only E820_RAM and E820_KERN_RESERVED regions. We cannot simply
 424  * create direct mappings for all pfns from [0 to max_low_pfn) and
 425  * [4GB to max_pfn) because of possible memory holes in high addresses
 426  * that cannot be marked as UC by fixed/variable range MTRRs.
 427  * Depending on the alignment of E820 ranges, this may possibly result
 428  * in using smaller size (i.e. 4K instead of 2M or 1G) page tables.
 429  *
 430  * init_mem_mapping() calls init_range_memory_mapping() with big range.
 431  * That range would have hole in the middle or ends, and only ram parts
 432  * will be mapped in init_range_memory_mapping().
 433  */
 434 static unsigned long __init init_range_memory_mapping(
 435                                            unsigned long r_start,
 436                                            unsigned long r_end)
 437 {
 438         unsigned long start_pfn, end_pfn;
 439         unsigned long mapped_ram_size = 0;
 440         int i;
 441
 442         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
 443                 u64 start = clamp_val(PFN_PHYS(start_pfn), r_start, r_end);
 444                 u64 end = clamp_val(PFN_PHYS(end_pfn), r_start, r_end);
 445                 if (start >= end)
 446                         continue;
 447
 448                 /*
 449                  * if it is overlapping with brk pgt, we need to
 450                  * alloc pgt buf from memblock instead.
 451                  */
 452                 can_use_brk_pgt = max(start, (u64)pgt_buf_end<<PAGE_SHIFT) >=
 453                                     min(end, (u64)pgt_buf_top<<PAGE_SHIFT);
 454                 init_memory_mapping(start, end);
 455                 mapped_ram_size += end - start;
 456                 can_use_brk_pgt = true;
 457         }
 458
 459         return mapped_ram_size;
 460 }
 461
 462 static unsigned long __init get_new_step_size(unsigned long step_size)
 463 {
 464         /*
 465          * Initial mapped size is PMD_SIZE (2M).
 466          * We can not set step_size to be PUD_SIZE (1G) yet.
 467          * In worse case, when we cross the 1G boundary, and
 468          * PG_LEVEL_2M is not set, we will need 1+1+512 pages (2M + 8k)
 469          * to map 1G range with PTE. Hence we use one less than the
 470          * difference of page table level shifts.
 471          *
 472          * Don't need to worry about overflow in the top-down case, on 32bit,
 473          * when step_size is 0, round_down() returns 0 for start, and that
 474          * turns it into 0x100000000ULL.
 475          * In the bottom-up case, round_up(x, 0) returns 0 though too, which
 476          * needs to be taken into consideration by the code below.
 477          */
 478         return step_size << (PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT - 1);
 479 }
 480
 481 /**
 482  * memory_map_top_down - Map [map_start, map_end) top down
 483  * @map_start: start address of the target memory range
 484  * @map_end: end address of the target memory range
 485  *
 486  * This function will setup direct mapping for memory range
 487  * [map_start, map_end) in top-down. That said, the page tables
 488  * will be allocated at the end of the memory, and we map the
 489  * memory in top-down.
 490  */
 491 static void __init memory_map_top_down(unsigned long map_start,
 492                                        unsigned long map_end)
 493 {
 494         unsigned long real_end, start, last_start;
 495         unsigned long step_size;
 496         unsigned long addr;
 497         unsigned long mapped_ram_size = 0;
 498
 499         /* xen has big range in reserved near end of ram, skip it at first.*/
 500         addr = memblock_find_in_range(map_start, map_end, PMD_SIZE, PMD_SIZE);
 501         real_end = addr + PMD_SIZE;
 502
 503         /* step_size need to be small so pgt_buf from BRK could cover it */
 504         step_size = PMD_SIZE;
 505         max_pfn_mapped = 0; /* will get exact value next */
 506         min_pfn_mapped = real_end >> PAGE_SHIFT;
 507         last_start = start = real_end;
 508
 509         /*
 510          * We start from the top (end of memory) and go to the bottom.
 511          * The memblock_find_in_range() gets us a block of RAM from the
 512          * end of RAM in [min_pfn_mapped, max_pfn_mapped) used as new pages
 513          * for page table.
 514          */
 515         while (last_start > map_start) {
 516                 if (last_start > step_size) {
 517                         start = round_down(last_start - 1, step_size);
 518                         if (start < map_start)
 519                                 start = map_start;
 520                 } else
 521                         start = map_start;
 522                 mapped_ram_size += init_range_memory_mapping(start,
 523                                                         last_start);
 524                 last_start = start;
 525                 min_pfn_mapped = last_start >> PAGE_SHIFT;
 526                 if (mapped_ram_size >= step_size)
 527                         step_size = get_new_step_size(step_size);
 528         }
 529
 530         if (real_end < map_end)
 531                 init_range_memory_mapping(real_end, map_end);
 532 }
 533
 534 /**
 535  * memory_map_bottom_up - Map [map_start, map_end) bottom up
 536  * @map_start: start address of the target memory range
 537  * @map_end: end address of the target memory range
 538  *
 539  * This function will setup direct mapping for memory range
 540  * [map_start, map_end) in bottom-up. Since we have limited the
 541  * bottom-up allocation above the kernel, the page tables will
 542  * be allocated just above the kernel and we map the memory
 543  * in [map_start, map_end) in bottom-up.
 544  */
 545 static void __init memory_map_bottom_up(unsigned long map_start,
 546                                         unsigned long map_end)
 547 {
 548         unsigned long next, start;
 549         unsigned long mapped_ram_size = 0;
 550         /* step_size need to be small so pgt_buf from BRK could cover it */
 551         unsigned long step_size = PMD_SIZE;
 552
 553         start = map_start;
 554         min_pfn_mapped = start >> PAGE_SHIFT;
 555
 556         /*
 557          * We start from the bottom (@map_start) and go to the top (@map_end).
 558          * The memblock_find_in_range() gets us a block of RAM from the
 559          * end of RAM in [min_pfn_mapped, max_pfn_mapped) used as new pages
 560          * for page table.
 561          */
 562         while (start < map_end) {
 563                 if (step_size && map_end - start > step_size) {
 564                         next = round_up(start + 1, step_size);
 565                         if (next > map_end)
 566                                 next = map_end;
 567                 } else {
 568                         next = map_end;
 569                 }
 570
 571                 mapped_ram_size += init_range_memory_mapping(start, next);
 572                 start = next;
 573
 574                 if (mapped_ram_size >= step_size)
 575                         step_size = get_new_step_size(step_size);
 576         }
 577 }
 578
 579 void __init init_mem_mapping(void)
 580 {
 581         unsigned long end;
 582
 583         probe_page_size_mask();
 584
 585 #ifdef CONFIG_X86_64
 586         end = max_pfn << PAGE_SHIFT;
 587 #else
 588         end = max_low_pfn << PAGE_SHIFT;
 589 #endif
 590
 591         /* the ISA range is always mapped regardless of memory holes */
 592         init_memory_mapping(0, ISA_END_ADDRESS);
 593
 594         /*
 595          * If the allocation is in bottom-up direction, we setup direct mapping
 596          * in bottom-up, otherwise we setup direct mapping in top-down.
 597          */
 598         if (memblock_bottom_up()) {
 599                 unsigned long kernel_end = __pa_symbol(_end);
 600
 601                 /*
 602                  * we need two separate calls here. This is because we want to
 603                  * allocate page tables above the kernel. So we first map
 604                  * [kernel_end, end) to make memory above the kernel be mapped
 605                  * as soon as possible. And then use page tables allocated above
 606                  * the kernel to map [ISA_END_ADDRESS, kernel_end).
 607                  */
 608                 memory_map_bottom_up(kernel_end, end);
 609                 memory_map_bottom_up(ISA_END_ADDRESS, kernel_end);
 610         } else {
 611                 memory_map_top_down(ISA_END_ADDRESS, end);
 612         }
 613
 614 #ifdef CONFIG_X86_64
 615         if (max_pfn > max_low_pfn) {
 616                 /* can we preseve max_low_pfn ?*/
 617                 max_low_pfn = max_pfn;
 618         }
 619 #else
 620         early_ioremap_page_table_range_init();
 621 #endif
 622
 623         load_cr3(swapper_pg_dir);
 624         __flush_tlb_all();
 625
 626         early_memtest(0, max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT);
 627 }
 628
 629 /*
 630  * devmem_is_allowed() checks to see if /dev/mem access to a certain address
 631  * is valid. The argument is a physical page number.
 632  *
 633  *
 634  * On x86, access has to be given to the first megabyte of ram because that area
 635  * contains BIOS code and data regions used by X and dosemu and similar apps.
 636  * Access has to be given to non-kernel-ram areas as well, these contain the PCI
 637  * mmio resources as well as potential bios/acpi data regions.
 638  */
 639 int devmem_is_allowed(unsigned long pagenr)
 640 {
 641         if (pagenr < 256)
 642                 return 1;
 643         if (iomem_is_exclusive(pagenr << PAGE_SHIFT))
 644                 return 0;
 645         if (!page_is_ram(pagenr))
 646                 return 1;
 647         return 0;
 648 }
 649
 650 void free_init_pages(char *what, unsigned long begin, unsigned long end)
 651 {
 652         unsigned long begin_aligned, end_aligned;
 653
 654         /* Make sure boundaries are page aligned */
 655         begin_aligned = PAGE_ALIGN(begin);
 656         end_aligned   = end & PAGE_MASK;
 657
 658         if (WARN_ON(begin_aligned != begin || end_aligned != end)) {
 659                 begin = begin_aligned;
 660                 end   = end_aligned;
 661         }
 662
 663         if (begin >= end)
 664                 return;
 665
 666         /*
 667          * If debugging page accesses then do not free this memory but
 668          * mark them not present - any buggy init-section access will
 669          * create a kernel page fault:
 670          */
 671 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
 672         printk(KERN_INFO "debug: unmapping init [mem %#010lx-%#010lx]\n",
 673                 begin, end - 1);
 674         set_memory_np(begin, (end - begin) >> PAGE_SHIFT);
 675 #else
 676         /*
 677          * We just marked the kernel text read only above, now that
 678          * we are going to free part of that, we need to make that
 679          * writeable and non-executable first.
 680          */
 681         set_memory_nx(begin, (end - begin) >> PAGE_SHIFT);
 682         set_memory_rw(begin, (end - begin) >> PAGE_SHIFT);
 683
 684         free_reserved_area((void *)begin, (void *)end, POISON_FREE_INITMEM, what);
 685 #endif
 686 }
 687
 688 void free_initmem(void)
 689 {
 690         free_init_pages("unused kernel",
 691                         (unsigned long)(&__init_begin),
 692                         (unsigned long)(&__init_end));
 693 }
 694
 695 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
 696 void __init free_initrd_mem(unsigned long start, unsigned long end)
 697 {
 698 #ifdef CONFIG_MICROCODE_EARLY
 699         /*
 700          * Remember, initrd memory may contain microcode or other useful things.
 701          * Before we lose initrd mem, we need to find a place to hold them
 702          * now that normal virtual memory is enabled.
 703          */
 704         save_microcode_in_initrd();
 705 #endif
 706
 707         /*
 708          * end could be not aligned, and We can not align that,
 709          * decompresser could be confused by aligned initrd_end
 710          * We already reserve the end partial page before in
 711          *   - i386_start_kernel()
 712          *   - x86_64_start_kernel()
 713          *   - relocate_initrd()
 714          * So here We can do PAGE_ALIGN() safely to get partial page to be freed
 715          */
 716         free_init_pages("initrd", start, PAGE_ALIGN(end));
 717 }
 718 #endif
 719
 720 void __init zone_sizes_init(void)
 721 {
 722         unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES];
 723
 724         memset(max_zone_pfns, 0, sizeof(max_zone_pfns));
 725
 726 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
 727         max_zone_pfns[ZONE_DMA]         = min(MAX_DMA_PFN, max_low_pfn);
 728 #endif
 729 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
 730         max_zone_pfns[ZONE_DMA32]       = min(MAX_DMA32_PFN, max_low_pfn);
 731 #endif
 732         max_zone_pfns[ZONE_NORMAL]      = max_low_pfn;
 733 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 734         max_zone_pfns[ZONE_HIGHMEM]     = max_pfn;
 735 #endif
 736
 737         free_area_init_nodes(max_zone_pfns);
 738 }
 739
 740 DEFINE_PER_CPU_SHARED_ALIGNED(struct tlb_state, cpu_tlbstate) = {
 741 #ifdef CONFIG_SMP
 742         .active_mm = &init_mm,
 743         .state = 0,
 744 #endif
 745         .cr4 = ~0UL,    /* fail hard if we screw up cr4 shadow initialization */
 746 };
 747 EXPORT_SYMBOL_GPL(cpu_tlbstate);
 748
 749 void update_cache_mode_entry(unsigned entry, enum page_cache_mode cache)
 750 {
 751         /* entry 0 MUST be WB (hardwired to speed up translations) */
 752         BUG_ON(!entry && cache != _PAGE_CACHE_MODE_WB);
 753
 754         __cachemode2pte_tbl[cache] = __cm_idx2pte(entry);
 755         __pte2cachemode_tbl[entry] = cache;
 756 }