arch/x86/mm/ioremap.c

   1 /*
   2  * Re-map IO memory to kernel address space so that we can access it.
   3  * This is needed for high PCI addresses that aren't mapped in the
   4  * 640k-1MB IO memory area on PC's
   5  *
   6  * (C) Copyright 1995 1996 Linus Torvalds
   7  */
   8
   9 #include <linux/bootmem.h>
  10 #include <linux/init.h>
  11 #include <linux/io.h>
  12 #include <linux/module.h>
  13 #include <linux/slab.h>
  14 #include <linux/vmalloc.h>
  15
  16 #include <asm/cacheflush.h>
  17 #include <asm/e820.h>
  18 #include <asm/fixmap.h>
  19 #include <asm/pgtable.h>
  20 #include <asm/tlbflush.h>
  21 #include <asm/pgalloc.h>
  22
  23 enum ioremap_mode {
  24         IOR_MODE_UNCACHED,
  25         IOR_MODE_CACHED,
  26 };
  27
  28 #ifdef CONFIG_X86_64
  29
  30 unsigned long __phys_addr(unsigned long x)
  31 {
  32         if (x >= __START_KERNEL_map)
  33                 return x - __START_KERNEL_map + phys_base;
  34         return x - PAGE_OFFSET;
  35 }
  36 EXPORT_SYMBOL(__phys_addr);
  37
  38 #endif
  39
  40 int page_is_ram(unsigned long pagenr)
  41 {
  42         unsigned long addr, end;
  43         int i;
  44
  45         /*
  46          * A special case is the first 4Kb of memory;
  47          * This is a BIOS owned area, not kernel ram, but generally
  48          * not listed as such in the E820 table.
  49          */
  50         if (pagenr == 0)
  51                 return 0;
  52
  53         /*
  54          * Second special case: Some BIOSen report the PC BIOS
  55          * area (640->1Mb) as ram even though it is not.
  56          */
  57         if (pagenr >= (BIOS_BEGIN >> PAGE_SHIFT) &&
  58                     pagenr < (BIOS_END >> PAGE_SHIFT))
  59                 return 0;
  60
  61         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
  62                 /*
  63                  * Not usable memory:
  64                  */
  65                 if (e820.map[i].type != E820_RAM)
  66                         continue;
  67                 addr = (e820.map[i].addr + PAGE_SIZE-1) >> PAGE_SHIFT;
  68                 end = (e820.map[i].addr + e820.map[i].size) >> PAGE_SHIFT;
  69
  70
  71                 if ((pagenr >= addr) && (pagenr < end))
  72                         return 1;
  73         }
  74         return 0;
  75 }
  76
  77 /*
  78  * Fix up the linear direct mapping of the kernel to avoid cache attribute
  79  * conflicts.
  80  */
  81 static int ioremap_change_attr(unsigned long vaddr, unsigned long size,
  82                                enum ioremap_mode mode)
  83 {
  84         unsigned long nrpages = size >> PAGE_SHIFT;
  85         int err;
  86
  87         switch (mode) {
  88         case IOR_MODE_UNCACHED:
  89         default:
  90                 err = set_memory_uc(vaddr, nrpages);
  91                 break;
  92         case IOR_MODE_CACHED:
  93                 err = set_memory_wb(vaddr, nrpages);
  94                 break;
  95         }
  96
  97         return err;
  98 }
  99
 100 /*
 101  * Remap an arbitrary physical address space into the kernel virtual
 102  * address space. Needed when the kernel wants to access high addresses
 103  * directly.
 104  *
 105  * NOTE! We need to allow non-page-aligned mappings too: we will obviously
 106  * have to convert them into an offset in a page-aligned mapping, but the
 107  * caller shouldn't need to know that small detail.
 108  */
 109 static void __iomem *__ioremap(unsigned long phys_addr, unsigned long size,
 110                                enum ioremap_mode mode)
 111 {
 112         unsigned long pfn, offset, last_addr, vaddr;
 113         struct vm_struct *area;
 114         pgprot_t prot;
 115
 116         /* Don't allow wraparound or zero size */
 117         last_addr = phys_addr + size - 1;
 118         if (!size || last_addr < phys_addr)
 119                 return NULL;
 120
 121         /*
 122          * Don't remap the low PCI/ISA area, it's always mapped..
 123          */
 124         if (phys_addr >= ISA_START_ADDRESS && last_addr < ISA_END_ADDRESS)
 125                 return (__force void __iomem *)phys_to_virt(phys_addr);
 126
 127         /*
 128          * Don't allow anybody to remap normal RAM that we're using..
 129          */
 130         for (pfn = phys_addr >> PAGE_SHIFT; pfn < max_pfn_mapped &&
 131              (pfn << PAGE_SHIFT) < last_addr; pfn++) {
 132                 if (page_is_ram(pfn) && pfn_valid(pfn) &&
 133                     !PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
 134                         return NULL;
 135         }
 136
 137         WARN_ON_ONCE(page_is_ram(pfn));
 138
 139         switch (mode) {
 140         case IOR_MODE_UNCACHED:
 141         default:
 142                 prot = PAGE_KERNEL_NOCACHE;
 143                 break;
 144         case IOR_MODE_CACHED:
 145                 prot = PAGE_KERNEL;
 146                 break;
 147         }
 148
 149         /*
 150          * Mappings have to be page-aligned
 151          */
 152         offset = phys_addr & ~PAGE_MASK;
 153         phys_addr &= PAGE_MASK;
 154         size = PAGE_ALIGN(last_addr+1) - phys_addr;
 155
 156         /*
 157          * Ok, go for it..
 158          */
 159         area = get_vm_area(size, VM_IOREMAP);
 160         if (!area)
 161                 return NULL;
 162         area->phys_addr = phys_addr;
 163         vaddr = (unsigned long) area->addr;
 164         if (ioremap_page_range(vaddr, vaddr + size, phys_addr, prot)) {
 165                 remove_vm_area((void *)(vaddr & PAGE_MASK));
 166                 return NULL;
 167         }
 168
 169         if (ioremap_change_attr(vaddr, size, mode) < 0) {
 170                 vunmap(area->addr);
 171                 return NULL;
 172         }
 173
 174         return (void __iomem *) (vaddr + offset);
 175 }
 176
 177 /**
 178  * ioremap_nocache     -   map bus memory into CPU space
 179  * @offset:    bus address of the memory
 180  * @size:      size of the resource to map
 181  *
 182  * ioremap_nocache performs a platform specific sequence of operations to
 183  * make bus memory CPU accessible via the readb/readw/readl/writeb/
 184  * writew/writel functions and the other mmio helpers. The returned
 185  * address is not guaranteed to be usable directly as a virtual
 186  * address.
 187  *
 188  * This version of ioremap ensures that the memory is marked uncachable
 189  * on the CPU as well as honouring existing caching rules from things like
 190  * the PCI bus. Note that there are other caches and buffers on many
 191  * busses. In particular driver authors should read up on PCI writes
 192  *
 193  * It's useful if some control registers are in such an area and
 194  * write combining or read caching is not desirable:
 195  *
 196  * Must be freed with iounmap.
 197  */
 198 void __iomem *ioremap_nocache(unsigned long phys_addr, unsigned long size)
 199 {
 200         return __ioremap(phys_addr, size, IOR_MODE_UNCACHED);
 201 }
 202 EXPORT_SYMBOL(ioremap_nocache);
 203
 204 void __iomem *ioremap_cache(unsigned long phys_addr, unsigned long size)
 205 {
 206         return __ioremap(phys_addr, size, IOR_MODE_CACHED);
 207 }
 208 EXPORT_SYMBOL(ioremap_cache);
 209
 210 /**
 211  * iounmap - Free a IO remapping
 212  * @addr: virtual address from ioremap_*
 213  *
 214  * Caller must ensure there is only one unmapping for the same pointer.
 215  */
 216 void iounmap(volatile void __iomem *addr)
 217 {
 218         struct vm_struct *p, *o;
 219
 220         if ((void __force *)addr <= high_memory)
 221                 return;
 222
 223         /*
 224          * __ioremap special-cases the PCI/ISA range by not instantiating a
 225          * vm_area and by simply returning an address into the kernel mapping
 226          * of ISA space.   So handle that here.
 227          */
 228         if (addr >= phys_to_virt(ISA_START_ADDRESS) &&
 229             addr < phys_to_virt(ISA_END_ADDRESS))
 230                 return;
 231
 232         addr = (volatile void __iomem *)
 233                 (PAGE_MASK & (unsigned long __force)addr);
 234
 235         /* Use the vm area unlocked, assuming the caller
 236            ensures there isn't another iounmap for the same address
 237            in parallel. Reuse of the virtual address is prevented by
 238            leaving it in the global lists until we're done with it.
 239            cpa takes care of the direct mappings. */
 240         read_lock(&vmlist_lock);
 241         for (p = vmlist; p; p = p->next) {
 242                 if (p->addr == addr)
 243                         break;
 244         }
 245         read_unlock(&vmlist_lock);
 246
 247         if (!p) {
 248                 printk(KERN_ERR "iounmap: bad address %p\n", addr);
 249                 dump_stack();
 250                 return;
 251         }
 252
 253         /* Finally remove it */
 254         o = remove_vm_area((void *)addr);
 255         BUG_ON(p != o || o == NULL);
 256         kfree(p);
 257 }
 258 EXPORT_SYMBOL(iounmap);
 259
 260 #ifdef CONFIG_X86_32
 261
 262 int __initdata early_ioremap_debug;
 263
 264 static int __init early_ioremap_debug_setup(char *str)
 265 {
 266         early_ioremap_debug = 1;
 267
 268         return 0;
 269 }
 270 early_param("early_ioremap_debug", early_ioremap_debug_setup);
 271
 272 static __initdata int after_paging_init;
 273 static __initdata pte_t bm_pte[PAGE_SIZE/sizeof(pte_t)]
 274                                 __attribute__((aligned(PAGE_SIZE)));
 275
 276 static inline pmd_t * __init early_ioremap_pmd(unsigned long addr)
 277 {
 278         /* Don't assume we're using swapper_pg_dir at this point */
 279         pgd_t *base = __va(read_cr3());
 280         pgd_t *pgd = &base[pgd_index(addr)];
 281         pud_t *pud = pud_offset(pgd, addr);
 282         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
 283
 284         return pmd;
 285 }
 286
 287 static inline pte_t * __init early_ioremap_pte(unsigned long addr)
 288 {
 289         return &bm_pte[pte_index(addr)];
 290 }
 291
 292 void __init early_ioremap_init(void)
 293 {
 294         pmd_t *pmd;
 295
 296         if (early_ioremap_debug)
 297                 printk(KERN_INFO "early_ioremap_init()\n");
 298
 299         pmd = early_ioremap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN));
 300         memset(bm_pte, 0, sizeof(bm_pte));
 301         pmd_populate_kernel(&init_mm, pmd, bm_pte);
 302
 303         /*
 304          * The boot-ioremap range spans multiple pmds, for which
 305          * we are not prepared:
 306          */
 307         if (pmd != early_ioremap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_END))) {
 308                 WARN_ON(1);
 309                 printk(KERN_WARNING "pmd %p != %p\n",
 310                        pmd, early_ioremap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_END)));
 311                 printk(KERN_WARNING "fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN): %08lx\n",
 312                         fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN));
 313                 printk(KERN_WARNING "fix_to_virt(FIX_BTMAP_END):   %08lx\n",
 314                         fix_to_virt(FIX_BTMAP_END));
 315
 316                 printk(KERN_WARNING "FIX_BTMAP_END:       %d\n", FIX_BTMAP_END);
 317                 printk(KERN_WARNING "FIX_BTMAP_BEGIN:     %d\n",
 318                        FIX_BTMAP_BEGIN);
 319         }
 320 }
 321
 322 void __init early_ioremap_clear(void)
 323 {
 324         pmd_t *pmd;
 325
 326         if (early_ioremap_debug)
 327                 printk(KERN_INFO "early_ioremap_clear()\n");
 328
 329         pmd = early_ioremap_pmd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN));
 330         pmd_clear(pmd);
 331         paravirt_release_pt(__pa(bm_pte) >> PAGE_SHIFT);
 332         __flush_tlb_all();
 333 }
 334
 335 void __init early_ioremap_reset(void)
 336 {
 337         enum fixed_addresses idx;
 338         unsigned long addr, phys;
 339         pte_t *pte;
 340
 341         after_paging_init = 1;
 342         for (idx = FIX_BTMAP_BEGIN; idx >= FIX_BTMAP_END; idx--) {
 343                 addr = fix_to_virt(idx);
 344                 pte = early_ioremap_pte(addr);
 345                 if (pte_present(*pte)) {
 346                         phys = pte_val(*pte) & PAGE_MASK;
 347                         set_fixmap(idx, phys);
 348                 }
 349         }
 350 }
 351
 352 static void __init __early_set_fixmap(enum fixed_addresses idx,
 353                                    unsigned long phys, pgprot_t flags)
 354 {
 355         unsigned long addr = __fix_to_virt(idx);
 356         pte_t *pte;
 357
 358         if (idx >= __end_of_fixed_addresses) {
 359                 BUG();
 360                 return;
 361         }
 362         pte = early_ioremap_pte(addr);
 363         if (pgprot_val(flags))
 364                 set_pte(pte, pfn_pte(phys >> PAGE_SHIFT, flags));
 365         else
 366                 pte_clear(NULL, addr, pte);
 367         __flush_tlb_one(addr);
 368 }
 369
 370 static inline void __init early_set_fixmap(enum fixed_addresses idx,
 371                                         unsigned long phys)
 372 {
 373         if (after_paging_init)
 374                 set_fixmap(idx, phys);
 375         else
 376                 __early_set_fixmap(idx, phys, PAGE_KERNEL);
 377 }
 378
 379 static inline void __init early_clear_fixmap(enum fixed_addresses idx)
 380 {
 381         if (after_paging_init)
 382                 clear_fixmap(idx);
 383         else
 384                 __early_set_fixmap(idx, 0, __pgprot(0));
 385 }
 386
 387
 388 int __initdata early_ioremap_nested;
 389
 390 static int __init check_early_ioremap_leak(void)
 391 {
 392         if (!early_ioremap_nested)
 393                 return 0;
 394
 395         printk(KERN_WARNING
 396                "Debug warning: early ioremap leak of %d areas detected.\n",
 397                early_ioremap_nested);
 398         printk(KERN_WARNING
 399                "please boot with early_ioremap_debug and report the dmesg.\n");
 400         WARN_ON(1);
 401
 402         return 1;
 403 }
 404 late_initcall(check_early_ioremap_leak);
 405
 406 void __init *early_ioremap(unsigned long phys_addr, unsigned long size)
 407 {
 408         unsigned long offset, last_addr;
 409         unsigned int nrpages, nesting;
 410         enum fixed_addresses idx0, idx;
 411
 412         WARN_ON(system_state != SYSTEM_BOOTING);
 413
 414         nesting = early_ioremap_nested;
 415         if (early_ioremap_debug) {
 416                 printk(KERN_INFO "early_ioremap(%08lx, %08lx) [%d] => ",
 417                        phys_addr, size, nesting);
 418                 dump_stack();
 419         }
 420
 421         /* Don't allow wraparound or zero size */
 422         last_addr = phys_addr + size - 1;
 423         if (!size || last_addr < phys_addr) {
 424                 WARN_ON(1);
 425                 return NULL;
 426         }
 427
 428         if (nesting >= FIX_BTMAPS_NESTING) {
 429                 WARN_ON(1);
 430                 return NULL;
 431         }
 432         early_ioremap_nested++;
 433         /*
 434          * Mappings have to be page-aligned
 435          */
 436         offset = phys_addr & ~PAGE_MASK;
 437         phys_addr &= PAGE_MASK;
 438         size = PAGE_ALIGN(last_addr) - phys_addr;
 439
 440         /*
 441          * Mappings have to fit in the FIX_BTMAP area.
 442          */
 443         nrpages = size >> PAGE_SHIFT;
 444         if (nrpages > NR_FIX_BTMAPS) {
 445                 WARN_ON(1);
 446                 return NULL;
 447         }
 448
 449         /*
 450          * Ok, go for it..
 451          */
 452         idx0 = FIX_BTMAP_BEGIN - NR_FIX_BTMAPS*nesting;
 453         idx = idx0;
 454         while (nrpages > 0) {
 455                 early_set_fixmap(idx, phys_addr);
 456                 phys_addr += PAGE_SIZE;
 457                 --idx;
 458                 --nrpages;
 459         }
 460         if (early_ioremap_debug)
 461                 printk(KERN_CONT "%08lx + %08lx\n", offset, fix_to_virt(idx0));
 462
 463         return (void *) (offset + fix_to_virt(idx0));
 464 }
 465
 466 void __init early_iounmap(void *addr, unsigned long size)
 467 {
 468         unsigned long virt_addr;
 469         unsigned long offset;
 470         unsigned int nrpages;
 471         enum fixed_addresses idx;
 472         unsigned int nesting;
 473
 474         nesting = --early_ioremap_nested;
 475         WARN_ON(nesting < 0);
 476
 477         if (early_ioremap_debug) {
 478                 printk(KERN_INFO "early_iounmap(%p, %08lx) [%d]\n", addr,
 479                        size, nesting);
 480                 dump_stack();
 481         }
 482
 483         virt_addr = (unsigned long)addr;
 484         if (virt_addr < fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN)) {
 485                 WARN_ON(1);
 486                 return;
 487         }
 488         offset = virt_addr & ~PAGE_MASK;
 489         nrpages = PAGE_ALIGN(offset + size - 1) >> PAGE_SHIFT;
 490
 491         idx = FIX_BTMAP_BEGIN - NR_FIX_BTMAPS*nesting;
 492         while (nrpages > 0) {
 493                 early_clear_fixmap(idx);
 494                 --idx;
 495                 --nrpages;
 496         }
 497 }
 498
 499 void __this_fixmap_does_not_exist(void)
 500 {
 501         WARN_ON(1);
 502 }
 503
 504 #endif /* CONFIG_X86_32 */