kernel/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  *
  33  * Minimal supported modes are defined statically, they are modified
  34  * during bootup if more supported cache modes are available.
  35  *
  36  *   Index into __cachemode2pte_tbl[] is the cachemode.
  37  *
  38  *   Index into __pte2cachemode_tbl[] are the caching attribute bits of the pte
  39  *   (_PAGE_PWT, _PAGE_PCD, _PAGE_PAT) at index bit positions 0, 1, 2.
  40  */
  41 uint16_t __cachemode2pte_tbl[_PAGE_CACHE_MODE_NUM] = {
  42         [_PAGE_CACHE_MODE_WB      ]     = 0         | 0        ,
  43         [_PAGE_CACHE_MODE_WC      ]     = _PAGE_PWT | 0        ,
  44         [_PAGE_CACHE_MODE_UC_MINUS]     = 0         | _PAGE_PCD,
  45         [_PAGE_CACHE_MODE_UC      ]     = _PAGE_PWT | _PAGE_PCD,
  46         [_PAGE_CACHE_MODE_WT      ]     = 0         | _PAGE_PCD,
  47         [_PAGE_CACHE_MODE_WP      ]     = 0         | _PAGE_PCD,
  48 };
  49 EXPORT_SYMBOL(__cachemode2pte_tbl);
  50
  51 uint8_t __pte2cachemode_tbl[8] = {
  52         [__pte2cm_idx( 0        | 0         | 0        )] = _PAGE_CACHE_MODE_WB,
  53         [__pte2cm_idx(_PAGE_PWT | 0         | 0        )] = _PAGE_CACHE_MODE_WC,
  54         [__pte2cm_idx( 0        | _PAGE_PCD | 0        )] = _PAGE_CACHE_MODE_UC_MINUS,
  55         [__pte2cm_idx(_PAGE_PWT | _PAGE_PCD | 0        )] = _PAGE_CACHE_MODE_UC,
  56         [__pte2cm_idx( 0        | 0         | _PAGE_PAT)] = _PAGE_CACHE_MODE_WB,
  57         [__pte2cm_idx(_PAGE_PWT | 0         | _PAGE_PAT)] = _PAGE_CACHE_MODE_WC,
  58         [__pte2cm_idx(0         | _PAGE_PCD | _PAGE_PAT)] = _PAGE_CACHE_MODE_UC_MINUS,
  59         [__pte2cm_idx(_PAGE_PWT | _PAGE_PCD | _PAGE_PAT)] = _PAGE_CACHE_MODE_UC,
  60 };
  61 EXPORT_SYMBOL(__pte2cachemode_tbl);
  62
  63 static unsigned long __initdata pgt_buf_start;
  64 static unsigned long __initdata pgt_buf_end;
  65 static unsigned long __initdata pgt_buf_top;
  66
  67 static unsigned long min_pfn_mapped;
  68
  69 static bool __initdata can_use_brk_pgt = true;
  70
  71 /*
  72  * Pages returned are already directly mapped.
  73  *
  74  * Changing that is likely to break Xen, see commit:
  75  *
  76  *    279b706 x86,xen: introduce x86_init.mapping.pagetable_reserve
  77  *
  78  * for detailed information.
  79  */
  80 __ref void *alloc_low_pages(unsigned int num)
  81 {
  82         unsigned long pfn;
  83         int i;
  84
  85         if (after_bootmem) {
  86                 unsigned int order;
  87
  88                 order = get_order((unsigned long)num << PAGE_SHIFT);
  89                 return (void *)__get_free_pages(GFP_ATOMIC | __GFP_NOTRACK |
  90                                                 __GFP_ZERO, order);
  91         }
  92
  93         if ((pgt_buf_end + num) > pgt_buf_top || !can_use_brk_pgt) {
  94                 unsigned long ret;
  95                 if (min_pfn_mapped >= max_pfn_mapped)
  96                         panic("alloc_low_pages: ran out of memory");
  97                 ret = memblock_find_in_range(min_pfn_mapped << PAGE_SHIFT,
  98                                         max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT,
  99                                         PAGE_SIZE * num , PAGE_SIZE);
 100                 if (!ret)
 101                         panic("alloc_low_pages: can not alloc memory");
 102                 memblock_reserve(ret, PAGE_SIZE * num);
 103                 pfn = ret >> PAGE_SHIFT;
 104         } else {
 105                 pfn = pgt_buf_end;
 106                 pgt_buf_end += num;
 107                 printk(KERN_DEBUG "BRK [%#010lx, %#010lx] PGTABLE\n",
 108                         pfn << PAGE_SHIFT, (pgt_buf_end << PAGE_SHIFT) - 1);
 109         }
 110
 111         for (i = 0; i < num; i++) {
 112                 void *adr;
 113
 114                 adr = __va((pfn + i) << PAGE_SHIFT);
 115                 clear_page(adr);
 116         }
 117
 118         return __va(pfn << PAGE_SHIFT);
 119 }
 120
 121 /* need 3 4k for initial PMD_SIZE,  3 4k for 0-ISA_END_ADDRESS */
 122 #define INIT_PGT_BUF_SIZE       (6 * PAGE_SIZE)
 123 RESERVE_BRK(early_pgt_alloc, INIT_PGT_BUF_SIZE);
 124 void  __init early_alloc_pgt_buf(void)
 125 {
 126         unsigned long tables = INIT_PGT_BUF_SIZE;
 127         phys_addr_t base;
 128
 129         base = __pa(extend_brk(tables, PAGE_SIZE));
 130
 131         pgt_buf_start = base >> PAGE_SHIFT;
 132         pgt_buf_end = pgt_buf_start;
 133         pgt_buf_top = pgt_buf_start + (tables >> PAGE_SHIFT);
 134 }
 135
 136 int after_bootmem;
 137
 138 early_param_on_off("gbpages", "nogbpages", direct_gbpages, CONFIG_X86_DIRECT_GBPAGES);
 139
 140 struct map_range {
 141         unsigned long start;
 142         unsigned long end;
 143         unsigned page_size_mask;
 144 };
 145
 146 static int page_size_mask;
 147
 148 static void __init probe_page_size_mask(void)
 149 {
 150 #if !defined(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC) && !defined(CONFIG_KMEMCHECK)
 151         /*
 152          * For CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC, identity mapping will use small pages.
 153          * This will simplify cpa(), which otherwise needs to support splitting
 154          * large pages into small in interrupt context, etc.
 155          */
 156         if (cpu_has_pse)
 157                 page_size_mask |= 1 << PG_LEVEL_2M;
 158 #endif
 159
 160         /* Enable PSE if available */
 161         if (cpu_has_pse)
 162                 cr4_set_bits_and_update_boot(X86_CR4_PSE);
 163
 164         /* Enable PGE if available */
 165         if (cpu_has_pge) {
 166                 cr4_set_bits_and_update_boot(X86_CR4_PGE);
 167                 __supported_pte_mask |= _PAGE_GLOBAL;
 168         } else
 169                 __supported_pte_mask &= ~_PAGE_GLOBAL;
 170
 171         /* Enable 1 GB linear kernel mappings if available: */
 172         if (direct_gbpages && cpu_has_gbpages) {
 173                 printk(KERN_INFO "Using GB pages for direct mapping\n");
 174                 page_size_mask |= 1 << PG_LEVEL_1G;
 175         } else {
 176                 direct_gbpages = 0;
 177         }
 178 }
 179
 180 #ifdef CONFIG_X86_32
 181 #define NR_RANGE_MR 3
 182 #else /* CONFIG_X86_64 */
 183 #define NR_RANGE_MR 5
 184 #endif
 185
 186 static int __meminit save_mr(struct map_range *mr, int nr_range,
 187                              unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
 188                              unsigned long page_size_mask)
 189 {
 190         if (start_pfn < end_pfn) {
 191                 if (nr_range >= NR_RANGE_MR)
 192                         panic("run out of range for init_memory_mapping\n");
 193                 mr[nr_range].start = start_pfn<<PAGE_SHIFT;
 194                 mr[nr_range].end   = end_pfn<<PAGE_SHIFT;
 195                 mr[nr_range].page_size_mask = page_size_mask;
 196                 nr_range++;
 197         }
 198
 199         return nr_range;
 200 }
 201
 202 /*
 203  * adjust the page_size_mask for small range to go with
 204  *      big page size instead small one if nearby are ram too.
 205  */
 206 static void __init_refok adjust_range_page_size_mask(struct map_range *mr,
 207                                                          int nr_range)
 208 {
 209         int i;
 210
 211         for (i = 0; i < nr_range; i++) {
 212                 if ((page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M)) &&
 213                     !(mr[i].page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M))) {
 214                         unsigned long start = round_down(mr[i].start, PMD_SIZE);
 215                         unsigned long end = round_up(mr[i].end, PMD_SIZE);
 216
 217 #ifdef CONFIG_X86_32
 218                         if ((end >> PAGE_SHIFT) > max_low_pfn)
 219                                 continue;
 220 #endif
 221
 222                         if (memblock_is_region_memory(start, end - start))
 223                                 mr[i].page_size_mask |= 1<<PG_LEVEL_2M;
 224                 }
 225                 if ((page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_1G)) &&
 226                     !(mr[i].page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_1G))) {
 227                         unsigned long start = round_down(mr[i].start, PUD_SIZE);
 228                         unsigned long end = round_up(mr[i].end, PUD_SIZE);
 229
 230                         if (memblock_is_region_memory(start, end - start))
 231                                 mr[i].page_size_mask |= 1<<PG_LEVEL_1G;
 232                 }
 233         }
 234 }
 235
 236 static const char *page_size_string(struct map_range *mr)
 237 {
 238         static const char str_1g[] = "1G";
 239         static const char str_2m[] = "2M";
 240         static const char str_4m[] = "4M";
 241         static const char str_4k[] = "4k";
 242
 243         if (mr->page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_1G))
 244                 return str_1g;
 245         /*
 246          * 32-bit without PAE has a 4M large page size.
 247          * PG_LEVEL_2M is misnamed, but we can at least
 248          * print out the right size in the string.
 249          */
 250         if (IS_ENABLED(CONFIG_X86_32) &&
 251             !IS_ENABLED(CONFIG_X86_PAE) &&
 252             mr->page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M))
 253                 return str_4m;
 254
 255         if (mr->page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M))
 256                 return str_2m;
 257
 258         return str_4k;
 259 }
 260
 261 static int __meminit split_mem_range(struct map_range *mr, int nr_range,
 262                                      unsigned long start,
 263                                      unsigned long end)
 264 {
 265         unsigned long start_pfn, end_pfn, limit_pfn;
 266         unsigned long pfn;
 267         int i;
 268
 269         limit_pfn = PFN_DOWN(end);
 270
 271         /* head if not big page alignment ? */
 272         pfn = start_pfn = PFN_DOWN(start);
 273 #ifdef CONFIG_X86_32
 274         /*
 275          * Don't use a large page for the first 2/4MB of memory
 276          * because there are often fixed size MTRRs in there
 277          * and overlapping MTRRs into large pages can cause
 278          * slowdowns.
 279          */
 280         if (pfn == 0)
 281                 end_pfn = PFN_DOWN(PMD_SIZE);
 282         else
 283                 end_pfn = round_up(pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE));
 284 #else /* CONFIG_X86_64 */
 285         end_pfn = round_up(pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE));
 286 #endif
 287         if (end_pfn > limit_pfn)
 288                 end_pfn = limit_pfn;
 289         if (start_pfn < end_pfn) {
 290                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn, 0);
 291                 pfn = end_pfn;
 292         }
 293
 294         /* big page (2M) range */
 295         start_pfn = round_up(pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE));
 296 #ifdef CONFIG_X86_32
 297         end_pfn = round_down(limit_pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE));
 298 #else /* CONFIG_X86_64 */
 299         end_pfn = round_up(pfn, PFN_DOWN(PUD_SIZE));
 300         if (end_pfn > round_down(limit_pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE)))
 301                 end_pfn = round_down(limit_pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE));
 302 #endif
 303
 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
 310 #ifdef CONFIG_X86_64
 311         /* big page (1G) range */
 312         start_pfn = round_up(pfn, PFN_DOWN(PUD_SIZE));
 313         end_pfn = round_down(limit_pfn, PFN_DOWN(PUD_SIZE));
 314         if (start_pfn < end_pfn) {
 315                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn,
 316                                 page_size_mask &
 317                                  ((1<<PG_LEVEL_2M)|(1<<PG_LEVEL_1G)));
 318                 pfn = end_pfn;
 319         }
 320
 321         /* tail is not big page (1G) alignment */
 322         start_pfn = round_up(pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE));
 323         end_pfn = round_down(limit_pfn, PFN_DOWN(PMD_SIZE));
 324         if (start_pfn < end_pfn) {
 325                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn,
 326                                 page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M));
 327                 pfn = end_pfn;
 328         }
 329 #endif
 330
 331         /* tail is not big page (2M) alignment */
 332         start_pfn = pfn;
 333         end_pfn = limit_pfn;
 334         nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn, 0);
 335
 336         if (!after_bootmem)
 337                 adjust_range_page_size_mask(mr, nr_range);
 338
 339         /* try to merge same page size and continuous */
 340         for (i = 0; nr_range > 1 && i < nr_range - 1; i++) {
 341                 unsigned long old_start;
 342                 if (mr[i].end != mr[i+1].start ||
 343                     mr[i].page_size_mask != mr[i+1].page_size_mask)
 344                         continue;
 345                 /* move it */
 346                 old_start = mr[i].start;
 347                 memmove(&mr[i], &mr[i+1],
 348                         (nr_range - 1 - i) * sizeof(struct map_range));
 349                 mr[i--].start = old_start;
 350                 nr_range--;
 351         }
 352
 353         for (i = 0; i < nr_range; i++)
 354                 printk(KERN_DEBUG " [mem %#010lx-%#010lx] page %s\n",
 355                                 mr[i].start, mr[i].end - 1,
 356                                 page_size_string(&mr[i]));
 357
 358         return nr_range;
 359 }
 360
 361 struct range pfn_mapped[E820_X_MAX];
 362 int nr_pfn_mapped;
 363
 364 static void add_pfn_range_mapped(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
 365 {
 366         nr_pfn_mapped = add_range_with_merge(pfn_mapped, E820_X_MAX,
 367                                              nr_pfn_mapped, start_pfn, end_pfn);
 368         nr_pfn_mapped = clean_sort_range(pfn_mapped, E820_X_MAX);
 369
 370         max_pfn_mapped = max(max_pfn_mapped, end_pfn);
 371
 372         if (start_pfn < (1UL<<(32-PAGE_SHIFT)))
 373                 max_low_pfn_mapped = max(max_low_pfn_mapped,
 374                                          min(end_pfn, 1UL<<(32-PAGE_SHIFT)));
 375 }
 376
 377 bool pfn_range_is_mapped(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
 378 {
 379         int i;
 380
 381         for (i = 0; i < nr_pfn_mapped; i++)
 382                 if ((start_pfn >= pfn_mapped[i].start) &&
 383                     (end_pfn <= pfn_mapped[i].end))
 384                         return true;
 385
 386         return false;
 387 }
 388
 389 /*
 390  * Setup the direct mapping of the physical memory at PAGE_OFFSET.
 391  * This runs before bootmem is initialized and gets pages directly from
 392  * the physical memory. To access them they are temporarily mapped.
 393  */
 394 unsigned long __init_refok init_memory_mapping(unsigned long start,
 395                                                unsigned long end)
 396 {
 397         struct map_range mr[NR_RANGE_MR];
 398         unsigned long ret = 0;
 399         int nr_range, i;
 400
 401         pr_info("init_memory_mapping: [mem %#010lx-%#010lx]\n",
 402                start, end - 1);
 403
 404         memset(mr, 0, sizeof(mr));
 405         nr_range = split_mem_range(mr, 0, start, end);
 406
 407         for (i = 0; i < nr_range; i++)
 408                 ret = kernel_physical_mapping_init(mr[i].start, mr[i].end,
 409                                                    mr[i].page_size_mask);
 410
 411         add_pfn_range_mapped(start >> PAGE_SHIFT, ret >> PAGE_SHIFT);
 412
 413         return ret >> PAGE_SHIFT;
 414 }
 415
 416 /*
 417  * We need to iterate through the E820 memory map and create direct mappings
 418  * for only E820_RAM and E820_KERN_RESERVED regions. We cannot simply
 419  * create direct mappings for all pfns from [0 to max_low_pfn) and
 420  * [4GB to max_pfn) because of possible memory holes in high addresses
 421  * that cannot be marked as UC by fixed/variable range MTRRs.
 422  * Depending on the alignment of E820 ranges, this may possibly result
 423  * in using smaller size (i.e. 4K instead of 2M or 1G) page tables.
 424  *
 425  * init_mem_mapping() calls init_range_memory_mapping() with big range.
 426  * That range would have hole in the middle or ends, and only ram parts
 427  * will be mapped in init_range_memory_mapping().
 428  */
 429 static unsigned long __init init_range_memory_mapping(
 430                                            unsigned long r_start,
 431                                            unsigned long r_end)
 432 {
 433         unsigned long start_pfn, end_pfn;
 434         unsigned long mapped_ram_size = 0;
 435         int i;
 436
 437         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
 438                 u64 start = clamp_val(PFN_PHYS(start_pfn), r_start, r_end);
 439                 u64 end = clamp_val(PFN_PHYS(end_pfn), r_start, r_end);
 440                 if (start >= end)
 441                         continue;
 442
 443                 /*
 444                  * if it is overlapping with brk pgt, we need to
 445                  * alloc pgt buf from memblock instead.
 446                  */
 447                 can_use_brk_pgt = max(start, (u64)pgt_buf_end<<PAGE_SHIFT) >=
 448                                     min(end, (u64)pgt_buf_top<<PAGE_SHIFT);
 449                 init_memory_mapping(start, end);
 450                 mapped_ram_size += end - start;
 451                 can_use_brk_pgt = true;
 452         }
 453
 454         return mapped_ram_size;
 455 }
 456
 457 static unsigned long __init get_new_step_size(unsigned long step_size)
 458 {
 459         /*
 460          * Initial mapped size is PMD_SIZE (2M).
 461          * We can not set step_size to be PUD_SIZE (1G) yet.
 462          * In worse case, when we cross the 1G boundary, and
 463          * PG_LEVEL_2M is not set, we will need 1+1+512 pages (2M + 8k)
 464          * to map 1G range with PTE. Hence we use one less than the
 465          * difference of page table level shifts.
 466          *
 467          * Don't need to worry about overflow in the top-down case, on 32bit,
 468          * when step_size is 0, round_down() returns 0 for start, and that
 469          * turns it into 0x100000000ULL.
 470          * In the bottom-up case, round_up(x, 0) returns 0 though too, which
 471          * needs to be taken into consideration by the code below.
 472          */
 473         return step_size << (PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT - 1);
 474 }
 475
 476 /**
 477  * memory_map_top_down - Map [map_start, map_end) top down
 478  * @map_start: start address of the target memory range
 479  * @map_end: end address of the target memory range
 480  *
 481  * This function will setup direct mapping for memory range
 482  * [map_start, map_end) in top-down. That said, the page tables
 483  * will be allocated at the end of the memory, and we map the
 484  * memory in top-down.
 485  */
 486 static void __init memory_map_top_down(unsigned long map_start,
 487                                        unsigned long map_end)
 488 {
 489         unsigned long real_end, start, last_start;
 490         unsigned long step_size;
 491         unsigned long addr;
 492         unsigned long mapped_ram_size = 0;
 493
 494         /* xen has big range in reserved near end of ram, skip it at first.*/
 495         addr = memblock_find_in_range(map_start, map_end, PMD_SIZE, PMD_SIZE);
 496         real_end = addr + PMD_SIZE;
 497
 498         /* step_size need to be small so pgt_buf from BRK could cover it */
 499         step_size = PMD_SIZE;
 500         max_pfn_mapped = 0; /* will get exact value next */
 501         min_pfn_mapped = real_end >> PAGE_SHIFT;
 502         last_start = start = real_end;
 503
 504         /*
 505          * We start from the top (end of memory) and go to the bottom.
 506          * The memblock_find_in_range() gets us a block of RAM from the
 507          * end of RAM in [min_pfn_mapped, max_pfn_mapped) used as new pages
 508          * for page table.
 509          */
 510         while (last_start > map_start) {
 511                 if (last_start > step_size) {
 512                         start = round_down(last_start - 1, step_size);
 513                         if (start < map_start)
 514                                 start = map_start;
 515                 } else
 516                         start = map_start;
 517                 mapped_ram_size += init_range_memory_mapping(start,
 518                                                         last_start);
 519                 last_start = start;
 520                 min_pfn_mapped = last_start >> PAGE_SHIFT;
 521                 if (mapped_ram_size >= step_size)
 522                         step_size = get_new_step_size(step_size);
 523         }
 524
 525         if (real_end < map_end)
 526                 init_range_memory_mapping(real_end, map_end);
 527 }
 528
 529 /**
 530  * memory_map_bottom_up - Map [map_start, map_end) bottom up
 531  * @map_start: start address of the target memory range
 532  * @map_end: end address of the target memory range
 533  *
 534  * This function will setup direct mapping for memory range
 535  * [map_start, map_end) in bottom-up. Since we have limited the
 536  * bottom-up allocation above the kernel, the page tables will
 537  * be allocated just above the kernel and we map the memory
 538  * in [map_start, map_end) in bottom-up.
 539  */
 540 static void __init memory_map_bottom_up(unsigned long map_start,
 541                                         unsigned long map_end)
 542 {
 543         unsigned long next, start;
 544         unsigned long mapped_ram_size = 0;
 545         /* step_size need to be small so pgt_buf from BRK could cover it */
 546         unsigned long step_size = PMD_SIZE;
 547
 548         start = map_start;
 549         min_pfn_mapped = start >> PAGE_SHIFT;
 550
 551         /*
 552          * We start from the bottom (@map_start) and go to the top (@map_end).
 553          * The memblock_find_in_range() gets us a block of RAM from the
 554          * end of RAM in [min_pfn_mapped, max_pfn_mapped) used as new pages
 555          * for page table.
 556          */
 557         while (start < map_end) {
 558                 if (step_size && map_end - start > step_size) {
 559                         next = round_up(start + 1, step_size);
 560                         if (next > map_end)
 561                                 next = map_end;
 562                 } else {
 563                         next = map_end;
 564                 }
 565
 566                 mapped_ram_size += init_range_memory_mapping(start, next);
 567                 start = next;
 568
 569                 if (mapped_ram_size >= step_size)
 570                         step_size = get_new_step_size(step_size);
 571         }
 572 }
 573
 574 void __init init_mem_mapping(void)
 575 {
 576         unsigned long end;
 577
 578         probe_page_size_mask();
 579
 580 #ifdef CONFIG_X86_64
 581         end = max_pfn << PAGE_SHIFT;
 582 #else
 583         end = max_low_pfn << PAGE_SHIFT;
 584 #endif
 585
 586         /* the ISA range is always mapped regardless of memory holes */
 587         init_memory_mapping(0, ISA_END_ADDRESS);
 588
 589         /*
 590          * If the allocation is in bottom-up direction, we setup direct mapping
 591          * in bottom-up, otherwise we setup direct mapping in top-down.
 592          */
 593         if (memblock_bottom_up()) {
 594                 unsigned long kernel_end = __pa_symbol(_end);
 595
 596                 /*
 597                  * we need two separate calls here. This is because we want to
 598                  * allocate page tables above the kernel. So we first map
 599                  * [kernel_end, end) to make memory above the kernel be mapped
 600                  * as soon as possible. And then use page tables allocated above
 601                  * the kernel to map [ISA_END_ADDRESS, kernel_end).
 602                  */
 603                 memory_map_bottom_up(kernel_end, end);
 604                 memory_map_bottom_up(ISA_END_ADDRESS, kernel_end);
 605         } else {
 606                 memory_map_top_down(ISA_END_ADDRESS, end);
 607         }
 608
 609 #ifdef CONFIG_X86_64
 610         if (max_pfn > max_low_pfn) {
 611                 /* can we preseve max_low_pfn ?*/
 612                 max_low_pfn = max_pfn;
 613         }
 614 #else
 615         early_ioremap_page_table_range_init();
 616 #endif
 617
 618         load_cr3(swapper_pg_dir);
 619         __flush_tlb_all();
 620
 621         early_memtest(0, max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT);
 622 }
 623
 624 /*
 625  * devmem_is_allowed() checks to see if /dev/mem access to a certain address
 626  * is valid. The argument is a physical page number.
 627  *
 628  *
 629  * On x86, access has to be given to the first megabyte of ram because that area
 630  * contains BIOS code and data regions used by X and dosemu and similar apps.
 631  * Access has to be given to non-kernel-ram areas as well, these contain the PCI
 632  * mmio resources as well as potential bios/acpi data regions.
 633  */
 634 int devmem_is_allowed(unsigned long pagenr)
 635 {
 636         if (pagenr < 256)
 637                 return 1;
 638         if (iomem_is_exclusive(pagenr << PAGE_SHIFT))
 639                 return 0;
 640         if (!page_is_ram(pagenr))
 641                 return 1;
 642         return 0;
 643 }
 644
 645 void free_init_pages(char *what, unsigned long begin, unsigned long end)
 646 {
 647         unsigned long begin_aligned, end_aligned;
 648
 649         /* Make sure boundaries are page aligned */
 650         begin_aligned = PAGE_ALIGN(begin);
 651         end_aligned   = end & PAGE_MASK;
 652
 653         if (WARN_ON(begin_aligned != begin || end_aligned != end)) {
 654                 begin = begin_aligned;
 655                 end   = end_aligned;
 656         }
 657
 658         if (begin >= end)
 659                 return;
 660
 661         /*
 662          * If debugging page accesses then do not free this memory but
 663          * mark them not present - any buggy init-section access will
 664          * create a kernel page fault:
 665          */
 666 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
 667         printk(KERN_INFO "debug: unmapping init [mem %#010lx-%#010lx]\n",
 668                 begin, end - 1);
 669         set_memory_np(begin, (end - begin) >> PAGE_SHIFT);
 670 #else
 671         /*
 672          * We just marked the kernel text read only above, now that
 673          * we are going to free part of that, we need to make that
 674          * writeable and non-executable first.
 675          */
 676         set_memory_nx(begin, (end - begin) >> PAGE_SHIFT);
 677         set_memory_rw(begin, (end - begin) >> PAGE_SHIFT);
 678
 679         free_reserved_area((void *)begin, (void *)end, POISON_FREE_INITMEM, what);
 680 #endif
 681 }
 682
 683 void free_initmem(void)
 684 {
 685         free_init_pages("unused kernel",
 686                         (unsigned long)(&__init_begin),
 687                         (unsigned long)(&__init_end));
 688 }
 689
 690 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
 691 void __init free_initrd_mem(unsigned long start, unsigned long end)
 692 {
 693 #ifdef CONFIG_MICROCODE_EARLY
 694         /*
 695          * Remember, initrd memory may contain microcode or other useful things.
 696          * Before we lose initrd mem, we need to find a place to hold them
 697          * now that normal virtual memory is enabled.
 698          */
 699         save_microcode_in_initrd();
 700 #endif
 701
 702         /*
 703          * end could be not aligned, and We can not align that,
 704          * decompresser could be confused by aligned initrd_end
 705          * We already reserve the end partial page before in
 706          *   - i386_start_kernel()
 707          *   - x86_64_start_kernel()
 708          *   - relocate_initrd()
 709          * So here We can do PAGE_ALIGN() safely to get partial page to be freed
 710          */
 711         free_init_pages("initrd", start, PAGE_ALIGN(end));
 712 }
 713 #endif
 714
 715 void __init zone_sizes_init(void)
 716 {
 717         unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES];
 718
 719         memset(max_zone_pfns, 0, sizeof(max_zone_pfns));
 720
 721 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
 722         max_zone_pfns[ZONE_DMA]         = min(MAX_DMA_PFN, max_low_pfn);
 723 #endif
 724 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
 725         max_zone_pfns[ZONE_DMA32]       = min(MAX_DMA32_PFN, max_low_pfn);
 726 #endif
 727         max_zone_pfns[ZONE_NORMAL]      = max_low_pfn;
 728 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 729         max_zone_pfns[ZONE_HIGHMEM]     = max_pfn;
 730 #endif
 731
 732         free_area_init_nodes(max_zone_pfns);
 733 }
 734
 735 DEFINE_PER_CPU_SHARED_ALIGNED(struct tlb_state, cpu_tlbstate) = {
 736 #ifdef CONFIG_SMP
 737         .active_mm = &init_mm,
 738         .state = 0,
 739 #endif
 740         .cr4 = ~0UL,    /* fail hard if we screw up cr4 shadow initialization */
 741 };
 742 EXPORT_SYMBOL_GPL(cpu_tlbstate);
 743
 744 void update_cache_mode_entry(unsigned entry, enum page_cache_mode cache)
 745 {
 746         /* entry 0 MUST be WB (hardwired to speed up translations) */
 747         BUG_ON(!entry && cache != _PAGE_CACHE_MODE_WB);
 748
 749         __cachemode2pte_tbl[cache] = __cm_idx2pte(entry);
 750         __pte2cachemode_tbl[entry] = cache;
 751 }