arch/arm/mm/init.c

   1 /*
   2  *  linux/arch/arm/mm/init.c
   3  *
   4  *  Copyright (C) 1995-2002 Russell King
   5  *
   6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   7  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   8  * published by the Free Software Foundation.
   9  */
  10 #include <linux/config.h>
  11 #include <linux/kernel.h>
  12 #include <linux/errno.h>
  13 #include <linux/ptrace.h>
  14 #include <linux/swap.h>
  15 #include <linux/init.h>
  16 #include <linux/bootmem.h>
  17 #include <linux/mman.h>
  18 #include <linux/initrd.h>
  19
  20 #include <asm/mach-types.h>
  21 #include <asm/hardware.h>
  22 #include <asm/setup.h>
  23 #include <asm/tlb.h>
  24
  25 #include <asm/mach/arch.h>
  26 #include <asm/mach/map.h>
  27
  28 #define TABLE_SIZE      (2 * PTRS_PER_PTE * sizeof(pte_t))
  29
  30 DEFINE_PER_CPU(struct mmu_gather, mmu_gathers);
  31
  32 extern pgd_t swapper_pg_dir[PTRS_PER_PGD];
  33 extern void _stext, _text, _etext, __data_start, _end, __init_begin, __init_end;
  34 extern unsigned long phys_initrd_start;
  35 extern unsigned long phys_initrd_size;
  36
  37 /*
  38  * The sole use of this is to pass memory configuration
  39  * data from paging_init to mem_init.
  40  */
  41 static struct meminfo meminfo __initdata = { 0, };
  42
  43 /*
  44  * empty_zero_page is a special page that is used for
  45  * zero-initialized data and COW.
  46  */
  47 struct page *empty_zero_page;
  48
  49 void show_mem(void)
  50 {
  51         int free = 0, total = 0, reserved = 0;
  52         int shared = 0, cached = 0, slab = 0, node;
  53
  54         printk("Mem-info:\n");
  55         show_free_areas();
  56         printk("Free swap:       %6ldkB\n", nr_swap_pages<<(PAGE_SHIFT-10));
  57
  58         for (node = 0; node < numnodes; node++) {
  59                 struct page *page, *end;
  60
  61                 page = NODE_MEM_MAP(node);
  62                 end  = page + NODE_DATA(node)->node_spanned_pages;
  63
  64                 do {
  65                         total++;
  66                         if (PageReserved(page))
  67                                 reserved++;
  68                         else if (PageSwapCache(page))
  69                                 cached++;
  70                         else if (PageSlab(page))
  71                                 slab++;
  72                         else if (!page_count(page))
  73                                 free++;
  74                         else
  75                                 shared += page_count(page) - 1;
  76                         page++;
  77                 } while (page < end);
  78         }
  79
  80         printk("%d pages of RAM\n", total);
  81         printk("%d free pages\n", free);
  82         printk("%d reserved pages\n", reserved);
  83         printk("%d slab pages\n", slab);
  84         printk("%d pages shared\n", shared);
  85         printk("%d pages swap cached\n", cached);
  86 }
  87
  88 struct node_info {
  89         unsigned int start;
  90         unsigned int end;
  91         int bootmap_pages;
  92 };
  93
  94 #define O_PFN_DOWN(x)   ((x) >> PAGE_SHIFT)
  95 #define V_PFN_DOWN(x)   O_PFN_DOWN(__pa(x))
  96
  97 #define O_PFN_UP(x)     (PAGE_ALIGN(x) >> PAGE_SHIFT)
  98 #define V_PFN_UP(x)     O_PFN_UP(__pa(x))
  99
 100 #define PFN_SIZE(x)     ((x) >> PAGE_SHIFT)
 101 #define PFN_RANGE(s,e)  PFN_SIZE(PAGE_ALIGN((unsigned long)(e)) - \
 102                                 (((unsigned long)(s)) & PAGE_MASK))
 103
 104 /*
 105  * FIXME: We really want to avoid allocating the bootmap bitmap
 106  * over the top of the initrd.  Hopefully, this is located towards
 107  * the start of a bank, so if we allocate the bootmap bitmap at
 108  * the end, we won't clash.
 109  */
 110 static unsigned int __init
 111 find_bootmap_pfn(int node, struct meminfo *mi, unsigned int bootmap_pages)
 112 {
 113         unsigned int start_pfn, bank, bootmap_pfn;
 114
 115         start_pfn   = V_PFN_UP(&_end);
 116         bootmap_pfn = 0;
 117
 118         for (bank = 0; bank < mi->nr_banks; bank ++) {
 119                 unsigned int start, end;
 120
 121                 if (mi->bank[bank].node != node)
 122                         continue;
 123
 124                 start = O_PFN_UP(mi->bank[bank].start);
 125                 end   = O_PFN_DOWN(mi->bank[bank].size +
 126                                    mi->bank[bank].start);
 127
 128                 if (end < start_pfn)
 129                         continue;
 130
 131                 if (start < start_pfn)
 132                         start = start_pfn;
 133
 134                 if (end <= start)
 135                         continue;
 136
 137                 if (end - start >= bootmap_pages) {
 138                         bootmap_pfn = start;
 139                         break;
 140                 }
 141         }
 142
 143         if (bootmap_pfn == 0)
 144                 BUG();
 145
 146         return bootmap_pfn;
 147 }
 148
 149 /*
 150  * Scan the memory info structure and pull out:
 151  *  - the end of memory
 152  *  - the number of nodes
 153  *  - the pfn range of each node
 154  *  - the number of bootmem bitmap pages
 155  */
 156 static unsigned int __init
 157 find_memend_and_nodes(struct meminfo *mi, struct node_info *np)
 158 {
 159         unsigned int i, bootmem_pages = 0, memend_pfn = 0;
 160
 161         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
 162                 np[i].start = -1U;
 163                 np[i].end = 0;
 164                 np[i].bootmap_pages = 0;
 165         }
 166
 167         for (i = 0; i < mi->nr_banks; i++) {
 168                 unsigned long start, end;
 169                 int node;
 170
 171                 if (mi->bank[i].size == 0) {
 172                         /*
 173                          * Mark this bank with an invalid node number
 174                          */
 175                         mi->bank[i].node = -1;
 176                         continue;
 177                 }
 178
 179                 node = mi->bank[i].node;
 180
 181                 if (node >= numnodes) {
 182                         numnodes = node + 1;
 183
 184                         /*
 185                          * Make sure we haven't exceeded the maximum number
 186                          * of nodes that we have in this configuration.  If
 187                          * we have, we're in trouble.  (maybe we ought to
 188                          * limit, instead of bugging?)
 189                          */
 190                         if (numnodes > MAX_NUMNODES)
 191                                 BUG();
 192                 }
 193
 194                 /*
 195                  * Get the start and end pfns for this bank
 196                  */
 197                 start = O_PFN_UP(mi->bank[i].start);
 198                 end   = O_PFN_DOWN(mi->bank[i].start + mi->bank[i].size);
 199
 200                 if (np[node].start > start)
 201                         np[node].start = start;
 202
 203                 if (np[node].end < end)
 204                         np[node].end = end;
 205
 206                 if (memend_pfn < end)
 207                         memend_pfn = end;
 208         }
 209
 210         /*
 211          * Calculate the number of pages we require to
 212          * store the bootmem bitmaps.
 213          */
 214         for (i = 0; i < numnodes; i++) {
 215                 if (np[i].end == 0)
 216                         continue;
 217
 218                 np[i].bootmap_pages = bootmem_bootmap_pages(np[i].end -
 219                                                             np[i].start);
 220                 bootmem_pages += np[i].bootmap_pages;
 221         }
 222
 223         high_memory = __va(memend_pfn << PAGE_SHIFT);
 224
 225         /*
 226          * This doesn't seem to be used by the Linux memory
 227          * manager any more.  If we can get rid of it, we
 228          * also get rid of some of the stuff above as well.
 229          */
 230         max_low_pfn = memend_pfn - O_PFN_DOWN(PHYS_OFFSET);
 231         max_pfn = memend_pfn - O_PFN_DOWN(PHYS_OFFSET);
 232
 233         return bootmem_pages;
 234 }
 235
 236 static int __init check_initrd(struct meminfo *mi)
 237 {
 238         int initrd_node = -2;
 239 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
 240         unsigned long end = phys_initrd_start + phys_initrd_size;
 241
 242         /*
 243          * Make sure that the initrd is within a valid area of
 244          * memory.
 245          */
 246         if (phys_initrd_size) {
 247                 unsigned int i;
 248
 249                 initrd_node = -1;
 250
 251                 for (i = 0; i < mi->nr_banks; i++) {
 252                         unsigned long bank_end;
 253
 254                         bank_end = mi->bank[i].start + mi->bank[i].size;
 255
 256                         if (mi->bank[i].start <= phys_initrd_start &&
 257                             end <= bank_end)
 258                                 initrd_node = mi->bank[i].node;
 259                 }
 260         }
 261
 262         if (initrd_node == -1) {
 263                 printk(KERN_ERR "initrd (0x%08lx - 0x%08lx) extends beyond "
 264                        "physical memory - disabling initrd\n",
 265                        phys_initrd_start, end);
 266                 phys_initrd_start = phys_initrd_size = 0;
 267         }
 268 #endif
 269
 270         return initrd_node;
 271 }
 272
 273 /*
 274  * Reserve the various regions of node 0
 275  */
 276 static __init void reserve_node_zero(unsigned int bootmap_pfn, unsigned int bootmap_pages)
 277 {
 278         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(0);
 279         unsigned long res_size = 0;
 280
 281         /*
 282          * Register the kernel text and data with bootmem.
 283          * Note that this can only be in node 0.
 284          */
 285 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
 286         reserve_bootmem_node(pgdat, __pa(&__data_start), &_end - &__data_start);
 287 #else
 288         reserve_bootmem_node(pgdat, __pa(&_stext), &_end - &_stext);
 289 #endif
 290
 291         /*
 292          * Reserve the page tables.  These are already in use,
 293          * and can only be in node 0.
 294          */
 295         reserve_bootmem_node(pgdat, __pa(swapper_pg_dir),
 296                              PTRS_PER_PGD * sizeof(pgd_t));
 297
 298         /*
 299          * And don't forget to reserve the allocator bitmap,
 300          * which will be freed later.
 301          */
 302         reserve_bootmem_node(pgdat, bootmap_pfn << PAGE_SHIFT,
 303                              bootmap_pages << PAGE_SHIFT);
 304
 305         /*
 306          * Hmm... This should go elsewhere, but we really really need to
 307          * stop things allocating the low memory; ideally we need a better
 308          * implementation of GFP_DMA which does not assume that DMA-able
 309          * memory starts at zero.
 310          */
 311         if (machine_is_integrator() || machine_is_cintegrator())
 312                 res_size = __pa(swapper_pg_dir) - PHYS_OFFSET;
 313
 314         /*
 315          * These should likewise go elsewhere.  They pre-reserve the
 316          * screen memory region at the start of main system memory.
 317          */
 318         if (machine_is_edb7211())
 319                 res_size = 0x00020000;
 320         if (machine_is_p720t())
 321                 res_size = 0x00014000;
 322
 323 #ifdef CONFIG_SA1111
 324         /*
 325          * Because of the SA1111 DMA bug, we want to preserve our
 326          * precious DMA-able memory...
 327          */
 328         res_size = __pa(swapper_pg_dir) - PHYS_OFFSET;
 329 #endif
 330         if (res_size)
 331                 reserve_bootmem_node(pgdat, PHYS_OFFSET, res_size);
 332 }
 333
 334 /*
 335  * Register all available RAM in this node with the bootmem allocator.
 336  */
 337 static inline void free_bootmem_node_bank(int node, struct meminfo *mi)
 338 {
 339         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
 340         int bank;
 341
 342         for (bank = 0; bank < mi->nr_banks; bank++)
 343                 if (mi->bank[bank].node == node)
 344                         free_bootmem_node(pgdat, mi->bank[bank].start,
 345                                           mi->bank[bank].size);
 346 }
 347
 348 /*
 349  * Initialise the bootmem allocator for all nodes.  This is called
 350  * early during the architecture specific initialisation.
 351  */
 352 static void __init bootmem_init(struct meminfo *mi)
 353 {
 354         struct node_info node_info[MAX_NUMNODES], *np = node_info;
 355         unsigned int bootmap_pages, bootmap_pfn, map_pg;
 356         int node, initrd_node;
 357
 358         bootmap_pages = find_memend_and_nodes(mi, np);
 359         bootmap_pfn   = find_bootmap_pfn(0, mi, bootmap_pages);
 360         initrd_node   = check_initrd(mi);
 361
 362         map_pg = bootmap_pfn;
 363
 364         /*
 365          * Initialise the bootmem nodes.
 366          *
 367          * What we really want to do is:
 368          *
 369          *   unmap_all_regions_except_kernel();
 370          *   for_each_node_in_reverse_order(node) {
 371          *     map_node(node);
 372          *     allocate_bootmem_map(node);
 373          *     init_bootmem_node(node);
 374          *     free_bootmem_node(node);
 375          *   }
 376          *
 377          * but this is a 2.5-type change.  For now, we just set
 378          * the nodes up in reverse order.
 379          *
 380          * (we could also do with rolling bootmem_init and paging_init
 381          * into one generic "memory_init" type function).
 382          */
 383         np += numnodes - 1;
 384         for (node = numnodes - 1; node >= 0; node--, np--) {
 385                 /*
 386                  * If there are no pages in this node, ignore it.
 387                  * Note that node 0 must always have some pages.
 388                  */
 389                 if (np->end == 0) {
 390                         if (node == 0)
 391                                 BUG();
 392                         continue;
 393                 }
 394
 395                 /*
 396                  * Initialise the bootmem allocator.
 397                  */
 398                 init_bootmem_node(NODE_DATA(node), map_pg, np->start, np->end);
 399                 free_bootmem_node_bank(node, mi);
 400                 map_pg += np->bootmap_pages;
 401
 402                 /*
 403                  * If this is node 0, we need to reserve some areas ASAP -
 404                  * we may use bootmem on node 0 to setup the other nodes.
 405                  */
 406                 if (node == 0)
 407                         reserve_node_zero(bootmap_pfn, bootmap_pages);
 408         }
 409
 410
 411 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
 412         if (phys_initrd_size && initrd_node >= 0) {
 413                 reserve_bootmem_node(NODE_DATA(initrd_node), phys_initrd_start,
 414                                      phys_initrd_size);
 415                 initrd_start = __phys_to_virt(phys_initrd_start);
 416                 initrd_end = initrd_start + phys_initrd_size;
 417         }
 418 #endif
 419
 420         BUG_ON(map_pg != bootmap_pfn + bootmap_pages);
 421 }
 422
 423 /*
 424  * paging_init() sets up the page tables, initialises the zone memory
 425  * maps, and sets up the zero page, bad page and bad page tables.
 426  */
 427 void __init paging_init(struct meminfo *mi, struct machine_desc *mdesc)
 428 {
 429         void *zero_page;
 430         int node;
 431
 432         bootmem_init(mi);
 433
 434         memcpy(&meminfo, mi, sizeof(meminfo));
 435
 436         /*
 437          * allocate the zero page.  Note that we count on this going ok.
 438          */
 439         zero_page = alloc_bootmem_low_pages(PAGE_SIZE);
 440
 441         /*
 442          * initialise the page tables.
 443          */
 444         memtable_init(mi);
 445         if (mdesc->map_io)
 446                 mdesc->map_io();
 447         flush_tlb_all();
 448
 449         /*
 450          * initialise the zones within each node
 451          */
 452         for (node = 0; node < numnodes; node++) {
 453                 unsigned long zone_size[MAX_NR_ZONES];
 454                 unsigned long zhole_size[MAX_NR_ZONES];
 455                 struct bootmem_data *bdata;
 456                 pg_data_t *pgdat;
 457                 int i;
 458
 459                 /*
 460                  * Initialise the zone size information.
 461                  */
 462                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
 463                         zone_size[i]  = 0;
 464                         zhole_size[i] = 0;
 465                 }
 466
 467                 pgdat = NODE_DATA(node);
 468                 bdata = pgdat->bdata;
 469
 470                 /*
 471                  * The size of this node has already been determined.
 472                  * If we need to do anything fancy with the allocation
 473                  * of this memory to the zones, now is the time to do
 474                  * it.
 475                  */
 476                 zone_size[0] = bdata->node_low_pfn -
 477                                 (bdata->node_boot_start >> PAGE_SHIFT);
 478
 479                 /*
 480                  * If this zone has zero size, skip it.
 481                  */
 482                 if (!zone_size[0])
 483                         continue;
 484
 485                 /*
 486                  * For each bank in this node, calculate the size of the
 487                  * holes.  holes = node_size - sum(bank_sizes_in_node)
 488                  */
 489                 zhole_size[0] = zone_size[0];
 490                 for (i = 0; i < mi->nr_banks; i++) {
 491                         if (mi->bank[i].node != node)
 492                                 continue;
 493
 494                         zhole_size[0] -= mi->bank[i].size >> PAGE_SHIFT;
 495                 }
 496
 497                 /*
 498                  * Adjust the sizes according to any special
 499                  * requirements for this machine type.
 500                  */
 501                 arch_adjust_zones(node, zone_size, zhole_size);
 502
 503                 free_area_init_node(node, pgdat, zone_size,
 504                                 bdata->node_boot_start >> PAGE_SHIFT, zhole_size);
 505         }
 506
 507 #ifndef CONFIG_DISCONTIGMEM
 508         mem_map = contig_page_data.node_mem_map;
 509 #endif
 510
 511         /*
 512          * finish off the bad pages once
 513          * the mem_map is initialised
 514          */
 515         memzero(zero_page, PAGE_SIZE);
 516         empty_zero_page = virt_to_page(zero_page);
 517         flush_dcache_page(empty_zero_page);
 518 }
 519
 520 static inline void free_area(unsigned long addr, unsigned long end, char *s)
 521 {
 522         unsigned int size = (end - addr) >> 10;
 523
 524         for (; addr < end; addr += PAGE_SIZE) {
 525                 struct page *page = virt_to_page(addr);
 526                 ClearPageReserved(page);
 527                 set_page_count(page, 1);
 528                 free_page(addr);
 529                 totalram_pages++;
 530         }
 531
 532         if (size && s)
 533                 printk(KERN_INFO "Freeing %s memory: %dK\n", s, size);
 534 }
 535
 536 /*
 537  * mem_init() marks the free areas in the mem_map and tells us how much
 538  * memory is free.  This is done after various parts of the system have
 539  * claimed their memory after the kernel image.
 540  */
 541 void __init mem_init(void)
 542 {
 543         unsigned int codepages, datapages, initpages;
 544         int i, node;
 545
 546         codepages = &_etext - &_text;
 547         datapages = &_end - &__data_start;
 548         initpages = &__init_end - &__init_begin;
 549
 550 #ifndef CONFIG_DISCONTIGMEM
 551         max_mapnr   = virt_to_page(high_memory) - mem_map;
 552 #endif
 553
 554         /*
 555          * We may have non-contiguous memory.
 556          */
 557         if (meminfo.nr_banks != 1)
 558                 create_memmap_holes(&meminfo);
 559
 560         /* this will put all unused low memory onto the freelists */
 561         for (node = 0; node < numnodes; node++) {
 562                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
 563
 564                 if (pgdat->node_spanned_pages != 0)
 565                         totalram_pages += free_all_bootmem_node(pgdat);
 566         }
 567
 568 #ifdef CONFIG_SA1111
 569         /* now that our DMA memory is actually so designated, we can free it */
 570         free_area(PAGE_OFFSET, (unsigned long)swapper_pg_dir, NULL);
 571 #endif
 572
 573         /*
 574          * Since our memory may not be contiguous, calculate the
 575          * real number of pages we have in this system
 576          */
 577         printk(KERN_INFO "Memory:");
 578
 579         num_physpages = 0;
 580         for (i = 0; i < meminfo.nr_banks; i++) {
 581                 num_physpages += meminfo.bank[i].size >> PAGE_SHIFT;
 582                 printk(" %ldMB", meminfo.bank[i].size >> 20);
 583         }
 584
 585         printk(" = %luMB total\n", num_physpages >> (20 - PAGE_SHIFT));
 586         printk(KERN_NOTICE "Memory: %luKB available (%dK code, "
 587                 "%dK data, %dK init)\n",
 588                 (unsigned long) nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10),
 589                 codepages >> 10, datapages >> 10, initpages >> 10);
 590
 591         if (PAGE_SIZE >= 16384 && num_physpages <= 128) {
 592                 extern int sysctl_overcommit_memory;
 593                 /*
 594                  * On a machine this small we won't get
 595                  * anywhere without overcommit, so turn
 596                  * it on by default.
 597                  */
 598                 sysctl_overcommit_memory = OVERCOMMIT_ALWAYS;
 599         }
 600 }
 601
 602 void free_initmem(void)
 603 {
 604         if (!machine_is_integrator() && !machine_is_cintegrator()) {
 605                 free_area((unsigned long)(&__init_begin),
 606                           (unsigned long)(&__init_end),
 607                           "init");
 608         }
 609 }
 610
 611 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
 612
 613 static int keep_initrd;
 614
 615 void free_initrd_mem(unsigned long start, unsigned long end)
 616 {
 617         if (!keep_initrd)
 618                 free_area(start, end, "initrd");
 619 }
 620
 621 static int __init keepinitrd_setup(char *__unused)
 622 {
 623         keep_initrd = 1;
 624         return 1;
 625 }
 626
 627 __setup("keepinitrd", keepinitrd_setup);
 628 #endif