This commit was manufactured by cvs2svn to create tag
[linux-2.6.git] / arch / ia64 / mm / init.c
1 /*
2  * Initialize MMU support.
3  *
4  * Copyright (C) 1998-2003 Hewlett-Packard Co
5  *      David Mosberger-Tang <davidm@hpl.hp.com>
6  */
7 #include <linux/config.h>
8 #include <linux/kernel.h>
9 #include <linux/init.h>
10
11 #include <linux/bootmem.h>
12 #include <linux/efi.h>
13 #include <linux/elf.h>
14 #include <linux/mm.h>
15 #include <linux/mmzone.h>
16 #include <linux/module.h>
17 #include <linux/personality.h>
18 #include <linux/reboot.h>
19 #include <linux/slab.h>
20 #include <linux/swap.h>
21 #include <linux/proc_fs.h>
22
23 #include <asm/a.out.h>
24 #include <asm/bitops.h>
25 #include <asm/dma.h>
26 #include <asm/ia32.h>
27 #include <asm/io.h>
28 #include <asm/machvec.h>
29 #include <asm/numa.h>
30 #include <asm/patch.h>
31 #include <asm/pgalloc.h>
32 #include <asm/sal.h>
33 #include <asm/sections.h>
34 #include <asm/system.h>
35 #include <asm/tlb.h>
36 #include <asm/uaccess.h>
37 #include <asm/unistd.h>
38 #include <asm/mca.h>
39
40 DEFINE_PER_CPU(struct mmu_gather, mmu_gathers);
41
42 extern void ia64_tlb_init (void);
43
44 unsigned long MAX_DMA_ADDRESS = PAGE_OFFSET + 0x100000000UL;
45
46 #ifdef CONFIG_VIRTUAL_MEM_MAP
47 unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END_INIT;
48 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_end);
49 struct page *vmem_map;
50 EXPORT_SYMBOL(vmem_map);
51 #endif
52
53 static int pgt_cache_water[2] = { 25, 50 };
54
55 struct page *zero_page_memmap_ptr;              /* map entry for zero page */
56 EXPORT_SYMBOL(zero_page_memmap_ptr);
57
58 void
59 check_pgt_cache (void)
60 {
61         int low, high;
62
63         low = pgt_cache_water[0];
64         high = pgt_cache_water[1];
65
66         preempt_disable();
67         if (pgtable_cache_size > (u64) high) {
68                 do {
69                         if (pgd_quicklist)
70                                 free_page((unsigned long)pgd_alloc_one_fast(NULL));
71                         if (pmd_quicklist)
72                                 free_page((unsigned long)pmd_alloc_one_fast(NULL, 0));
73                 } while (pgtable_cache_size > (u64) low);
74         }
75         preempt_enable();
76 }
77
78 void
79 update_mmu_cache (struct vm_area_struct *vma, unsigned long vaddr, pte_t pte)
80 {
81         unsigned long addr;
82         struct page *page;
83
84         if (!pte_exec(pte))
85                 return;                         /* not an executable page... */
86
87         page = pte_page(pte);
88         /* don't use VADDR: it may not be mapped on this CPU (or may have just been flushed): */
89         addr = (unsigned long) page_address(page);
90
91         if (test_bit(PG_arch_1, &page->flags))
92                 return;                         /* i-cache is already coherent with d-cache */
93
94         flush_icache_range(addr, addr + PAGE_SIZE);
95         set_bit(PG_arch_1, &page->flags);       /* mark page as clean */
96 }
97
98 inline void
99 ia64_set_rbs_bot (void)
100 {
101         unsigned long stack_size = current->rlim[RLIMIT_STACK].rlim_max & -16;
102
103         if (stack_size > MAX_USER_STACK_SIZE)
104                 stack_size = MAX_USER_STACK_SIZE;
105         current->thread.rbs_bot = STACK_TOP - stack_size;
106 }
107
108 /*
109  * This performs some platform-dependent address space initialization.
110  * On IA-64, we want to setup the VM area for the register backing
111  * store (which grows upwards) and install the gateway page which is
112  * used for signal trampolines, etc.
113  */
114 void
115 ia64_init_addr_space (void)
116 {
117         struct vm_area_struct *vma;
118
119         ia64_set_rbs_bot();
120
121         /*
122          * If we're out of memory and kmem_cache_alloc() returns NULL, we simply ignore
123          * the problem.  When the process attempts to write to the register backing store
124          * for the first time, it will get a SEGFAULT in this case.
125          */
126         vma = kmem_cache_alloc(vm_area_cachep, SLAB_KERNEL);
127         if (vma) {
128                 memset(vma, 0, sizeof(*vma));
129                 vma->vm_mm = current->mm;
130                 vma->vm_start = current->thread.rbs_bot & PAGE_MASK;
131                 vma->vm_end = vma->vm_start + PAGE_SIZE;
132                 vma->vm_page_prot = protection_map[VM_DATA_DEFAULT_FLAGS & 0x7];
133                 vma->vm_flags = VM_DATA_DEFAULT_FLAGS | VM_GROWSUP;
134                 down_write(&current->mm->mmap_sem);
135                 if (insert_vm_struct(current->mm, vma)) {
136                         up_write(&current->mm->mmap_sem);
137                         kmem_cache_free(vm_area_cachep, vma);
138                         return;
139                 }
140                 up_write(&current->mm->mmap_sem);
141         }
142
143         /* map NaT-page at address zero to speed up speculative dereferencing of NULL: */
144         if (!(current->personality & MMAP_PAGE_ZERO)) {
145                 vma = kmem_cache_alloc(vm_area_cachep, SLAB_KERNEL);
146                 if (vma) {
147                         memset(vma, 0, sizeof(*vma));
148                         vma->vm_mm = current->mm;
149                         vma->vm_end = PAGE_SIZE;
150                         vma->vm_page_prot = __pgprot(pgprot_val(PAGE_READONLY) | _PAGE_MA_NAT);
151                         vma->vm_flags = VM_READ | VM_MAYREAD | VM_IO | VM_RESERVED;
152                         down_write(&current->mm->mmap_sem);
153                         if (insert_vm_struct(current->mm, vma)) {
154                                 up_write(&current->mm->mmap_sem);
155                                 kmem_cache_free(vm_area_cachep, vma);
156                                 return;
157                         }
158                         up_write(&current->mm->mmap_sem);
159                 }
160         }
161 }
162
163 void
164 free_initmem (void)
165 {
166         unsigned long addr, eaddr;
167
168         addr = (unsigned long) ia64_imva(__init_begin);
169         eaddr = (unsigned long) ia64_imva(__init_end);
170         while (addr < eaddr) {
171                 ClearPageReserved(virt_to_page(addr));
172                 set_page_count(virt_to_page(addr), 1);
173                 free_page(addr);
174                 ++totalram_pages;
175                 addr += PAGE_SIZE;
176         }
177         printk(KERN_INFO "Freeing unused kernel memory: %ldkB freed\n",
178                (__init_end - __init_begin) >> 10);
179 }
180
181 void
182 free_initrd_mem (unsigned long start, unsigned long end)
183 {
184         struct page *page;
185         /*
186          * EFI uses 4KB pages while the kernel can use 4KB or bigger.
187          * Thus EFI and the kernel may have different page sizes. It is
188          * therefore possible to have the initrd share the same page as
189          * the end of the kernel (given current setup).
190          *
191          * To avoid freeing/using the wrong page (kernel sized) we:
192          *      - align up the beginning of initrd
193          *      - align down the end of initrd
194          *
195          *  |             |
196          *  |=============| a000
197          *  |             |
198          *  |             |
199          *  |             | 9000
200          *  |/////////////|
201          *  |/////////////|
202          *  |=============| 8000
203          *  |///INITRD////|
204          *  |/////////////|
205          *  |/////////////| 7000
206          *  |             |
207          *  |KKKKKKKKKKKKK|
208          *  |=============| 6000
209          *  |KKKKKKKKKKKKK|
210          *  |KKKKKKKKKKKKK|
211          *  K=kernel using 8KB pages
212          *
213          * In this example, we must free page 8000 ONLY. So we must align up
214          * initrd_start and keep initrd_end as is.
215          */
216         start = PAGE_ALIGN(start);
217         end = end & PAGE_MASK;
218
219         if (start < end)
220                 printk(KERN_INFO "Freeing initrd memory: %ldkB freed\n", (end - start) >> 10);
221
222         for (; start < end; start += PAGE_SIZE) {
223                 if (!virt_addr_valid(start))
224                         continue;
225                 page = virt_to_page(start);
226                 ClearPageReserved(page);
227                 set_page_count(page, 1);
228                 free_page(start);
229                 ++totalram_pages;
230         }
231 }
232
233 int page_is_ram(unsigned long pagenr)
234 {
235       //FIXME: implement w/efi walk
236       printk("page is ram is called!!!!!\n");   
237       return 1;
238 }
239
240 /*
241  * This installs a clean page in the kernel's page table.
242  */
243 struct page *
244 put_kernel_page (struct page *page, unsigned long address, pgprot_t pgprot)
245 {
246         pgd_t *pgd;
247         pmd_t *pmd;
248         pte_t *pte;
249
250         if (!PageReserved(page))
251                 printk(KERN_ERR "put_kernel_page: page at 0x%p not in reserved memory\n",
252                        page_address(page));
253
254         pgd = pgd_offset_k(address);            /* note: this is NOT pgd_offset()! */
255
256         spin_lock(&init_mm.page_table_lock);
257         {
258                 pmd = pmd_alloc(&init_mm, pgd, address);
259                 if (!pmd)
260                         goto out;
261                 pte = pte_alloc_map(&init_mm, pmd, address);
262                 if (!pte)
263                         goto out;
264                 if (!pte_none(*pte)) {
265                         pte_unmap(pte);
266                         goto out;
267                 }
268                 set_pte(pte, mk_pte(page, pgprot));
269                 pte_unmap(pte);
270         }
271   out:  spin_unlock(&init_mm.page_table_lock);
272         /* no need for flush_tlb */
273         return page;
274 }
275
276 static void
277 setup_gate (void)
278 {
279         struct page *page;
280
281         /*
282          * Map the gate page twice: once read-only to export the ELF headers etc. and once
283          * execute-only page to enable privilege-promotion via "epc":
284          */
285         page = virt_to_page(ia64_imva(__start_gate_section));
286         put_kernel_page(page, GATE_ADDR, PAGE_READONLY);
287 #ifdef HAVE_BUGGY_SEGREL
288         page = virt_to_page(ia64_imva(__start_gate_section + PAGE_SIZE));
289         put_kernel_page(page, GATE_ADDR + PAGE_SIZE, PAGE_GATE);
290 #else
291         put_kernel_page(page, GATE_ADDR + PERCPU_PAGE_SIZE, PAGE_GATE);
292 #endif
293         ia64_patch_gate();
294 }
295
296 void __devinit
297 ia64_mmu_init (void *my_cpu_data)
298 {
299         unsigned long psr, pta, impl_va_bits;
300         extern void __devinit tlb_init (void);
301         int cpu;
302
303 #ifdef CONFIG_DISABLE_VHPT
304 #       define VHPT_ENABLE_BIT  0
305 #else
306 #       define VHPT_ENABLE_BIT  1
307 #endif
308
309         /* Pin mapping for percpu area into TLB */
310         psr = ia64_clear_ic();
311         ia64_itr(0x2, IA64_TR_PERCPU_DATA, PERCPU_ADDR,
312                  pte_val(pfn_pte(__pa(my_cpu_data) >> PAGE_SHIFT, PAGE_KERNEL)),
313                  PERCPU_PAGE_SHIFT);
314
315         ia64_set_psr(psr);
316         ia64_srlz_i();
317
318         /*
319          * Check if the virtually mapped linear page table (VMLPT) overlaps with a mapped
320          * address space.  The IA-64 architecture guarantees that at least 50 bits of
321          * virtual address space are implemented but if we pick a large enough page size
322          * (e.g., 64KB), the mapped address space is big enough that it will overlap with
323          * VMLPT.  I assume that once we run on machines big enough to warrant 64KB pages,
324          * IMPL_VA_MSB will be significantly bigger, so this is unlikely to become a
325          * problem in practice.  Alternatively, we could truncate the top of the mapped
326          * address space to not permit mappings that would overlap with the VMLPT.
327          * --davidm 00/12/06
328          */
329 #       define pte_bits                 3
330 #       define mapped_space_bits        (3*(PAGE_SHIFT - pte_bits) + PAGE_SHIFT)
331         /*
332          * The virtual page table has to cover the entire implemented address space within
333          * a region even though not all of this space may be mappable.  The reason for
334          * this is that the Access bit and Dirty bit fault handlers perform
335          * non-speculative accesses to the virtual page table, so the address range of the
336          * virtual page table itself needs to be covered by virtual page table.
337          */
338 #       define vmlpt_bits               (impl_va_bits - PAGE_SHIFT + pte_bits)
339 #       define POW2(n)                  (1ULL << (n))
340
341         impl_va_bits = ffz(~(local_cpu_data->unimpl_va_mask | (7UL << 61)));
342
343         if (impl_va_bits < 51 || impl_va_bits > 61)
344                 panic("CPU has bogus IMPL_VA_MSB value of %lu!\n", impl_va_bits - 1);
345
346         /* place the VMLPT at the end of each page-table mapped region: */
347         pta = POW2(61) - POW2(vmlpt_bits);
348
349         if (POW2(mapped_space_bits) >= pta)
350                 panic("mm/init: overlap between virtually mapped linear page table and "
351                       "mapped kernel space!");
352         /*
353          * Set the (virtually mapped linear) page table address.  Bit
354          * 8 selects between the short and long format, bits 2-7 the
355          * size of the table, and bit 0 whether the VHPT walker is
356          * enabled.
357          */
358         ia64_set_pta(pta | (0 << 8) | (vmlpt_bits << 2) | VHPT_ENABLE_BIT);
359
360         ia64_tlb_init();
361
362 #ifdef  CONFIG_HUGETLB_PAGE
363         ia64_set_rr(HPAGE_REGION_BASE, HPAGE_SHIFT << 2);
364         ia64_srlz_d();
365 #endif
366
367         cpu = smp_processor_id();
368
369         /* mca handler uses cr.lid as key to pick the right entry */
370         ia64_mca_tlb_list[cpu].cr_lid = ia64_getreg(_IA64_REG_CR_LID);
371
372         /* insert this percpu data information into our list for MCA recovery purposes */
373         ia64_mca_tlb_list[cpu].percpu_paddr = pte_val(mk_pte_phys(__pa(my_cpu_data), PAGE_KERNEL));
374         /* Also save per-cpu tlb flush recipe for use in physical mode mca handler */
375         ia64_mca_tlb_list[cpu].ptce_base = local_cpu_data->ptce_base;
376         ia64_mca_tlb_list[cpu].ptce_count[0] = local_cpu_data->ptce_count[0];
377         ia64_mca_tlb_list[cpu].ptce_count[1] = local_cpu_data->ptce_count[1];
378         ia64_mca_tlb_list[cpu].ptce_stride[0] = local_cpu_data->ptce_stride[0];
379         ia64_mca_tlb_list[cpu].ptce_stride[1] = local_cpu_data->ptce_stride[1];
380 }
381
382 #ifdef CONFIG_VIRTUAL_MEM_MAP
383
384 int
385 create_mem_map_page_table (u64 start, u64 end, void *arg)
386 {
387         unsigned long address, start_page, end_page;
388         struct page *map_start, *map_end;
389         int node;
390         pgd_t *pgd;
391         pmd_t *pmd;
392         pte_t *pte;
393
394         map_start = vmem_map + (__pa(start) >> PAGE_SHIFT);
395         map_end   = vmem_map + (__pa(end) >> PAGE_SHIFT);
396
397         start_page = (unsigned long) map_start & PAGE_MASK;
398         end_page = PAGE_ALIGN((unsigned long) map_end);
399         node = paddr_to_nid(__pa(start));
400
401         for (address = start_page; address < end_page; address += PAGE_SIZE) {
402                 pgd = pgd_offset_k(address);
403                 if (pgd_none(*pgd))
404                         pgd_populate(&init_mm, pgd, alloc_bootmem_pages_node(NODE_DATA(node), PAGE_SIZE));
405                 pmd = pmd_offset(pgd, address);
406
407                 if (pmd_none(*pmd))
408                         pmd_populate_kernel(&init_mm, pmd, alloc_bootmem_pages_node(NODE_DATA(node), PAGE_SIZE));
409                 pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
410
411                 if (pte_none(*pte))
412                         set_pte(pte, pfn_pte(__pa(alloc_bootmem_pages_node(NODE_DATA(node), PAGE_SIZE)) >> PAGE_SHIFT,
413                                              PAGE_KERNEL));
414         }
415         return 0;
416 }
417
418 struct memmap_init_callback_data {
419         struct page *start;
420         struct page *end;
421         int nid;
422         unsigned long zone;
423 };
424
425 static int
426 virtual_memmap_init (u64 start, u64 end, void *arg)
427 {
428         struct memmap_init_callback_data *args;
429         struct page *map_start, *map_end;
430
431         args = (struct memmap_init_callback_data *) arg;
432
433         map_start = vmem_map + (__pa(start) >> PAGE_SHIFT);
434         map_end   = vmem_map + (__pa(end) >> PAGE_SHIFT);
435
436         if (map_start < args->start)
437                 map_start = args->start;
438         if (map_end > args->end)
439                 map_end = args->end;
440
441         /*
442          * We have to initialize "out of bounds" struct page elements that fit completely
443          * on the same pages that were allocated for the "in bounds" elements because they
444          * may be referenced later (and found to be "reserved").
445          */
446         map_start -= ((unsigned long) map_start & (PAGE_SIZE - 1)) / sizeof(struct page);
447         map_end += ((PAGE_ALIGN((unsigned long) map_end) - (unsigned long) map_end)
448                     / sizeof(struct page));
449
450         if (map_start < map_end)
451                 memmap_init_zone((unsigned long)(map_end - map_start),
452                                  args->nid, args->zone, page_to_pfn(map_start));
453         return 0;
454 }
455
456 void
457 memmap_init (unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
458              unsigned long start_pfn)
459 {
460         if (!vmem_map)
461                 memmap_init_zone(size, nid, zone, start_pfn);
462         else {
463                 struct page *start;
464                 struct memmap_init_callback_data args;
465
466                 start = pfn_to_page(start_pfn);
467                 args.start = start;
468                 args.end = start + size;
469                 args.nid = nid;
470                 args.zone = zone;
471
472                 efi_memmap_walk(virtual_memmap_init, &args);
473         }
474 }
475
476 int
477 ia64_pfn_valid (unsigned long pfn)
478 {
479         char byte;
480         struct page *pg = pfn_to_page(pfn);
481
482         return     (__get_user(byte, (char __user *) pg) == 0)
483                 && ((((u64)pg & PAGE_MASK) == (((u64)(pg + 1) - 1) & PAGE_MASK))
484                         || (__get_user(byte, (char __user *) (pg + 1) - 1) == 0));
485 }
486 EXPORT_SYMBOL(ia64_pfn_valid);
487
488 int
489 find_largest_hole (u64 start, u64 end, void *arg)
490 {
491         u64 *max_gap = arg;
492
493         static u64 last_end = PAGE_OFFSET;
494
495         /* NOTE: this algorithm assumes efi memmap table is ordered */
496
497         if (*max_gap < (start - last_end))
498                 *max_gap = start - last_end;
499         last_end = end;
500         return 0;
501 }
502 #endif /* CONFIG_VIRTUAL_MEM_MAP */
503
504 static int
505 count_reserved_pages (u64 start, u64 end, void *arg)
506 {
507         unsigned long num_reserved = 0;
508         unsigned long *count = arg;
509
510         for (; start < end; start += PAGE_SIZE)
511                 if (PageReserved(virt_to_page(start)))
512                         ++num_reserved;
513         *count += num_reserved;
514         return 0;
515 }
516
517 /*
518  * Boot command-line option "nolwsys" can be used to disable the use of any light-weight
519  * system call handler.  When this option is in effect, all fsyscalls will end up bubbling
520  * down into the kernel and calling the normal (heavy-weight) syscall handler.  This is
521  * useful for performance testing, but conceivably could also come in handy for debugging
522  * purposes.
523  */
524
525 static int nolwsys;
526
527 static int __init
528 nolwsys_setup (char *s)
529 {
530         nolwsys = 1;
531         return 1;
532 }
533
534 __setup("nolwsys", nolwsys_setup);
535
536 void
537 mem_init (void)
538 {
539         long reserved_pages, codesize, datasize, initsize;
540         unsigned long num_pgt_pages;
541         pg_data_t *pgdat;
542         int i;
543         static struct kcore_list kcore_mem, kcore_vmem, kcore_kernel;
544
545 #ifdef CONFIG_PCI
546         /*
547          * This needs to be called _after_ the command line has been parsed but _before_
548          * any drivers that may need the PCI DMA interface are initialized or bootmem has
549          * been freed.
550          */
551         platform_dma_init();
552 #endif
553
554 #ifndef CONFIG_DISCONTIGMEM
555         if (!mem_map)
556                 BUG();
557         max_mapnr = max_low_pfn;
558 #endif
559
560         high_memory = __va(max_low_pfn * PAGE_SIZE);
561
562         kclist_add(&kcore_mem, __va(0), max_low_pfn * PAGE_SIZE);
563         kclist_add(&kcore_vmem, (void *)VMALLOC_START, VMALLOC_END-VMALLOC_START);
564         kclist_add(&kcore_kernel, _stext, _end - _stext);
565
566         for_each_pgdat(pgdat)
567                 totalram_pages += free_all_bootmem_node(pgdat);
568
569         reserved_pages = 0;
570         efi_memmap_walk(count_reserved_pages, &reserved_pages);
571
572         codesize =  (unsigned long) _etext - (unsigned long) _stext;
573         datasize =  (unsigned long) _edata - (unsigned long) _etext;
574         initsize =  (unsigned long) __init_end - (unsigned long) __init_begin;
575
576         printk(KERN_INFO "Memory: %luk/%luk available (%luk code, %luk reserved, "
577                "%luk data, %luk init)\n", (unsigned long) nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT - 10),
578                num_physpages << (PAGE_SHIFT - 10), codesize >> 10,
579                reserved_pages << (PAGE_SHIFT - 10), datasize >> 10, initsize >> 10);
580
581         /*
582          * Allow for enough (cached) page table pages so that we can map the entire memory
583          * at least once.  Each task also needs a couple of page tables pages, so add in a
584          * fudge factor for that (don't use "threads-max" here; that would be wrong!).
585          * Don't allow the cache to be more than 10% of total memory, though.
586          */
587 #       define NUM_TASKS        500     /* typical number of tasks */
588         num_pgt_pages = nr_free_pages() / PTRS_PER_PGD + NUM_TASKS;
589         if (num_pgt_pages > nr_free_pages() / 10)
590                 num_pgt_pages = nr_free_pages() / 10;
591         if (num_pgt_pages > (u64) pgt_cache_water[1])
592                 pgt_cache_water[1] = num_pgt_pages;
593
594         /*
595          * For fsyscall entrpoints with no light-weight handler, use the ordinary
596          * (heavy-weight) handler, but mark it by setting bit 0, so the fsyscall entry
597          * code can tell them apart.
598          */
599         for (i = 0; i < NR_syscalls; ++i) {
600                 extern unsigned long fsyscall_table[NR_syscalls];
601                 extern unsigned long sys_call_table[NR_syscalls];
602
603                 if (!fsyscall_table[i] || nolwsys)
604                         fsyscall_table[i] = sys_call_table[i] | 1;
605         }
606         setup_gate();
607
608 #ifdef CONFIG_IA32_SUPPORT
609         ia32_mem_init();
610 #endif
611 }