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