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 #ifdef CONFIG_CPU_32
  28 #define TABLE_OFFSET    (PTRS_PER_PTE)
  29 #else
  30 #define TABLE_OFFSET    0
  31 #endif
  32
  33 #define TABLE_SIZE      ((TABLE_OFFSET + PTRS_PER_PTE) * sizeof(pte_t))
  34
  35 DEFINE_PER_CPU(struct mmu_gather, mmu_gathers);
  36
  37 extern pgd_t swapper_pg_dir[PTRS_PER_PGD];
  38 extern char _stext, _text, _etext, _end, __init_begin, __init_end;
  39 extern unsigned long phys_initrd_start;
  40 extern unsigned long phys_initrd_size;
  41
  42 /*
  43  * The sole use of this is to pass memory configuration
  44  * data from paging_init to mem_init.
  45  */
  46 static struct meminfo meminfo __initdata = { 0, };
  47
  48 /*
  49  * empty_zero_page is a special page that is used for
  50  * zero-initialized data and COW.
  51  */
  52 struct page *empty_zero_page;
  53
  54 void show_mem(void)
  55 {
  56         int free = 0, total = 0, reserved = 0;
  57         int shared = 0, cached = 0, slab = 0, node;
  58
  59         printk("Mem-info:\n");
  60         show_free_areas();
  61         printk("Free swap:       %6dkB\n",nr_swap_pages<<(PAGE_SHIFT-10));
  62
  63         for (node = 0; node < numnodes; node++) {
  64                 struct page *page, *end;
  65
  66                 page = NODE_MEM_MAP(node);
  67                 end  = page + NODE_DATA(node)->node_spanned_pages;
  68
  69                 do {
  70                         total++;
  71                         if (PageReserved(page))
  72                                 reserved++;
  73                         else if (PageSwapCache(page))
  74                                 cached++;
  75                         else if (PageSlab(page))
  76                                 slab++;
  77                         else if (!page_count(page))
  78                                 free++;
  79                         else
  80                                 shared += page_count(page) - 1;
  81                         page++;
  82                 } while (page < end);
  83         }
  84
  85         printk("%d pages of RAM\n", total);
  86         printk("%d free pages\n", free);
  87         printk("%d reserved pages\n", reserved);
  88         printk("%d slab pages\n", slab);
  89         printk("%d pages shared\n", shared);
  90         printk("%d pages swap cached\n", cached);
  91 }
  92
  93 struct node_info {
  94         unsigned int start;
  95         unsigned int end;
  96         int bootmap_pages;
  97 };
  98
  99 #define O_PFN_DOWN(x)   ((x) >> PAGE_SHIFT)
 100 #define V_PFN_DOWN(x)   O_PFN_DOWN(__pa(x))
 101
 102 #define O_PFN_UP(x)     (PAGE_ALIGN(x) >> PAGE_SHIFT)
 103 #define V_PFN_UP(x)     O_PFN_UP(__pa(x))
 104
 105 #define PFN_SIZE(x)     ((x) >> PAGE_SHIFT)
 106 #define PFN_RANGE(s,e)  PFN_SIZE(PAGE_ALIGN((unsigned long)(e)) - \
 107                                 (((unsigned long)(s)) & PAGE_MASK))
 108
 109 /*
 110  * FIXME: We really want to avoid allocating the bootmap bitmap
 111  * over the top of the initrd.  Hopefully, this is located towards
 112  * the start of a bank, so if we allocate the bootmap bitmap at
 113  * the end, we won't clash.
 114  */
 115 static unsigned int __init
 116 find_bootmap_pfn(int node, struct meminfo *mi, unsigned int bootmap_pages)
 117 {
 118         unsigned int start_pfn, bank, bootmap_pfn;
 119
 120         start_pfn   = V_PFN_UP(&_end);
 121         bootmap_pfn = 0;
 122
 123         for (bank = 0; bank < mi->nr_banks; bank ++) {
 124                 unsigned int start, end;
 125
 126                 if (mi->bank[bank].node != node)
 127                         continue;
 128
 129                 start = O_PFN_UP(mi->bank[bank].start);
 130                 end   = O_PFN_DOWN(mi->bank[bank].size +
 131                                    mi->bank[bank].start);
 132
 133                 if (end < start_pfn)
 134                         continue;
 135
 136                 if (start < start_pfn)
 137                         start = start_pfn;
 138
 139                 if (end <= start)
 140                         continue;
 141
 142                 if (end - start >= bootmap_pages) {
 143                         bootmap_pfn = start;
 144                         break;
 145                 }
 146         }
 147
 148         if (bootmap_pfn == 0)
 149                 BUG();
 150
 151         return bootmap_pfn;
 152 }
 153
 154 /*
 155  * Scan the memory info structure and pull out:
 156  *  - the end of memory
 157  *  - the number of nodes
 158  *  - the pfn range of each node
 159  *  - the number of bootmem bitmap pages
 160  */
 161 static unsigned int __init
 162 find_memend_and_nodes(struct meminfo *mi, struct node_info *np)
 163 {
 164         unsigned int i, bootmem_pages = 0, memend_pfn = 0;
 165
 166         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
 167                 np[i].start = -1U;
 168                 np[i].end = 0;
 169                 np[i].bootmap_pages = 0;
 170         }
 171
 172         for (i = 0; i < mi->nr_banks; i++) {
 173                 unsigned long start, end;
 174                 int node;
 175
 176                 if (mi->bank[i].size == 0) {
 177                         /*
 178                          * Mark this bank with an invalid node number
 179                          */
 180                         mi->bank[i].node = -1;
 181                         continue;
 182                 }
 183
 184                 node = mi->bank[i].node;
 185
 186                 if (node >= numnodes) {
 187                         numnodes = node + 1;
 188
 189                         /*
 190                          * Make sure we haven't exceeded the maximum number
 191                          * of nodes that we have in this configuration.  If
 192                          * we have, we're in trouble.  (maybe we ought to
 193                          * limit, instead of bugging?)
 194                          */
 195                         if (numnodes > MAX_NUMNODES)
 196                                 BUG();
 197                 }
 198
 199                 /*
 200                  * Get the start and end pfns for this bank
 201                  */
 202                 start = O_PFN_UP(mi->bank[i].start);
 203                 end   = O_PFN_DOWN(mi->bank[i].start + mi->bank[i].size);
 204
 205                 if (np[node].start > start)
 206                         np[node].start = start;
 207
 208                 if (np[node].end < end)
 209                         np[node].end = end;
 210
 211                 if (memend_pfn < end)
 212                         memend_pfn = end;
 213         }
 214
 215         /*
 216          * Calculate the number of pages we require to
 217          * store the bootmem bitmaps.
 218          */
 219         for (i = 0; i < numnodes; i++) {
 220                 if (np[i].end == 0)
 221                         continue;
 222
 223                 np[i].bootmap_pages = bootmem_bootmap_pages(np[i].end -
 224                                                             np[i].start);
 225                 bootmem_pages += np[i].bootmap_pages;
 226         }
 227
 228         high_memory = __va(memend_pfn << PAGE_SHIFT);
 229
 230         /*
 231          * This doesn't seem to be used by the Linux memory
 232          * manager any more.  If we can get rid of it, we
 233          * also get rid of some of the stuff above as well.
 234          */
 235         max_low_pfn = memend_pfn - O_PFN_DOWN(PHYS_OFFSET);
 236         max_pfn = memend_pfn - O_PFN_DOWN(PHYS_OFFSET);
 237
 238         return bootmem_pages;
 239 }
 240
 241 static int __init check_initrd(struct meminfo *mi)
 242 {
 243         int initrd_node = -2;
 244 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
 245         unsigned long end = phys_initrd_start + phys_initrd_size;
 246
 247         /*
 248          * Make sure that the initrd is within a valid area of
 249          * memory.
 250          */
 251         if (phys_initrd_size) {
 252                 unsigned int i;
 253
 254                 initrd_node = -1;
 255
 256                 for (i = 0; i < mi->nr_banks; i++) {
 257                         unsigned long bank_end;
 258
 259                         bank_end = mi->bank[i].start + mi->bank[i].size;
 260
 261                         if (mi->bank[i].start <= phys_initrd_start &&
 262                             end <= bank_end)
 263                                 initrd_node = mi->bank[i].node;
 264                 }
 265         }
 266
 267         if (initrd_node == -1) {
 268                 printk(KERN_ERR "initrd (0x%08lx - 0x%08lx) extends beyond "
 269                        "physical memory - disabling initrd\n",
 270                        phys_initrd_start, end);
 271                 phys_initrd_start = phys_initrd_size = 0;
 272         }
 273 #endif
 274
 275         return initrd_node;
 276 }
 277
 278 /*
 279  * Reserve the various regions of node 0
 280  */
 281 static __init void reserve_node_zero(unsigned int bootmap_pfn, unsigned int bootmap_pages)
 282 {
 283         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(0);
 284         unsigned long res_size = 0;
 285
 286         /*
 287          * Register the kernel text and data with bootmem.
 288          * Note that this can only be in node 0.
 289          */
 290         reserve_bootmem_node(pgdat, __pa(&_stext), &_end - &_stext);
 291
 292 #ifdef CONFIG_CPU_32
 293         /*
 294          * Reserve the page tables.  These are already in use,
 295          * and can only be in node 0.
 296          */
 297         reserve_bootmem_node(pgdat, __pa(swapper_pg_dir),
 298                              PTRS_PER_PGD * sizeof(pgd_t));
 299 #endif
 300         /*
 301          * And don't forget to reserve the allocator bitmap,
 302          * which will be freed later.
 303          */
 304         reserve_bootmem_node(pgdat, bootmap_pfn << PAGE_SHIFT,
 305                              bootmap_pages << PAGE_SHIFT);
 306
 307         /*
 308          * Hmm... This should go elsewhere, but we really really need to
 309          * stop things allocating the low memory; ideally we need a better
 310          * implementation of GFP_DMA which does not assume that DMA-able
 311          * memory starts at zero.
 312          */
 313         if (machine_is_integrator() || machine_is_cintegrator())
 314                 res_size = __pa(swapper_pg_dir) - PHYS_OFFSET;
 315
 316         /*
 317          * These should likewise go elsewhere.  They pre-reserve the
 318          * screen memory region at the start of main system memory.
 319          */
 320         if (machine_is_edb7211())
 321                 res_size = 0x00020000;
 322         if (machine_is_p720t())
 323                 res_size = 0x00014000;
 324
 325 #ifdef CONFIG_SA1111
 326         /*
 327          * Because of the SA1111 DMA bug, we want to preserve our
 328          * precious DMA-able memory...
 329          */
 330         res_size = __pa(swapper_pg_dir) - PHYS_OFFSET;
 331 #endif
 332         if (res_size)
 333                 reserve_bootmem_node(pgdat, PHYS_OFFSET, res_size);
 334 }
 335
 336 /*
 337  * Register all available RAM in this node with the bootmem allocator.
 338  */
 339 static inline void free_bootmem_node_bank(int node, struct meminfo *mi)
 340 {
 341         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
 342         int bank;
 343
 344         for (bank = 0; bank < mi->nr_banks; bank++)
 345                 if (mi->bank[bank].node == node)
 346                         free_bootmem_node(pgdat, mi->bank[bank].start,
 347                                           mi->bank[bank].size);
 348 }
 349
 350 /*
 351  * Initialise the bootmem allocator for all nodes.  This is called
 352  * early during the architecture specific initialisation.
 353  */
 354 void __init bootmem_init(struct meminfo *mi)
 355 {
 356         struct node_info node_info[MAX_NUMNODES], *np = node_info;
 357         unsigned int bootmap_pages, bootmap_pfn, map_pg;
 358         int node, initrd_node;
 359
 360         bootmap_pages = find_memend_and_nodes(mi, np);
 361         bootmap_pfn   = find_bootmap_pfn(0, mi, bootmap_pages);
 362         initrd_node   = check_initrd(mi);
 363
 364         map_pg = bootmap_pfn;
 365
 366         /*
 367          * Initialise the bootmem nodes.
 368          *
 369          * What we really want to do is:
 370          *
 371          *   unmap_all_regions_except_kernel();
 372          *   for_each_node_in_reverse_order(node) {
 373          *     map_node(node);
 374          *     allocate_bootmem_map(node);
 375          *     init_bootmem_node(node);
 376          *     free_bootmem_node(node);
 377          *   }
 378          *
 379          * but this is a 2.5-type change.  For now, we just set
 380          * the nodes up in reverse order.
 381          *
 382          * (we could also do with rolling bootmem_init and paging_init
 383          * into one generic "memory_init" type function).
 384          */
 385         np += numnodes - 1;
 386         for (node = numnodes - 1; node >= 0; node--, np--) {
 387                 /*
 388                  * If there are no pages in this node, ignore it.
 389                  * Note that node 0 must always have some pages.
 390                  */
 391                 if (np->end == 0) {
 392                         if (node == 0)
 393                                 BUG();
 394                         continue;
 395                 }
 396
 397                 /*
 398                  * Initialise the bootmem allocator.
 399                  */
 400                 init_bootmem_node(NODE_DATA(node), map_pg, np->start, np->end);
 401                 free_bootmem_node_bank(node, mi);
 402                 map_pg += np->bootmap_pages;
 403
 404                 /*
 405                  * If this is node 0, we need to reserve some areas ASAP -
 406                  * we may use bootmem on node 0 to setup the other nodes.
 407                  */
 408                 if (node == 0)
 409                         reserve_node_zero(bootmap_pfn, bootmap_pages);
 410         }
 411
 412
 413 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
 414         if (phys_initrd_size && initrd_node >= 0) {
 415                 reserve_bootmem_node(NODE_DATA(initrd_node), phys_initrd_start,
 416                                      phys_initrd_size);
 417                 initrd_start = __phys_to_virt(phys_initrd_start);
 418                 initrd_end = initrd_start + phys_initrd_size;
 419         }
 420 #endif
 421
 422         if (map_pg != bootmap_pfn + bootmap_pages)
 423                 BUG();
 424
 425 }
 426
 427 /*
 428  * paging_init() sets up the page tables, initialises the zone memory
 429  * maps, and sets up the zero page, bad page and bad page tables.
 430  */
 431 void __init paging_init(struct meminfo *mi, struct machine_desc *mdesc)
 432 {
 433         void *zero_page;
 434         int node;
 435
 436         memcpy(&meminfo, mi, sizeof(meminfo));
 437
 438         /*
 439          * allocate the zero page.  Note that we count on this going ok.
 440          */
 441         zero_page = alloc_bootmem_low_pages(PAGE_SIZE);
 442
 443         /*
 444          * initialise the page tables.
 445          */
 446         memtable_init(mi);
 447         if (mdesc->map_io)
 448                 mdesc->map_io();
 449         flush_tlb_all();
 450
 451         /*
 452          * initialise the zones within each node
 453          */
 454         for (node = 0; node < numnodes; node++) {
 455                 unsigned long zone_size[MAX_NR_ZONES];
 456                 unsigned long zhole_size[MAX_NR_ZONES];
 457                 struct bootmem_data *bdata;
 458                 pg_data_t *pgdat;
 459                 int i;
 460
 461                 /*
 462                  * Initialise the zone size information.
 463                  */
 464                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
 465                         zone_size[i]  = 0;
 466                         zhole_size[i] = 0;
 467                 }
 468
 469                 pgdat = NODE_DATA(node);
 470                 bdata = pgdat->bdata;
 471
 472                 /*
 473                  * The size of this node has already been determined.
 474                  * If we need to do anything fancy with the allocation
 475                  * of this memory to the zones, now is the time to do
 476                  * it.
 477                  */
 478                 zone_size[0] = bdata->node_low_pfn -
 479                                 (bdata->node_boot_start >> PAGE_SHIFT);
 480
 481                 /*
 482                  * If this zone has zero size, skip it.
 483                  */
 484                 if (!zone_size[0])
 485                         continue;
 486
 487                 /*
 488                  * For each bank in this node, calculate the size of the
 489                  * holes.  holes = node_size - sum(bank_sizes_in_node)
 490                  */
 491                 zhole_size[0] = zone_size[0];
 492                 for (i = 0; i < mi->nr_banks; i++) {
 493                         if (mi->bank[i].node != node)
 494                                 continue;
 495
 496                         zhole_size[0] -= mi->bank[i].size >> PAGE_SHIFT;
 497                 }
 498
 499                 /*
 500                  * Adjust the sizes according to any special
 501                  * requirements for this machine type.
 502                  */
 503                 arch_adjust_zones(node, zone_size, zhole_size);
 504
 505                 free_area_init_node(node, pgdat, 0, zone_size,
 506                                 bdata->node_boot_start >> PAGE_SHIFT, zhole_size);
 507         }
 508
 509 #ifndef CONFIG_DISCONTIGMEM
 510         mem_map = contig_page_data.node_mem_map;
 511 #endif
 512
 513         /*
 514          * finish off the bad pages once
 515          * the mem_map is initialised
 516          */
 517         memzero(zero_page, PAGE_SIZE);
 518         empty_zero_page = virt_to_page(zero_page);
 519         flush_dcache_page(empty_zero_page);
 520 }
 521
 522 static inline void free_area(unsigned long addr, unsigned long end, char *s)
 523 {
 524         unsigned int size = (end - addr) >> 10;
 525
 526         for (; addr < end; addr += PAGE_SIZE) {
 527                 struct page *page = virt_to_page(addr);
 528                 ClearPageReserved(page);
 529                 set_page_count(page, 1);
 530                 free_page(addr);
 531                 totalram_pages++;
 532         }
 533
 534         if (size && s)
 535                 printk(KERN_INFO "Freeing %s memory: %dK\n", s, size);
 536 }
 537
 538 /*
 539  * mem_init() marks the free areas in the mem_map and tells us how much
 540  * memory is free.  This is done after various parts of the system have
 541  * claimed their memory after the kernel image.
 542  */
 543 void __init mem_init(void)
 544 {
 545         unsigned int codepages, datapages, initpages;
 546         int i, node;
 547
 548         codepages = &_etext - &_text;
 549         datapages = &_end - &_etext;
 550         initpages = &__init_end - &__init_begin;
 551
 552 #ifndef CONFIG_DISCONTIGMEM
 553         max_mapnr   = virt_to_page(high_memory) - mem_map;
 554 #endif
 555
 556         /*
 557          * We may have non-contiguous memory.
 558          */
 559         if (meminfo.nr_banks != 1)
 560                 create_memmap_holes(&meminfo);
 561
 562         /* this will put all unused low memory onto the freelists */
 563         for (node = 0; node < numnodes; node++) {
 564                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
 565
 566                 if (pgdat->node_spanned_pages != 0)
 567                         totalram_pages += free_all_bootmem_node(pgdat);
 568         }
 569
 570 #ifdef CONFIG_SA1111
 571         /* now that our DMA memory is actually so designated, we can free it */
 572         free_area(PAGE_OFFSET, (unsigned long)swapper_pg_dir, NULL);
 573 #endif
 574
 575         /*
 576          * Since our memory may not be contiguous, calculate the
 577          * real number of pages we have in this system
 578          */
 579         printk(KERN_INFO "Memory:");
 580
 581         num_physpages = 0;
 582         for (i = 0; i < meminfo.nr_banks; i++) {
 583                 num_physpages += meminfo.bank[i].size >> PAGE_SHIFT;
 584                 printk(" %ldMB", meminfo.bank[i].size >> 20);
 585         }
 586
 587         printk(" = %luMB total\n", num_physpages >> (20 - PAGE_SHIFT));
 588         printk(KERN_NOTICE "Memory: %luKB available (%dK code, "
 589                 "%dK data, %dK init)\n",
 590                 (unsigned long) nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10),
 591                 codepages >> 10, datapages >> 10, initpages >> 10);
 592
 593         if (PAGE_SIZE >= 16384 && num_physpages <= 128) {
 594                 extern int sysctl_overcommit_memory;
 595                 /*
 596                  * On a machine this small we won't get
 597                  * anywhere without overcommit, so turn
 598                  * it on by default.
 599                  */
 600                 sysctl_overcommit_memory = 1;
 601         }
 602 }
 603
 604 void free_initmem(void)
 605 {
 606         if (!machine_is_integrator() && !machine_is_cintegrator()) {
 607                 free_area((unsigned long)(&__init_begin),
 608                           (unsigned long)(&__init_end),
 609                           "init");
 610         }
 611 }
 612
 613 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
 614
 615 static int keep_initrd;
 616
 617 void free_initrd_mem(unsigned long start, unsigned long end)
 618 {
 619         if (!keep_initrd)
 620                 free_area(start, end, "initrd");
 621 }
 622
 623 static int __init keepinitrd_setup(char *__unused)
 624 {
 625         keep_initrd = 1;
 626         return 1;
 627 }
 628
 629 __setup("keepinitrd", keepinitrd_setup);
 630 #endif