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 += atomic_read(&page->count) - 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         /*
 229          * This doesn't seem to be used by the Linux memory
 230          * manager any more.  If we can get rid of it, we
 231          * also get rid of some of the stuff above as well.
 232          */
 233         max_low_pfn = memend_pfn - O_PFN_DOWN(PHYS_OFFSET);
 234         max_pfn = memend_pfn - O_PFN_DOWN(PHYS_OFFSET);
 235         mi->end = memend_pfn << PAGE_SHIFT;
 236
 237         return bootmem_pages;
 238 }
 239
 240 static int __init check_initrd(struct meminfo *mi)
 241 {
 242         int initrd_node = -2;
 243 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
 244         unsigned long end = phys_initrd_start + phys_initrd_size;
 245
 246         /*
 247          * Make sure that the initrd is within a valid area of
 248          * memory.
 249          */
 250         if (phys_initrd_size) {
 251                 unsigned int i;
 252
 253                 initrd_node = -1;
 254
 255                 for (i = 0; i < mi->nr_banks; i++) {
 256                         unsigned long bank_end;
 257
 258                         bank_end = mi->bank[i].start + mi->bank[i].size;
 259
 260                         if (mi->bank[i].start <= phys_initrd_start &&
 261                             end <= bank_end)
 262                                 initrd_node = mi->bank[i].node;
 263                 }
 264         }
 265
 266         if (initrd_node == -1) {
 267                 printk(KERN_ERR "initrd (0x%08lx - 0x%08lx) extends beyond "
 268                        "physical memory - disabling initrd\n",
 269                        phys_initrd_start, end);
 270                 phys_initrd_start = phys_initrd_size = 0;
 271         }
 272 #endif
 273
 274         return initrd_node;
 275 }
 276
 277 /*
 278  * Reserve the various regions of node 0
 279  */
 280 static __init void reserve_node_zero(unsigned int bootmap_pfn, unsigned int bootmap_pages)
 281 {
 282         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(0);
 283
 284         /*
 285          * Register the kernel text and data with bootmem.
 286          * Note that this can only be in node 0.
 287          */
 288         reserve_bootmem_node(pgdat, __pa(&_stext), &_end - &_stext);
 289
 290 #ifdef CONFIG_CPU_32
 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 #endif
 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
 307          * need to stop things allocating the low memory; we need
 308          * a better implementation of GFP_DMA which does not assume
 309          * that DMA-able memory starts at zero.
 310          */
 311         if (machine_is_integrator())
 312                 reserve_bootmem_node(pgdat, 0, __pa(swapper_pg_dir));
 313         /*
 314          * These should likewise go elsewhere.  They pre-reserve
 315          * the screen memory region at the start of main system
 316          * memory.
 317          */
 318         if (machine_is_archimedes() || machine_is_a5k())
 319                 reserve_bootmem_node(pgdat, 0x02000000, 0x00080000);
 320         if (machine_is_edb7211())
 321                 reserve_bootmem_node(pgdat, 0xc0000000, 0x00020000);
 322         if (machine_is_p720t())
 323                 reserve_bootmem_node(pgdat, PHYS_OFFSET, 0x00014000);
 324 #ifdef CONFIG_SA1111
 325         /*
 326          * Because of the SA1111 DMA bug, we want to preserve
 327          * our precious DMA-able memory...
 328          */
 329         reserve_bootmem_node(pgdat, PHYS_OFFSET, __pa(swapper_pg_dir)-PHYS_OFFSET);
 330 #endif
 331 }
 332
 333 /*
 334  * Register all available RAM in this node with the bootmem allocator.
 335  */
 336 static inline void free_bootmem_node_bank(int node, struct meminfo *mi)
 337 {
 338         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
 339         int bank;
 340
 341         for (bank = 0; bank < mi->nr_banks; bank++)
 342                 if (mi->bank[bank].node == node)
 343                         free_bootmem_node(pgdat, mi->bank[bank].start,
 344                                           mi->bank[bank].size);
 345 }
 346
 347 /*
 348  * Initialise the bootmem allocator for all nodes.  This is called
 349  * early during the architecture specific initialisation.
 350  */
 351 void __init bootmem_init(struct meminfo *mi)
 352 {
 353         struct node_info node_info[MAX_NUMNODES], *np = node_info;
 354         unsigned int bootmap_pages, bootmap_pfn, map_pg;
 355         int node, initrd_node;
 356
 357         bootmap_pages = find_memend_and_nodes(mi, np);
 358         bootmap_pfn   = find_bootmap_pfn(0, mi, bootmap_pages);
 359         initrd_node   = check_initrd(mi);
 360
 361         map_pg = bootmap_pfn;
 362
 363         /*
 364          * Initialise the bootmem nodes.
 365          *
 366          * What we really want to do is:
 367          *
 368          *   unmap_all_regions_except_kernel();
 369          *   for_each_node_in_reverse_order(node) {
 370          *     map_node(node);
 371          *     allocate_bootmem_map(node);
 372          *     init_bootmem_node(node);
 373          *     free_bootmem_node(node);
 374          *   }
 375          *
 376          * but this is a 2.5-type change.  For now, we just set
 377          * the nodes up in reverse order.
 378          *
 379          * (we could also do with rolling bootmem_init and paging_init
 380          * into one generic "memory_init" type function).
 381          */
 382         np += numnodes - 1;
 383         for (node = numnodes - 1; node >= 0; node--, np--) {
 384                 /*
 385                  * If there are no pages in this node, ignore it.
 386                  * Note that node 0 must always have some pages.
 387                  */
 388                 if (np->end == 0) {
 389                         if (node == 0)
 390                                 BUG();
 391                         continue;
 392                 }
 393
 394                 /*
 395                  * Initialise the bootmem allocator.
 396                  */
 397                 init_bootmem_node(NODE_DATA(node), map_pg, np->start, np->end);
 398                 free_bootmem_node_bank(node, mi);
 399                 map_pg += np->bootmap_pages;
 400
 401                 /*
 402                  * If this is node 0, we need to reserve some areas ASAP -
 403                  * we may use bootmem on node 0 to setup the other nodes.
 404                  */
 405                 if (node == 0)
 406                         reserve_node_zero(bootmap_pfn, bootmap_pages);
 407         }
 408
 409
 410 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
 411         if (phys_initrd_size && initrd_node >= 0) {
 412                 reserve_bootmem_node(NODE_DATA(initrd_node), phys_initrd_start,
 413                                      phys_initrd_size);
 414                 initrd_start = __phys_to_virt(phys_initrd_start);
 415                 initrd_end = initrd_start + phys_initrd_size;
 416         }
 417 #endif
 418
 419         if (map_pg != bootmap_pfn + bootmap_pages)
 420                 BUG();
 421
 422 }
 423
 424 /*
 425  * paging_init() sets up the page tables, initialises the zone memory
 426  * maps, and sets up the zero page, bad page and bad page tables.
 427  */
 428 void __init paging_init(struct meminfo *mi, struct machine_desc *mdesc)
 429 {
 430         void *zero_page;
 431         int node;
 432
 433         memcpy(&meminfo, mi, sizeof(meminfo));
 434
 435         /*
 436          * allocate the zero page.  Note that we count on this going ok.
 437          */
 438         zero_page = alloc_bootmem_low_pages(PAGE_SIZE);
 439
 440         /*
 441          * initialise the page tables.
 442          */
 443         memtable_init(mi);
 444         if (mdesc->map_io)
 445                 mdesc->map_io();
 446         flush_tlb_all();
 447
 448         /*
 449          * initialise the zones within each node
 450          */
 451         for (node = 0; node < numnodes; node++) {
 452                 unsigned long zone_size[MAX_NR_ZONES];
 453                 unsigned long zhole_size[MAX_NR_ZONES];
 454                 struct bootmem_data *bdata;
 455                 pg_data_t *pgdat;
 456                 int i;
 457
 458                 /*
 459                  * Initialise the zone size information.
 460                  */
 461                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
 462                         zone_size[i]  = 0;
 463                         zhole_size[i] = 0;
 464                 }
 465
 466                 pgdat = NODE_DATA(node);
 467                 bdata = pgdat->bdata;
 468
 469                 /*
 470                  * The size of this node has already been determined.
 471                  * If we need to do anything fancy with the allocation
 472                  * of this memory to the zones, now is the time to do
 473                  * it.
 474                  */
 475                 zone_size[0] = bdata->node_low_pfn -
 476                                 (bdata->node_boot_start >> PAGE_SHIFT);
 477
 478                 /*
 479                  * If this zone has zero size, skip it.
 480                  */
 481                 if (!zone_size[0])
 482                         continue;
 483
 484                 /*
 485                  * For each bank in this node, calculate the size of the
 486                  * holes.  holes = node_size - sum(bank_sizes_in_node)
 487                  */
 488                 zhole_size[0] = zone_size[0];
 489                 for (i = 0; i < mi->nr_banks; i++) {
 490                         if (mi->bank[i].node != node)
 491                                 continue;
 492
 493                         zhole_size[0] -= mi->bank[i].size >> PAGE_SHIFT;
 494                 }
 495
 496                 /*
 497                  * Adjust the sizes according to any special
 498                  * requirements for this machine type.
 499                  */
 500                 arch_adjust_zones(node, zone_size, zhole_size);
 501
 502                 free_area_init_node(node, pgdat, 0, zone_size,
 503                                 bdata->node_boot_start >> PAGE_SHIFT, zhole_size);
 504         }
 505
 506 #ifndef CONFIG_DISCONTIGMEM
 507         mem_map = contig_page_data.node_mem_map;
 508 #endif
 509
 510         /*
 511          * finish off the bad pages once
 512          * the mem_map is initialised
 513          */
 514         memzero(zero_page, PAGE_SIZE);
 515         empty_zero_page = virt_to_page(zero_page);
 516         flush_dcache_page(empty_zero_page);
 517 }
 518
 519 static inline void free_area(unsigned long addr, unsigned long end, char *s)
 520 {
 521         unsigned int size = (end - addr) >> 10;
 522
 523         for (; addr < end; addr += PAGE_SIZE) {
 524                 struct page *page = virt_to_page(addr);
 525                 ClearPageReserved(page);
 526                 set_page_count(page, 1);
 527                 free_page(addr);
 528                 totalram_pages++;
 529         }
 530
 531         if (size && s)
 532                 printk(KERN_INFO "Freeing %s memory: %dK\n", s, size);
 533 }
 534
 535 /*
 536  * mem_init() marks the free areas in the mem_map and tells us how much
 537  * memory is free.  This is done after various parts of the system have
 538  * claimed their memory after the kernel image.
 539  */
 540 void __init mem_init(void)
 541 {
 542         unsigned int codepages, datapages, initpages;
 543         int i, node;
 544
 545         codepages = &_etext - &_text;
 546         datapages = &_end - &_etext;
 547         initpages = &__init_end - &__init_begin;
 548
 549         high_memory = (void *)__va(meminfo.end);
 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 = 1;
 599         }
 600 }
 601
 602 void free_initmem(void)
 603 {
 604         if (!machine_is_integrator()) {
 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