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 char _stext, _text, _etext, _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         reserve_bootmem_node(pgdat, __pa(&_stext), &_end - &_stext);
 286
 287         /*
 288          * Reserve the page tables.  These are already in use,
 289          * and can only be in node 0.
 290          */
 291         reserve_bootmem_node(pgdat, __pa(swapper_pg_dir),
 292                              PTRS_PER_PGD * sizeof(pgd_t));
 293
 294         /*
 295          * And don't forget to reserve the allocator bitmap,
 296          * which will be freed later.
 297          */
 298         reserve_bootmem_node(pgdat, bootmap_pfn << PAGE_SHIFT,
 299                              bootmap_pages << PAGE_SHIFT);
 300
 301         /*
 302          * Hmm... This should go elsewhere, but we really really need to
 303          * stop things allocating the low memory; ideally we need a better
 304          * implementation of GFP_DMA which does not assume that DMA-able
 305          * memory starts at zero.
 306          */
 307         if (machine_is_integrator() || machine_is_cintegrator())
 308                 res_size = __pa(swapper_pg_dir) - PHYS_OFFSET;
 309
 310         /*
 311          * These should likewise go elsewhere.  They pre-reserve the
 312          * screen memory region at the start of main system memory.
 313          */
 314         if (machine_is_edb7211())
 315                 res_size = 0x00020000;
 316         if (machine_is_p720t())
 317                 res_size = 0x00014000;
 318
 319 #ifdef CONFIG_SA1111
 320         /*
 321          * Because of the SA1111 DMA bug, we want to preserve our
 322          * precious DMA-able memory...
 323          */
 324         res_size = __pa(swapper_pg_dir) - PHYS_OFFSET;
 325 #endif
 326         if (res_size)
 327                 reserve_bootmem_node(pgdat, PHYS_OFFSET, res_size);
 328 }
 329
 330 /*
 331  * Register all available RAM in this node with the bootmem allocator.
 332  */
 333 static inline void free_bootmem_node_bank(int node, struct meminfo *mi)
 334 {
 335         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
 336         int bank;
 337
 338         for (bank = 0; bank < mi->nr_banks; bank++)
 339                 if (mi->bank[bank].node == node)
 340                         free_bootmem_node(pgdat, mi->bank[bank].start,
 341                                           mi->bank[bank].size);
 342 }
 343
 344 /*
 345  * Initialise the bootmem allocator for all nodes.  This is called
 346  * early during the architecture specific initialisation.
 347  */
 348 static void __init bootmem_init(struct meminfo *mi)
 349 {
 350         struct node_info node_info[MAX_NUMNODES], *np = node_info;
 351         unsigned int bootmap_pages, bootmap_pfn, map_pg;
 352         int node, initrd_node;
 353
 354         bootmap_pages = find_memend_and_nodes(mi, np);
 355         bootmap_pfn   = find_bootmap_pfn(0, mi, bootmap_pages);
 356         initrd_node   = check_initrd(mi);
 357
 358         map_pg = bootmap_pfn;
 359
 360         /*
 361          * Initialise the bootmem nodes.
 362          *
 363          * What we really want to do is:
 364          *
 365          *   unmap_all_regions_except_kernel();
 366          *   for_each_node_in_reverse_order(node) {
 367          *     map_node(node);
 368          *     allocate_bootmem_map(node);
 369          *     init_bootmem_node(node);
 370          *     free_bootmem_node(node);
 371          *   }
 372          *
 373          * but this is a 2.5-type change.  For now, we just set
 374          * the nodes up in reverse order.
 375          *
 376          * (we could also do with rolling bootmem_init and paging_init
 377          * into one generic "memory_init" type function).
 378          */
 379         np += numnodes - 1;
 380         for (node = numnodes - 1; node >= 0; node--, np--) {
 381                 /*
 382                  * If there are no pages in this node, ignore it.
 383                  * Note that node 0 must always have some pages.
 384                  */
 385                 if (np->end == 0) {
 386                         if (node == 0)
 387                                 BUG();
 388                         continue;
 389                 }
 390
 391                 /*
 392                  * Initialise the bootmem allocator.
 393                  */
 394                 init_bootmem_node(NODE_DATA(node), map_pg, np->start, np->end);
 395                 free_bootmem_node_bank(node, mi);
 396                 map_pg += np->bootmap_pages;
 397
 398                 /*
 399                  * If this is node 0, we need to reserve some areas ASAP -
 400                  * we may use bootmem on node 0 to setup the other nodes.
 401                  */
 402                 if (node == 0)
 403                         reserve_node_zero(bootmap_pfn, bootmap_pages);
 404         }
 405
 406
 407 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
 408         if (phys_initrd_size && initrd_node >= 0) {
 409                 reserve_bootmem_node(NODE_DATA(initrd_node), phys_initrd_start,
 410                                      phys_initrd_size);
 411                 initrd_start = __phys_to_virt(phys_initrd_start);
 412                 initrd_end = initrd_start + phys_initrd_size;
 413         }
 414 #endif
 415
 416         BUG_ON(map_pg != bootmap_pfn + bootmap_pages);
 417 }
 418
 419 /*
 420  * paging_init() sets up the page tables, initialises the zone memory
 421  * maps, and sets up the zero page, bad page and bad page tables.
 422  */
 423 void __init paging_init(struct meminfo *mi, struct machine_desc *mdesc)
 424 {
 425         void *zero_page;
 426         int node;
 427
 428         bootmem_init(mi);
 429
 430         memcpy(&meminfo, mi, sizeof(meminfo));
 431
 432         /*
 433          * allocate the zero page.  Note that we count on this going ok.
 434          */
 435         zero_page = alloc_bootmem_low_pages(PAGE_SIZE);
 436
 437         /*
 438          * initialise the page tables.
 439          */
 440         memtable_init(mi);
 441         if (mdesc->map_io)
 442                 mdesc->map_io();
 443         flush_tlb_all();
 444
 445         /*
 446          * initialise the zones within each node
 447          */
 448         for (node = 0; node < numnodes; node++) {
 449                 unsigned long zone_size[MAX_NR_ZONES];
 450                 unsigned long zhole_size[MAX_NR_ZONES];
 451                 struct bootmem_data *bdata;
 452                 pg_data_t *pgdat;
 453                 int i;
 454
 455                 /*
 456                  * Initialise the zone size information.
 457                  */
 458                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
 459                         zone_size[i]  = 0;
 460                         zhole_size[i] = 0;
 461                 }
 462
 463                 pgdat = NODE_DATA(node);
 464                 bdata = pgdat->bdata;
 465
 466                 /*
 467                  * The size of this node has already been determined.
 468                  * If we need to do anything fancy with the allocation
 469                  * of this memory to the zones, now is the time to do
 470                  * it.
 471                  */
 472                 zone_size[0] = bdata->node_low_pfn -
 473                                 (bdata->node_boot_start >> PAGE_SHIFT);
 474
 475                 /*
 476                  * If this zone has zero size, skip it.
 477                  */
 478                 if (!zone_size[0])
 479                         continue;
 480
 481                 /*
 482                  * For each bank in this node, calculate the size of the
 483                  * holes.  holes = node_size - sum(bank_sizes_in_node)
 484                  */
 485                 zhole_size[0] = zone_size[0];
 486                 for (i = 0; i < mi->nr_banks; i++) {
 487                         if (mi->bank[i].node != node)
 488                                 continue;
 489
 490                         zhole_size[0] -= mi->bank[i].size >> PAGE_SHIFT;
 491                 }
 492
 493                 /*
 494                  * Adjust the sizes according to any special
 495                  * requirements for this machine type.
 496                  */
 497                 arch_adjust_zones(node, zone_size, zhole_size);
 498
 499                 free_area_init_node(node, pgdat, zone_size,
 500                                 bdata->node_boot_start >> PAGE_SHIFT, zhole_size);
 501         }
 502
 503 #ifndef CONFIG_DISCONTIGMEM
 504         mem_map = contig_page_data.node_mem_map;
 505 #endif
 506
 507         /*
 508          * finish off the bad pages once
 509          * the mem_map is initialised
 510          */
 511         memzero(zero_page, PAGE_SIZE);
 512         empty_zero_page = virt_to_page(zero_page);
 513         flush_dcache_page(empty_zero_page);
 514 }
 515
 516 static inline void free_area(unsigned long addr, unsigned long end, char *s)
 517 {
 518         unsigned int size = (end - addr) >> 10;
 519
 520         for (; addr < end; addr += PAGE_SIZE) {
 521                 struct page *page = virt_to_page(addr);
 522                 ClearPageReserved(page);
 523                 set_page_count(page, 1);
 524                 free_page(addr);
 525                 totalram_pages++;
 526         }
 527
 528         if (size && s)
 529                 printk(KERN_INFO "Freeing %s memory: %dK\n", s, size);
 530 }
 531
 532 /*
 533  * mem_init() marks the free areas in the mem_map and tells us how much
 534  * memory is free.  This is done after various parts of the system have
 535  * claimed their memory after the kernel image.
 536  */
 537 void __init mem_init(void)
 538 {
 539         unsigned int codepages, datapages, initpages;
 540         int i, node;
 541
 542         codepages = &_etext - &_text;
 543         datapages = &_end - &_etext;
 544         initpages = &__init_end - &__init_begin;
 545
 546 #ifndef CONFIG_DISCONTIGMEM
 547         max_mapnr   = virt_to_page(high_memory) - mem_map;
 548 #endif
 549
 550         /*
 551          * We may have non-contiguous memory.
 552          */
 553         if (meminfo.nr_banks != 1)
 554                 create_memmap_holes(&meminfo);
 555
 556         /* this will put all unused low memory onto the freelists */
 557         for (node = 0; node < numnodes; node++) {
 558                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
 559
 560                 if (pgdat->node_spanned_pages != 0)
 561                         totalram_pages += free_all_bootmem_node(pgdat);
 562         }
 563
 564 #ifdef CONFIG_SA1111
 565         /* now that our DMA memory is actually so designated, we can free it */
 566         free_area(PAGE_OFFSET, (unsigned long)swapper_pg_dir, NULL);
 567 #endif
 568
 569         /*
 570          * Since our memory may not be contiguous, calculate the
 571          * real number of pages we have in this system
 572          */
 573         printk(KERN_INFO "Memory:");
 574
 575         num_physpages = 0;
 576         for (i = 0; i < meminfo.nr_banks; i++) {
 577                 num_physpages += meminfo.bank[i].size >> PAGE_SHIFT;
 578                 printk(" %ldMB", meminfo.bank[i].size >> 20);
 579         }
 580
 581         printk(" = %luMB total\n", num_physpages >> (20 - PAGE_SHIFT));
 582         printk(KERN_NOTICE "Memory: %luKB available (%dK code, "
 583                 "%dK data, %dK init)\n",
 584                 (unsigned long) nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10),
 585                 codepages >> 10, datapages >> 10, initpages >> 10);
 586
 587         if (PAGE_SIZE >= 16384 && num_physpages <= 128) {
 588                 extern int sysctl_overcommit_memory;
 589                 /*
 590                  * On a machine this small we won't get
 591                  * anywhere without overcommit, so turn
 592                  * it on by default.
 593                  */
 594                 sysctl_overcommit_memory = OVERCOMMIT_ALWAYS;
 595         }
 596 }
 597
 598 void free_initmem(void)
 599 {
 600         if (!machine_is_integrator() && !machine_is_cintegrator()) {
 601                 free_area((unsigned long)(&__init_begin),
 602                           (unsigned long)(&__init_end),
 603                           "init");
 604         }
 605 }
 606
 607 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
 608
 609 static int keep_initrd;
 610
 611 void free_initrd_mem(unsigned long start, unsigned long end)
 612 {
 613         if (!keep_initrd)
 614                 free_area(start, end, "initrd");
 615 }
 616
 617 static int __init keepinitrd_setup(char *__unused)
 618 {
 619         keep_initrd = 1;
 620         return 1;
 621 }
 622
 623 __setup("keepinitrd", keepinitrd_setup);
 624 #endif