Merge rsync://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux-2.6
[linux-2.6] / arch / x86_64 / kernel / e820.c
1 /* 
2  * Handle the memory map.
3  * The functions here do the job until bootmem takes over.
4  *
5  *  Getting sanitize_e820_map() in sync with i386 version by applying change:
6  *  -  Provisions for empty E820 memory regions (reported by certain BIOSes).
7  *     Alex Achenbach <xela@slit.de>, December 2002.
8  *  Venkatesh Pallipadi <venkatesh.pallipadi@intel.com>
9  *
10  */
11 #include <linux/kernel.h>
12 #include <linux/types.h>
13 #include <linux/init.h>
14 #include <linux/bootmem.h>
15 #include <linux/ioport.h>
16 #include <linux/string.h>
17 #include <linux/kexec.h>
18 #include <linux/module.h>
19
20 #include <asm/page.h>
21 #include <asm/e820.h>
22 #include <asm/proto.h>
23 #include <asm/bootsetup.h>
24 #include <asm/sections.h>
25
26 /* 
27  * PFN of last memory page.
28  */
29 unsigned long end_pfn; 
30 EXPORT_SYMBOL(end_pfn);
31
32 /* 
33  * end_pfn only includes RAM, while end_pfn_map includes all e820 entries.
34  * The direct mapping extends to end_pfn_map, so that we can directly access
35  * apertures, ACPI and other tables without having to play with fixmaps.
36  */ 
37 unsigned long end_pfn_map; 
38
39 /* 
40  * Last pfn which the user wants to use.
41  */
42 unsigned long end_user_pfn = MAXMEM>>PAGE_SHIFT;  
43
44 extern struct resource code_resource, data_resource;
45
46 /* Check for some hardcoded bad areas that early boot is not allowed to touch */ 
47 static inline int bad_addr(unsigned long *addrp, unsigned long size)
48
49         unsigned long addr = *addrp, last = addr + size; 
50
51         /* various gunk below that needed for SMP startup */
52         if (addr < 0x8000) { 
53                 *addrp = 0x8000;
54                 return 1; 
55         }
56
57         /* direct mapping tables of the kernel */
58         if (last >= table_start<<PAGE_SHIFT && addr < table_end<<PAGE_SHIFT) { 
59                 *addrp = table_end << PAGE_SHIFT; 
60                 return 1;
61         } 
62
63         /* initrd */ 
64 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
65         if (LOADER_TYPE && INITRD_START && last >= INITRD_START && 
66             addr < INITRD_START+INITRD_SIZE) { 
67                 *addrp = INITRD_START + INITRD_SIZE; 
68                 return 1;
69         } 
70 #endif
71         /* kernel code + 640k memory hole (later should not be needed, but 
72            be paranoid for now) */
73         if (last >= 640*1024 && addr < __pa_symbol(&_end)) { 
74                 *addrp = __pa_symbol(&_end);
75                 return 1;
76         }
77
78         if (last >= ebda_addr && addr < ebda_addr + ebda_size) {
79                 *addrp = ebda_addr + ebda_size;
80                 return 1;
81         }
82
83         /* XXX ramdisk image here? */ 
84         return 0;
85
86
87 /*
88  * This function checks if any part of the range <start,end> is mapped
89  * with type.
90  */
91 int __meminit
92 e820_any_mapped(unsigned long start, unsigned long end, unsigned type)
93
94         int i;
95         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) { 
96                 struct e820entry *ei = &e820.map[i]; 
97                 if (type && ei->type != type) 
98                         continue;
99                 if (ei->addr >= end || ei->addr + ei->size <= start)
100                         continue; 
101                 return 1; 
102         } 
103         return 0;
104 }
105
106 /*
107  * This function checks if the entire range <start,end> is mapped with type.
108  *
109  * Note: this function only works correct if the e820 table is sorted and
110  * not-overlapping, which is the case
111  */
112 int __init e820_all_mapped(unsigned long start, unsigned long end, unsigned type)
113 {
114         int i;
115         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
116                 struct e820entry *ei = &e820.map[i];
117                 if (type && ei->type != type)
118                         continue;
119                 /* is the region (part) in overlap with the current region ?*/
120                 if (ei->addr >= end || ei->addr + ei->size <= start)
121                         continue;
122
123                 /* if the region is at the beginning of <start,end> we move
124                  * start to the end of the region since it's ok until there
125                  */
126                 if (ei->addr <= start)
127                         start = ei->addr + ei->size;
128                 /* if start is now at or beyond end, we're done, full coverage */
129                 if (start >= end)
130                         return 1; /* we're done */
131         }
132         return 0;
133 }
134
135 /* 
136  * Find a free area in a specific range. 
137  */ 
138 unsigned long __init find_e820_area(unsigned long start, unsigned long end, unsigned size) 
139
140         int i; 
141         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) { 
142                 struct e820entry *ei = &e820.map[i]; 
143                 unsigned long addr = ei->addr, last; 
144                 if (ei->type != E820_RAM) 
145                         continue; 
146                 if (addr < start) 
147                         addr = start;
148                 if (addr > ei->addr + ei->size) 
149                         continue; 
150                 while (bad_addr(&addr, size) && addr+size <= ei->addr+ei->size)
151                         ;
152                 last = addr + size;
153                 if (last > ei->addr + ei->size)
154                         continue;
155                 if (last > end) 
156                         continue;
157                 return addr; 
158         } 
159         return -1UL;            
160
161
162 /* 
163  * Free bootmem based on the e820 table for a node.
164  */
165 void __init e820_bootmem_free(pg_data_t *pgdat, unsigned long start,unsigned long end)
166 {
167         int i;
168         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
169                 struct e820entry *ei = &e820.map[i]; 
170                 unsigned long last, addr;
171
172                 if (ei->type != E820_RAM || 
173                     ei->addr+ei->size <= start || 
174                     ei->addr >= end)
175                         continue;
176
177                 addr = round_up(ei->addr, PAGE_SIZE);
178                 if (addr < start) 
179                         addr = start;
180
181                 last = round_down(ei->addr + ei->size, PAGE_SIZE); 
182                 if (last >= end)
183                         last = end; 
184
185                 if (last > addr && last-addr >= PAGE_SIZE)
186                         free_bootmem_node(pgdat, addr, last-addr);
187         }
188 }
189
190 /*
191  * Find the highest page frame number we have available
192  */
193 unsigned long __init e820_end_of_ram(void)
194 {
195         int i;
196         unsigned long end_pfn = 0;
197         
198         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
199                 struct e820entry *ei = &e820.map[i]; 
200                 unsigned long start, end;
201
202                 start = round_up(ei->addr, PAGE_SIZE); 
203                 end = round_down(ei->addr + ei->size, PAGE_SIZE); 
204                 if (start >= end)
205                         continue;
206                 if (ei->type == E820_RAM) { 
207                 if (end > end_pfn<<PAGE_SHIFT)
208                         end_pfn = end>>PAGE_SHIFT;
209                 } else { 
210                         if (end > end_pfn_map<<PAGE_SHIFT) 
211                                 end_pfn_map = end>>PAGE_SHIFT;
212                 } 
213         }
214
215         if (end_pfn > end_pfn_map) 
216                 end_pfn_map = end_pfn;
217         if (end_pfn_map > MAXMEM>>PAGE_SHIFT)
218                 end_pfn_map = MAXMEM>>PAGE_SHIFT;
219         if (end_pfn > end_user_pfn)
220                 end_pfn = end_user_pfn;
221         if (end_pfn > end_pfn_map) 
222                 end_pfn = end_pfn_map; 
223
224         return end_pfn; 
225 }
226
227 /* 
228  * Compute how much memory is missing in a range.
229  * Unlike the other functions in this file the arguments are in page numbers.
230  */
231 unsigned long __init
232 e820_hole_size(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
233 {
234         unsigned long ram = 0;
235         unsigned long start = start_pfn << PAGE_SHIFT;
236         unsigned long end = end_pfn << PAGE_SHIFT;
237         int i;
238         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
239                 struct e820entry *ei = &e820.map[i];
240                 unsigned long last, addr;
241
242                 if (ei->type != E820_RAM ||
243                     ei->addr+ei->size <= start ||
244                     ei->addr >= end)
245                         continue;
246
247                 addr = round_up(ei->addr, PAGE_SIZE);
248                 if (addr < start)
249                         addr = start;
250
251                 last = round_down(ei->addr + ei->size, PAGE_SIZE);
252                 if (last >= end)
253                         last = end;
254
255                 if (last > addr)
256                         ram += last - addr;
257         }
258         return ((end - start) - ram) >> PAGE_SHIFT;
259 }
260
261 /*
262  * Mark e820 reserved areas as busy for the resource manager.
263  */
264 void __init e820_reserve_resources(void)
265 {
266         int i;
267         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
268                 struct resource *res;
269                 res = alloc_bootmem_low(sizeof(struct resource));
270                 switch (e820.map[i].type) {
271                 case E820_RAM:  res->name = "System RAM"; break;
272                 case E820_ACPI: res->name = "ACPI Tables"; break;
273                 case E820_NVS:  res->name = "ACPI Non-volatile Storage"; break;
274                 default:        res->name = "reserved";
275                 }
276                 res->start = e820.map[i].addr;
277                 res->end = res->start + e820.map[i].size - 1;
278                 res->flags = IORESOURCE_MEM | IORESOURCE_BUSY;
279                 request_resource(&iomem_resource, res);
280                 if (e820.map[i].type == E820_RAM) {
281                         /*
282                          *  We don't know which RAM region contains kernel data,
283                          *  so we try it repeatedly and let the resource manager
284                          *  test it.
285                          */
286                         request_resource(res, &code_resource);
287                         request_resource(res, &data_resource);
288 #ifdef CONFIG_KEXEC
289                         request_resource(res, &crashk_res);
290 #endif
291                 }
292         }
293 }
294
295 /* 
296  * Add a memory region to the kernel e820 map.
297  */ 
298 void __init add_memory_region(unsigned long start, unsigned long size, int type)
299 {
300         int x = e820.nr_map;
301
302         if (x == E820MAX) {
303                 printk(KERN_ERR "Ooops! Too many entries in the memory map!\n");
304                 return;
305         }
306
307         e820.map[x].addr = start;
308         e820.map[x].size = size;
309         e820.map[x].type = type;
310         e820.nr_map++;
311 }
312
313 void __init e820_print_map(char *who)
314 {
315         int i;
316
317         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
318                 printk(" %s: %016Lx - %016Lx ", who,
319                         (unsigned long long) e820.map[i].addr,
320                         (unsigned long long) (e820.map[i].addr + e820.map[i].size));
321                 switch (e820.map[i].type) {
322                 case E820_RAM:  printk("(usable)\n");
323                                 break;
324                 case E820_RESERVED:
325                                 printk("(reserved)\n");
326                                 break;
327                 case E820_ACPI:
328                                 printk("(ACPI data)\n");
329                                 break;
330                 case E820_NVS:
331                                 printk("(ACPI NVS)\n");
332                                 break;
333                 default:        printk("type %u\n", e820.map[i].type);
334                                 break;
335                 }
336         }
337 }
338
339 /*
340  * Sanitize the BIOS e820 map.
341  *
342  * Some e820 responses include overlapping entries.  The following 
343  * replaces the original e820 map with a new one, removing overlaps.
344  *
345  */
346 static int __init sanitize_e820_map(struct e820entry * biosmap, char * pnr_map)
347 {
348         struct change_member {
349                 struct e820entry *pbios; /* pointer to original bios entry */
350                 unsigned long long addr; /* address for this change point */
351         };
352         static struct change_member change_point_list[2*E820MAX] __initdata;
353         static struct change_member *change_point[2*E820MAX] __initdata;
354         static struct e820entry *overlap_list[E820MAX] __initdata;
355         static struct e820entry new_bios[E820MAX] __initdata;
356         struct change_member *change_tmp;
357         unsigned long current_type, last_type;
358         unsigned long long last_addr;
359         int chgidx, still_changing;
360         int overlap_entries;
361         int new_bios_entry;
362         int old_nr, new_nr, chg_nr;
363         int i;
364
365         /*
366                 Visually we're performing the following (1,2,3,4 = memory types)...
367
368                 Sample memory map (w/overlaps):
369                    ____22__________________
370                    ______________________4_
371                    ____1111________________
372                    _44_____________________
373                    11111111________________
374                    ____________________33__
375                    ___________44___________
376                    __________33333_________
377                    ______________22________
378                    ___________________2222_
379                    _________111111111______
380                    _____________________11_
381                    _________________4______
382
383                 Sanitized equivalent (no overlap):
384                    1_______________________
385                    _44_____________________
386                    ___1____________________
387                    ____22__________________
388                    ______11________________
389                    _________1______________
390                    __________3_____________
391                    ___________44___________
392                    _____________33_________
393                    _______________2________
394                    ________________1_______
395                    _________________4______
396                    ___________________2____
397                    ____________________33__
398                    ______________________4_
399         */
400
401         /* if there's only one memory region, don't bother */
402         if (*pnr_map < 2)
403                 return -1;
404
405         old_nr = *pnr_map;
406
407         /* bail out if we find any unreasonable addresses in bios map */
408         for (i=0; i<old_nr; i++)
409                 if (biosmap[i].addr + biosmap[i].size < biosmap[i].addr)
410                         return -1;
411
412         /* create pointers for initial change-point information (for sorting) */
413         for (i=0; i < 2*old_nr; i++)
414                 change_point[i] = &change_point_list[i];
415
416         /* record all known change-points (starting and ending addresses),
417            omitting those that are for empty memory regions */
418         chgidx = 0;
419         for (i=0; i < old_nr; i++)      {
420                 if (biosmap[i].size != 0) {
421                         change_point[chgidx]->addr = biosmap[i].addr;
422                         change_point[chgidx++]->pbios = &biosmap[i];
423                         change_point[chgidx]->addr = biosmap[i].addr + biosmap[i].size;
424                         change_point[chgidx++]->pbios = &biosmap[i];
425                 }
426         }
427         chg_nr = chgidx;
428
429         /* sort change-point list by memory addresses (low -> high) */
430         still_changing = 1;
431         while (still_changing)  {
432                 still_changing = 0;
433                 for (i=1; i < chg_nr; i++)  {
434                         /* if <current_addr> > <last_addr>, swap */
435                         /* or, if current=<start_addr> & last=<end_addr>, swap */
436                         if ((change_point[i]->addr < change_point[i-1]->addr) ||
437                                 ((change_point[i]->addr == change_point[i-1]->addr) &&
438                                  (change_point[i]->addr == change_point[i]->pbios->addr) &&
439                                  (change_point[i-1]->addr != change_point[i-1]->pbios->addr))
440                            )
441                         {
442                                 change_tmp = change_point[i];
443                                 change_point[i] = change_point[i-1];
444                                 change_point[i-1] = change_tmp;
445                                 still_changing=1;
446                         }
447                 }
448         }
449
450         /* create a new bios memory map, removing overlaps */
451         overlap_entries=0;       /* number of entries in the overlap table */
452         new_bios_entry=0;        /* index for creating new bios map entries */
453         last_type = 0;           /* start with undefined memory type */
454         last_addr = 0;           /* start with 0 as last starting address */
455         /* loop through change-points, determining affect on the new bios map */
456         for (chgidx=0; chgidx < chg_nr; chgidx++)
457         {
458                 /* keep track of all overlapping bios entries */
459                 if (change_point[chgidx]->addr == change_point[chgidx]->pbios->addr)
460                 {
461                         /* add map entry to overlap list (> 1 entry implies an overlap) */
462                         overlap_list[overlap_entries++]=change_point[chgidx]->pbios;
463                 }
464                 else
465                 {
466                         /* remove entry from list (order independent, so swap with last) */
467                         for (i=0; i<overlap_entries; i++)
468                         {
469                                 if (overlap_list[i] == change_point[chgidx]->pbios)
470                                         overlap_list[i] = overlap_list[overlap_entries-1];
471                         }
472                         overlap_entries--;
473                 }
474                 /* if there are overlapping entries, decide which "type" to use */
475                 /* (larger value takes precedence -- 1=usable, 2,3,4,4+=unusable) */
476                 current_type = 0;
477                 for (i=0; i<overlap_entries; i++)
478                         if (overlap_list[i]->type > current_type)
479                                 current_type = overlap_list[i]->type;
480                 /* continue building up new bios map based on this information */
481                 if (current_type != last_type)  {
482                         if (last_type != 0)      {
483                                 new_bios[new_bios_entry].size =
484                                         change_point[chgidx]->addr - last_addr;
485                                 /* move forward only if the new size was non-zero */
486                                 if (new_bios[new_bios_entry].size != 0)
487                                         if (++new_bios_entry >= E820MAX)
488                                                 break;  /* no more space left for new bios entries */
489                         }
490                         if (current_type != 0)  {
491                                 new_bios[new_bios_entry].addr = change_point[chgidx]->addr;
492                                 new_bios[new_bios_entry].type = current_type;
493                                 last_addr=change_point[chgidx]->addr;
494                         }
495                         last_type = current_type;
496                 }
497         }
498         new_nr = new_bios_entry;   /* retain count for new bios entries */
499
500         /* copy new bios mapping into original location */
501         memcpy(biosmap, new_bios, new_nr*sizeof(struct e820entry));
502         *pnr_map = new_nr;
503
504         return 0;
505 }
506
507 /*
508  * Copy the BIOS e820 map into a safe place.
509  *
510  * Sanity-check it while we're at it..
511  *
512  * If we're lucky and live on a modern system, the setup code
513  * will have given us a memory map that we can use to properly
514  * set up memory.  If we aren't, we'll fake a memory map.
515  *
516  * We check to see that the memory map contains at least 2 elements
517  * before we'll use it, because the detection code in setup.S may
518  * not be perfect and most every PC known to man has two memory
519  * regions: one from 0 to 640k, and one from 1mb up.  (The IBM
520  * thinkpad 560x, for example, does not cooperate with the memory
521  * detection code.)
522  */
523 static int __init copy_e820_map(struct e820entry * biosmap, int nr_map)
524 {
525         /* Only one memory region (or negative)? Ignore it */
526         if (nr_map < 2)
527                 return -1;
528
529         do {
530                 unsigned long start = biosmap->addr;
531                 unsigned long size = biosmap->size;
532                 unsigned long end = start + size;
533                 unsigned long type = biosmap->type;
534
535                 /* Overflow in 64 bits? Ignore the memory map. */
536                 if (start > end)
537                         return -1;
538
539                 /*
540                  * Some BIOSes claim RAM in the 640k - 1M region.
541                  * Not right. Fix it up.
542                  * 
543                  * This should be removed on Hammer which is supposed to not
544                  * have non e820 covered ISA mappings there, but I had some strange
545                  * problems so it stays for now.  -AK
546                  */
547                 if (type == E820_RAM) {
548                         if (start < 0x100000ULL && end > 0xA0000ULL) {
549                                 if (start < 0xA0000ULL)
550                                         add_memory_region(start, 0xA0000ULL-start, type);
551                                 if (end <= 0x100000ULL)
552                                         continue;
553                                 start = 0x100000ULL;
554                                 size = end - start;
555                         }
556                 }
557
558                 add_memory_region(start, size, type);
559         } while (biosmap++,--nr_map);
560         return 0;
561 }
562
563 void __init setup_memory_region(void)
564 {
565         char *who = "BIOS-e820";
566
567         /*
568          * Try to copy the BIOS-supplied E820-map.
569          *
570          * Otherwise fake a memory map; one section from 0k->640k,
571          * the next section from 1mb->appropriate_mem_k
572          */
573         sanitize_e820_map(E820_MAP, &E820_MAP_NR);
574         if (copy_e820_map(E820_MAP, E820_MAP_NR) < 0) {
575                 unsigned long mem_size;
576
577                 /* compare results from other methods and take the greater */
578                 if (ALT_MEM_K < EXT_MEM_K) {
579                         mem_size = EXT_MEM_K;
580                         who = "BIOS-88";
581                 } else {
582                         mem_size = ALT_MEM_K;
583                         who = "BIOS-e801";
584                 }
585
586                 e820.nr_map = 0;
587                 add_memory_region(0, LOWMEMSIZE(), E820_RAM);
588                 add_memory_region(HIGH_MEMORY, mem_size << 10, E820_RAM);
589         }
590         printk(KERN_INFO "BIOS-provided physical RAM map:\n");
591         e820_print_map(who);
592 }
593
594 void __init parse_memopt(char *p, char **from) 
595
596         end_user_pfn = memparse(p, from);
597         end_user_pfn >>= PAGE_SHIFT;    
598
599
600 void __init parse_memmapopt(char *p, char **from)
601 {
602         unsigned long long start_at, mem_size;
603
604         mem_size = memparse(p, from);
605         p = *from;
606         if (*p == '@') {
607                 start_at = memparse(p+1, from);
608                 add_memory_region(start_at, mem_size, E820_RAM);
609         } else if (*p == '#') {
610                 start_at = memparse(p+1, from);
611                 add_memory_region(start_at, mem_size, E820_ACPI);
612         } else if (*p == '$') {
613                 start_at = memparse(p+1, from);
614                 add_memory_region(start_at, mem_size, E820_RESERVED);
615         } else {
616                 end_user_pfn = (mem_size >> PAGE_SHIFT);
617         }
618         p = *from;
619 }
620
621 unsigned long pci_mem_start = 0xaeedbabe;
622 EXPORT_SYMBOL(pci_mem_start);
623
624 /*
625  * Search for the biggest gap in the low 32 bits of the e820
626  * memory space.  We pass this space to PCI to assign MMIO resources
627  * for hotplug or unconfigured devices in.
628  * Hopefully the BIOS let enough space left.
629  */
630 __init void e820_setup_gap(void)
631 {
632         unsigned long gapstart, gapsize, round;
633         unsigned long last;
634         int i;
635         int found = 0;
636
637         last = 0x100000000ull;
638         gapstart = 0x10000000;
639         gapsize = 0x400000;
640         i = e820.nr_map;
641         while (--i >= 0) {
642                 unsigned long long start = e820.map[i].addr;
643                 unsigned long long end = start + e820.map[i].size;
644
645                 /*
646                  * Since "last" is at most 4GB, we know we'll
647                  * fit in 32 bits if this condition is true
648                  */
649                 if (last > end) {
650                         unsigned long gap = last - end;
651
652                         if (gap > gapsize) {
653                                 gapsize = gap;
654                                 gapstart = end;
655                                 found = 1;
656                         }
657                 }
658                 if (start < last)
659                         last = start;
660         }
661
662         if (!found) {
663                 gapstart = (end_pfn << PAGE_SHIFT) + 1024*1024;
664                 printk(KERN_ERR "PCI: Warning: Cannot find a gap in the 32bit address range\n"
665                        KERN_ERR "PCI: Unassigned devices with 32bit resource registers may break!\n");
666         }
667
668         /*
669          * See how much we want to round up: start off with
670          * rounding to the next 1MB area.
671          */
672         round = 0x100000;
673         while ((gapsize >> 4) > round)
674                 round += round;
675         /* Fun with two's complement */
676         pci_mem_start = (gapstart + round) & -round;
677
678         printk(KERN_INFO "Allocating PCI resources starting at %lx (gap: %lx:%lx)\n",
679                 pci_mem_start, gapstart, gapsize);
680 }