Merge master.kernel.org:/pub/scm/linux/kernel/git/davej/agpgart
[linux-2.6] / arch / arm / mm / init.c
1 /*
2  *  linux/arch/arm/mm/init.c
3  *
4  *  Copyright (C) 1995-2005 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/nodemask.h>
19 #include <linux/initrd.h>
20
21 #include <asm/mach-types.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 void _stext, _text, _etext, __data_start, _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_each_online_node(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 static inline pmd_t *pmd_off(pgd_t *pgd, unsigned long virt)
89 {
90         return pmd_offset(pgd, virt);
91 }
92
93 static inline pmd_t *pmd_off_k(unsigned long virt)
94 {
95         return pmd_off(pgd_offset_k(virt), virt);
96 }
97
98 #define for_each_nodebank(iter,mi,no)                   \
99         for (iter = 0; iter < mi->nr_banks; iter++)     \
100                 if (mi->bank[iter].node == no)
101
102 /*
103  * FIXME: We really want to avoid allocating the bootmap bitmap
104  * over the top of the initrd.  Hopefully, this is located towards
105  * the start of a bank, so if we allocate the bootmap bitmap at
106  * the end, we won't clash.
107  */
108 static unsigned int __init
109 find_bootmap_pfn(int node, struct meminfo *mi, unsigned int bootmap_pages)
110 {
111         unsigned int start_pfn, bank, bootmap_pfn;
112
113         start_pfn   = PAGE_ALIGN(__pa(&_end)) >> PAGE_SHIFT;
114         bootmap_pfn = 0;
115
116         for_each_nodebank(bank, mi, node) {
117                 unsigned int start, end;
118
119                 start = mi->bank[bank].start >> PAGE_SHIFT;
120                 end   = (mi->bank[bank].size +
121                          mi->bank[bank].start) >> PAGE_SHIFT;
122
123                 if (end < start_pfn)
124                         continue;
125
126                 if (start < start_pfn)
127                         start = start_pfn;
128
129                 if (end <= start)
130                         continue;
131
132                 if (end - start >= bootmap_pages) {
133                         bootmap_pfn = start;
134                         break;
135                 }
136         }
137
138         if (bootmap_pfn == 0)
139                 BUG();
140
141         return bootmap_pfn;
142 }
143
144 static int __init check_initrd(struct meminfo *mi)
145 {
146         int initrd_node = -2;
147 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
148         unsigned long end = phys_initrd_start + phys_initrd_size;
149
150         /*
151          * Make sure that the initrd is within a valid area of
152          * memory.
153          */
154         if (phys_initrd_size) {
155                 unsigned int i;
156
157                 initrd_node = -1;
158
159                 for (i = 0; i < mi->nr_banks; i++) {
160                         unsigned long bank_end;
161
162                         bank_end = mi->bank[i].start + mi->bank[i].size;
163
164                         if (mi->bank[i].start <= phys_initrd_start &&
165                             end <= bank_end)
166                                 initrd_node = mi->bank[i].node;
167                 }
168         }
169
170         if (initrd_node == -1) {
171                 printk(KERN_ERR "initrd (0x%08lx - 0x%08lx) extends beyond "
172                        "physical memory - disabling initrd\n",
173                        phys_initrd_start, end);
174                 phys_initrd_start = phys_initrd_size = 0;
175         }
176 #endif
177
178         return initrd_node;
179 }
180
181 /*
182  * Reserve the various regions of node 0
183  */
184 static __init void reserve_node_zero(pg_data_t *pgdat)
185 {
186         unsigned long res_size = 0;
187
188         /*
189          * Register the kernel text and data with bootmem.
190          * Note that this can only be in node 0.
191          */
192 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
193         reserve_bootmem_node(pgdat, __pa(&__data_start), &_end - &__data_start);
194 #else
195         reserve_bootmem_node(pgdat, __pa(&_stext), &_end - &_stext);
196 #endif
197
198         /*
199          * Reserve the page tables.  These are already in use,
200          * and can only be in node 0.
201          */
202         reserve_bootmem_node(pgdat, __pa(swapper_pg_dir),
203                              PTRS_PER_PGD * sizeof(pgd_t));
204
205         /*
206          * Hmm... This should go elsewhere, but we really really need to
207          * stop things allocating the low memory; ideally we need a better
208          * implementation of GFP_DMA which does not assume that DMA-able
209          * memory starts at zero.
210          */
211         if (machine_is_integrator() || machine_is_cintegrator())
212                 res_size = __pa(swapper_pg_dir) - PHYS_OFFSET;
213
214         /*
215          * These should likewise go elsewhere.  They pre-reserve the
216          * screen memory region at the start of main system memory.
217          */
218         if (machine_is_edb7211())
219                 res_size = 0x00020000;
220         if (machine_is_p720t())
221                 res_size = 0x00014000;
222
223 #ifdef CONFIG_SA1111
224         /*
225          * Because of the SA1111 DMA bug, we want to preserve our
226          * precious DMA-able memory...
227          */
228         res_size = __pa(swapper_pg_dir) - PHYS_OFFSET;
229 #endif
230         if (res_size)
231                 reserve_bootmem_node(pgdat, PHYS_OFFSET, res_size);
232 }
233
234 void __init build_mem_type_table(void);
235 void __init create_mapping(struct map_desc *md);
236
237 static unsigned long __init
238 bootmem_init_node(int node, int initrd_node, struct meminfo *mi)
239 {
240         unsigned long zone_size[MAX_NR_ZONES], zhole_size[MAX_NR_ZONES];
241         unsigned long start_pfn, end_pfn, boot_pfn;
242         unsigned int boot_pages;
243         pg_data_t *pgdat;
244         int i;
245
246         start_pfn = -1UL;
247         end_pfn = 0;
248
249         /*
250          * Calculate the pfn range, and map the memory banks for this node.
251          */
252         for_each_nodebank(i, mi, node) {
253                 unsigned long start, end;
254                 struct map_desc map;
255
256                 start = mi->bank[i].start >> PAGE_SHIFT;
257                 end = (mi->bank[i].start + mi->bank[i].size) >> PAGE_SHIFT;
258
259                 if (start_pfn > start)
260                         start_pfn = start;
261                 if (end_pfn < end)
262                         end_pfn = end;
263
264                 map.pfn = __phys_to_pfn(mi->bank[i].start);
265                 map.virtual = __phys_to_virt(mi->bank[i].start);
266                 map.length = mi->bank[i].size;
267                 map.type = MT_MEMORY;
268
269                 create_mapping(&map);
270         }
271
272         /*
273          * If there is no memory in this node, ignore it.
274          */
275         if (end_pfn == 0)
276                 return end_pfn;
277
278         /*
279          * Allocate the bootmem bitmap page.
280          */
281         boot_pages = bootmem_bootmap_pages(end_pfn - start_pfn);
282         boot_pfn = find_bootmap_pfn(node, mi, boot_pages);
283
284         /*
285          * Initialise the bootmem allocator for this node, handing the
286          * memory banks over to bootmem.
287          */
288         node_set_online(node);
289         pgdat = NODE_DATA(node);
290         init_bootmem_node(pgdat, boot_pfn, start_pfn, end_pfn);
291
292         for_each_nodebank(i, mi, node)
293                 free_bootmem_node(pgdat, mi->bank[i].start, mi->bank[i].size);
294
295         /*
296          * Reserve the bootmem bitmap for this node.
297          */
298         reserve_bootmem_node(pgdat, boot_pfn << PAGE_SHIFT,
299                              boot_pages << PAGE_SHIFT);
300
301 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
302         /*
303          * If the initrd is in this node, reserve its memory.
304          */
305         if (node == initrd_node) {
306                 reserve_bootmem_node(pgdat, phys_initrd_start,
307                                      phys_initrd_size);
308                 initrd_start = __phys_to_virt(phys_initrd_start);
309                 initrd_end = initrd_start + phys_initrd_size;
310         }
311 #endif
312
313         /*
314          * Finally, reserve any node zero regions.
315          */
316         if (node == 0)
317                 reserve_node_zero(pgdat);
318
319         /*
320          * initialise the zones within this node.
321          */
322         memset(zone_size, 0, sizeof(zone_size));
323         memset(zhole_size, 0, sizeof(zhole_size));
324
325         /*
326          * The size of this node has already been determined.  If we need
327          * to do anything fancy with the allocation of this memory to the
328          * zones, now is the time to do it.
329          */
330         zone_size[0] = end_pfn - start_pfn;
331
332         /*
333          * For each bank in this node, calculate the size of the holes.
334          *  holes = node_size - sum(bank_sizes_in_node)
335          */
336         zhole_size[0] = zone_size[0];
337         for_each_nodebank(i, mi, node)
338                 zhole_size[0] -= mi->bank[i].size >> PAGE_SHIFT;
339
340         /*
341          * Adjust the sizes according to any special requirements for
342          * this machine type.
343          */
344         arch_adjust_zones(node, zone_size, zhole_size);
345
346         free_area_init_node(node, pgdat, zone_size, start_pfn, zhole_size);
347
348         return end_pfn;
349 }
350
351 static void __init bootmem_init(struct meminfo *mi)
352 {
353         unsigned long addr, memend_pfn = 0;
354         int node, initrd_node, i;
355
356         /*
357          * Invalidate the node number for empty or invalid memory banks
358          */
359         for (i = 0; i < mi->nr_banks; i++)
360                 if (mi->bank[i].size == 0 || mi->bank[i].node >= MAX_NUMNODES)
361                         mi->bank[i].node = -1;
362
363         memcpy(&meminfo, mi, sizeof(meminfo));
364
365         /*
366          * Clear out all the mappings below the kernel image.
367          */
368         for (addr = 0; addr < MODULE_START; addr += PGDIR_SIZE)
369                 pmd_clear(pmd_off_k(addr));
370 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
371         /* The XIP kernel is mapped in the module area -- skip over it */
372         addr = ((unsigned long)&_etext + PGDIR_SIZE - 1) & PGDIR_MASK;
373 #endif
374         for ( ; addr < PAGE_OFFSET; addr += PGDIR_SIZE)
375                 pmd_clear(pmd_off_k(addr));
376
377         /*
378          * Clear out all the kernel space mappings, except for the first
379          * memory bank, up to the end of the vmalloc region.
380          */
381         for (addr = __phys_to_virt(mi->bank[0].start + mi->bank[0].size);
382              addr < VMALLOC_END; addr += PGDIR_SIZE)
383                 pmd_clear(pmd_off_k(addr));
384
385         /*
386          * Locate which node contains the ramdisk image, if any.
387          */
388         initrd_node = check_initrd(mi);
389
390         /*
391          * Run through each node initialising the bootmem allocator.
392          */
393         for_each_node(node) {
394                 unsigned long end_pfn;
395
396                 end_pfn = bootmem_init_node(node, initrd_node, mi);
397
398                 /*
399                  * Remember the highest memory PFN.
400                  */
401                 if (end_pfn > memend_pfn)
402                         memend_pfn = end_pfn;
403         }
404
405         high_memory = __va(memend_pfn << PAGE_SHIFT);
406
407         /*
408          * This doesn't seem to be used by the Linux memory manager any
409          * more, but is used by ll_rw_block.  If we can get rid of it, we
410          * also get rid of some of the stuff above as well.
411          *
412          * Note: max_low_pfn and max_pfn reflect the number of _pages_ in
413          * the system, not the maximum PFN.
414          */
415         max_pfn = max_low_pfn = memend_pfn - PHYS_PFN_OFFSET;
416 }
417
418 /*
419  * Set up device the mappings.  Since we clear out the page tables for all
420  * mappings above VMALLOC_END, we will remove any debug device mappings.
421  * This means you have to be careful how you debug this function, or any
422  * called function.  This means you can't use any function or debugging
423  * method which may touch any device, otherwise the kernel _will_ crash.
424  */
425 static void __init devicemaps_init(struct machine_desc *mdesc)
426 {
427         struct map_desc map;
428         unsigned long addr;
429         void *vectors;
430
431         /*
432          * Allocate the vector page early.
433          */
434         vectors = alloc_bootmem_low_pages(PAGE_SIZE);
435         BUG_ON(!vectors);
436
437         for (addr = VMALLOC_END; addr; addr += PGDIR_SIZE)
438                 pmd_clear(pmd_off_k(addr));
439
440         /*
441          * Map the kernel if it is XIP.
442          * It is always first in the modulearea.
443          */
444 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
445         map.pfn = __phys_to_pfn(CONFIG_XIP_PHYS_ADDR & PGDIR_MASK);
446         map.virtual = MODULE_START;
447         map.length = ((unsigned long)&_etext - map.virtual + ~PGDIR_MASK) & PGDIR_MASK;
448         map.type = MT_ROM;
449         create_mapping(&map);
450 #endif
451
452         /*
453          * Map the cache flushing regions.
454          */
455 #ifdef FLUSH_BASE
456         map.pfn = __phys_to_pfn(FLUSH_BASE_PHYS);
457         map.virtual = FLUSH_BASE;
458         map.length = PGDIR_SIZE;
459         map.type = MT_CACHECLEAN;
460         create_mapping(&map);
461 #endif
462 #ifdef FLUSH_BASE_MINICACHE
463         map.pfn = __phys_to_pfn(FLUSH_BASE_PHYS + PGDIR_SIZE);
464         map.virtual = FLUSH_BASE_MINICACHE;
465         map.length = PGDIR_SIZE;
466         map.type = MT_MINICLEAN;
467         create_mapping(&map);
468 #endif
469
470         /*
471          * Create a mapping for the machine vectors at the high-vectors
472          * location (0xffff0000).  If we aren't using high-vectors, also
473          * create a mapping at the low-vectors virtual address.
474          */
475         map.pfn = __phys_to_pfn(virt_to_phys(vectors));
476         map.virtual = 0xffff0000;
477         map.length = PAGE_SIZE;
478         map.type = MT_HIGH_VECTORS;
479         create_mapping(&map);
480
481         if (!vectors_high()) {
482                 map.virtual = 0;
483                 map.type = MT_LOW_VECTORS;
484                 create_mapping(&map);
485         }
486
487         /*
488          * Ask the machine support to map in the statically mapped devices.
489          */
490         if (mdesc->map_io)
491                 mdesc->map_io();
492
493         /*
494          * Finally flush the caches and tlb to ensure that we're in a
495          * consistent state wrt the writebuffer.  This also ensures that
496          * any write-allocated cache lines in the vector page are written
497          * back.  After this point, we can start to touch devices again.
498          */
499         local_flush_tlb_all();
500         flush_cache_all();
501 }
502
503 /*
504  * paging_init() sets up the page tables, initialises the zone memory
505  * maps, and sets up the zero page, bad page and bad page tables.
506  */
507 void __init paging_init(struct meminfo *mi, struct machine_desc *mdesc)
508 {
509         void *zero_page;
510
511         build_mem_type_table();
512         bootmem_init(mi);
513         devicemaps_init(mdesc);
514
515         top_pmd = pmd_off_k(0xffff0000);
516
517         /*
518          * allocate the zero page.  Note that we count on this going ok.
519          */
520         zero_page = alloc_bootmem_low_pages(PAGE_SIZE);
521         memzero(zero_page, PAGE_SIZE);
522         empty_zero_page = virt_to_page(zero_page);
523         flush_dcache_page(empty_zero_page);
524 }
525
526 static inline void free_area(unsigned long addr, unsigned long end, char *s)
527 {
528         unsigned int size = (end - addr) >> 10;
529
530         for (; addr < end; addr += PAGE_SIZE) {
531                 struct page *page = virt_to_page(addr);
532                 ClearPageReserved(page);
533                 init_page_count(page);
534                 free_page(addr);
535                 totalram_pages++;
536         }
537
538         if (size && s)
539                 printk(KERN_INFO "Freeing %s memory: %dK\n", s, size);
540 }
541
542 static inline void
543 free_memmap(int node, unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
544 {
545         struct page *start_pg, *end_pg;
546         unsigned long pg, pgend;
547
548         /*
549          * Convert start_pfn/end_pfn to a struct page pointer.
550          */
551         start_pg = pfn_to_page(start_pfn);
552         end_pg = pfn_to_page(end_pfn);
553
554         /*
555          * Convert to physical addresses, and
556          * round start upwards and end downwards.
557          */
558         pg = PAGE_ALIGN(__pa(start_pg));
559         pgend = __pa(end_pg) & PAGE_MASK;
560
561         /*
562          * If there are free pages between these,
563          * free the section of the memmap array.
564          */
565         if (pg < pgend)
566                 free_bootmem_node(NODE_DATA(node), pg, pgend - pg);
567 }
568
569 /*
570  * The mem_map array can get very big.  Free the unused area of the memory map.
571  */
572 static void __init free_unused_memmap_node(int node, struct meminfo *mi)
573 {
574         unsigned long bank_start, prev_bank_end = 0;
575         unsigned int i;
576
577         /*
578          * [FIXME] This relies on each bank being in address order.  This
579          * may not be the case, especially if the user has provided the
580          * information on the command line.
581          */
582         for_each_nodebank(i, mi, node) {
583                 bank_start = mi->bank[i].start >> PAGE_SHIFT;
584                 if (bank_start < prev_bank_end) {
585                         printk(KERN_ERR "MEM: unordered memory banks.  "
586                                 "Not freeing memmap.\n");
587                         break;
588                 }
589
590                 /*
591                  * If we had a previous bank, and there is a space
592                  * between the current bank and the previous, free it.
593                  */
594                 if (prev_bank_end && prev_bank_end != bank_start)
595                         free_memmap(node, prev_bank_end, bank_start);
596
597                 prev_bank_end = (mi->bank[i].start +
598                                  mi->bank[i].size) >> PAGE_SHIFT;
599         }
600 }
601
602 /*
603  * mem_init() marks the free areas in the mem_map and tells us how much
604  * memory is free.  This is done after various parts of the system have
605  * claimed their memory after the kernel image.
606  */
607 void __init mem_init(void)
608 {
609         unsigned int codepages, datapages, initpages;
610         int i, node;
611
612         codepages = &_etext - &_text;
613         datapages = &_end - &__data_start;
614         initpages = &__init_end - &__init_begin;
615
616 #ifndef CONFIG_DISCONTIGMEM
617         max_mapnr   = virt_to_page(high_memory) - mem_map;
618 #endif
619
620         /* this will put all unused low memory onto the freelists */
621         for_each_online_node(node) {
622                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
623
624                 free_unused_memmap_node(node, &meminfo);
625
626                 if (pgdat->node_spanned_pages != 0)
627                         totalram_pages += free_all_bootmem_node(pgdat);
628         }
629
630 #ifdef CONFIG_SA1111
631         /* now that our DMA memory is actually so designated, we can free it */
632         free_area(PAGE_OFFSET, (unsigned long)swapper_pg_dir, NULL);
633 #endif
634
635         /*
636          * Since our memory may not be contiguous, calculate the
637          * real number of pages we have in this system
638          */
639         printk(KERN_INFO "Memory:");
640
641         num_physpages = 0;
642         for (i = 0; i < meminfo.nr_banks; i++) {
643                 num_physpages += meminfo.bank[i].size >> PAGE_SHIFT;
644                 printk(" %ldMB", meminfo.bank[i].size >> 20);
645         }
646
647         printk(" = %luMB total\n", num_physpages >> (20 - PAGE_SHIFT));
648         printk(KERN_NOTICE "Memory: %luKB available (%dK code, "
649                 "%dK data, %dK init)\n",
650                 (unsigned long) nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10),
651                 codepages >> 10, datapages >> 10, initpages >> 10);
652
653         if (PAGE_SIZE >= 16384 && num_physpages <= 128) {
654                 extern int sysctl_overcommit_memory;
655                 /*
656                  * On a machine this small we won't get
657                  * anywhere without overcommit, so turn
658                  * it on by default.
659                  */
660                 sysctl_overcommit_memory = OVERCOMMIT_ALWAYS;
661         }
662 }
663
664 void free_initmem(void)
665 {
666         if (!machine_is_integrator() && !machine_is_cintegrator()) {
667                 free_area((unsigned long)(&__init_begin),
668                           (unsigned long)(&__init_end),
669                           "init");
670         }
671 }
672
673 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
674
675 static int keep_initrd;
676
677 void free_initrd_mem(unsigned long start, unsigned long end)
678 {
679         if (!keep_initrd)
680                 free_area(start, end, "initrd");
681 }
682
683 static int __init keepinitrd_setup(char *__unused)
684 {
685         keep_initrd = 1;
686         return 1;
687 }
688
689 __setup("keepinitrd", keepinitrd_setup);
690 #endif