Merge branch 'master' into upstream
[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/pgtable.h>
21 #include <asm/page.h>
22 #include <asm/e820.h>
23 #include <asm/proto.h>
24 #include <asm/bootsetup.h>
25 #include <asm/sections.h>
26
27 /* 
28  * PFN of last memory page.
29  */
30 unsigned long end_pfn; 
31 EXPORT_SYMBOL(end_pfn);
32
33 /* 
34  * end_pfn only includes RAM, while end_pfn_map includes all e820 entries.
35  * The direct mapping extends to end_pfn_map, so that we can directly access
36  * apertures, ACPI and other tables without having to play with fixmaps.
37  */ 
38 unsigned long end_pfn_map; 
39
40 /* 
41  * Last pfn which the user wants to use.
42  */
43 unsigned long end_user_pfn = MAXMEM>>PAGE_SHIFT;  
44
45 extern struct resource code_resource, data_resource;
46
47 /* Check for some hardcoded bad areas that early boot is not allowed to touch */ 
48 static inline int bad_addr(unsigned long *addrp, unsigned long size)
49
50         unsigned long addr = *addrp, last = addr + size; 
51
52         /* various gunk below that needed for SMP startup */
53         if (addr < 0x8000) { 
54                 *addrp = 0x8000;
55                 return 1; 
56         }
57
58         /* direct mapping tables of the kernel */
59         if (last >= table_start<<PAGE_SHIFT && addr < table_end<<PAGE_SHIFT) { 
60                 *addrp = table_end << PAGE_SHIFT; 
61                 return 1;
62         } 
63
64         /* initrd */ 
65 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
66         if (LOADER_TYPE && INITRD_START && last >= INITRD_START && 
67             addr < INITRD_START+INITRD_SIZE) { 
68                 *addrp = INITRD_START + INITRD_SIZE; 
69                 return 1;
70         } 
71 #endif
72         /* kernel code + 640k memory hole (later should not be needed, but 
73            be paranoid for now) */
74         if (last >= 640*1024 && addr < 1024*1024) {
75                 *addrp = 1024*1024;
76                 return 1;
77         }
78         if (last >= __pa_symbol(&_text) && last < __pa_symbol(&_end)) {
79                 *addrp = __pa_symbol(&_end);
80                 return 1;
81         }
82
83         if (last >= ebda_addr && addr < ebda_addr + ebda_size) {
84                 *addrp = ebda_addr + ebda_size;
85                 return 1;
86         }
87
88         /* XXX ramdisk image here? */ 
89         return 0;
90
91
92 /*
93  * This function checks if any part of the range <start,end> is mapped
94  * with type.
95  */
96 int __meminit
97 e820_any_mapped(unsigned long start, unsigned long end, unsigned type)
98
99         int i;
100         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) { 
101                 struct e820entry *ei = &e820.map[i]; 
102                 if (type && ei->type != type) 
103                         continue;
104                 if (ei->addr >= end || ei->addr + ei->size <= start)
105                         continue; 
106                 return 1; 
107         } 
108         return 0;
109 }
110
111 /*
112  * This function checks if the entire range <start,end> is mapped with type.
113  *
114  * Note: this function only works correct if the e820 table is sorted and
115  * not-overlapping, which is the case
116  */
117 int __init e820_all_mapped(unsigned long start, unsigned long end, unsigned type)
118 {
119         int i;
120         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
121                 struct e820entry *ei = &e820.map[i];
122                 if (type && ei->type != type)
123                         continue;
124                 /* is the region (part) in overlap with the current region ?*/
125                 if (ei->addr >= end || ei->addr + ei->size <= start)
126                         continue;
127
128                 /* if the region is at the beginning of <start,end> we move
129                  * start to the end of the region since it's ok until there
130                  */
131                 if (ei->addr <= start)
132                         start = ei->addr + ei->size;
133                 /* if start is now at or beyond end, we're done, full coverage */
134                 if (start >= end)
135                         return 1; /* we're done */
136         }
137         return 0;
138 }
139
140 /* 
141  * Find a free area in a specific range. 
142  */ 
143 unsigned long __init find_e820_area(unsigned long start, unsigned long end, unsigned size) 
144
145         int i; 
146         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) { 
147                 struct e820entry *ei = &e820.map[i]; 
148                 unsigned long addr = ei->addr, last; 
149                 if (ei->type != E820_RAM) 
150                         continue; 
151                 if (addr < start) 
152                         addr = start;
153                 if (addr > ei->addr + ei->size) 
154                         continue; 
155                 while (bad_addr(&addr, size) && addr+size <= ei->addr+ei->size)
156                         ;
157                 last = addr + size;
158                 if (last > ei->addr + ei->size)
159                         continue;
160                 if (last > end) 
161                         continue;
162                 return addr; 
163         } 
164         return -1UL;            
165
166
167 /* 
168  * Free bootmem based on the e820 table for a node.
169  */
170 void __init e820_bootmem_free(pg_data_t *pgdat, unsigned long start,unsigned long end)
171 {
172         int i;
173         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
174                 struct e820entry *ei = &e820.map[i]; 
175                 unsigned long last, addr;
176
177                 if (ei->type != E820_RAM || 
178                     ei->addr+ei->size <= start || 
179                     ei->addr >= end)
180                         continue;
181
182                 addr = round_up(ei->addr, PAGE_SIZE);
183                 if (addr < start) 
184                         addr = start;
185
186                 last = round_down(ei->addr + ei->size, PAGE_SIZE); 
187                 if (last >= end)
188                         last = end; 
189
190                 if (last > addr && last-addr >= PAGE_SIZE)
191                         free_bootmem_node(pgdat, addr, last-addr);
192         }
193 }
194
195 /*
196  * Find the highest page frame number we have available
197  */
198 unsigned long __init e820_end_of_ram(void)
199 {
200         int i;
201         unsigned long end_pfn = 0;
202         
203         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
204                 struct e820entry *ei = &e820.map[i]; 
205                 unsigned long start, end;
206
207                 start = round_up(ei->addr, PAGE_SIZE); 
208                 end = round_down(ei->addr + ei->size, PAGE_SIZE); 
209                 if (start >= end)
210                         continue;
211                 if (ei->type == E820_RAM) { 
212                 if (end > end_pfn<<PAGE_SHIFT)
213                         end_pfn = end>>PAGE_SHIFT;
214                 } else { 
215                         if (end > end_pfn_map<<PAGE_SHIFT) 
216                                 end_pfn_map = end>>PAGE_SHIFT;
217                 } 
218         }
219
220         if (end_pfn > end_pfn_map) 
221                 end_pfn_map = end_pfn;
222         if (end_pfn_map > MAXMEM>>PAGE_SHIFT)
223                 end_pfn_map = MAXMEM>>PAGE_SHIFT;
224         if (end_pfn > end_user_pfn)
225                 end_pfn = end_user_pfn;
226         if (end_pfn > end_pfn_map) 
227                 end_pfn = end_pfn_map; 
228
229         return end_pfn; 
230 }
231
232 /* 
233  * Compute how much memory is missing in a range.
234  * Unlike the other functions in this file the arguments are in page numbers.
235  */
236 unsigned long __init
237 e820_hole_size(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
238 {
239         unsigned long ram = 0;
240         unsigned long start = start_pfn << PAGE_SHIFT;
241         unsigned long end = end_pfn << PAGE_SHIFT;
242         int i;
243         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
244                 struct e820entry *ei = &e820.map[i];
245                 unsigned long last, addr;
246
247                 if (ei->type != E820_RAM ||
248                     ei->addr+ei->size <= start ||
249                     ei->addr >= end)
250                         continue;
251
252                 addr = round_up(ei->addr, PAGE_SIZE);
253                 if (addr < start)
254                         addr = start;
255
256                 last = round_down(ei->addr + ei->size, PAGE_SIZE);
257                 if (last >= end)
258                         last = end;
259
260                 if (last > addr)
261                         ram += last - addr;
262         }
263         return ((end - start) - ram) >> PAGE_SHIFT;
264 }
265
266 /*
267  * Mark e820 reserved areas as busy for the resource manager.
268  */
269 void __init e820_reserve_resources(void)
270 {
271         int i;
272         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
273                 struct resource *res;
274                 res = alloc_bootmem_low(sizeof(struct resource));
275                 switch (e820.map[i].type) {
276                 case E820_RAM:  res->name = "System RAM"; break;
277                 case E820_ACPI: res->name = "ACPI Tables"; break;
278                 case E820_NVS:  res->name = "ACPI Non-volatile Storage"; break;
279                 default:        res->name = "reserved";
280                 }
281                 res->start = e820.map[i].addr;
282                 res->end = res->start + e820.map[i].size - 1;
283                 res->flags = IORESOURCE_MEM | IORESOURCE_BUSY;
284                 request_resource(&iomem_resource, res);
285                 if (e820.map[i].type == E820_RAM) {
286                         /*
287                          *  We don't know which RAM region contains kernel data,
288                          *  so we try it repeatedly and let the resource manager
289                          *  test it.
290                          */
291                         request_resource(res, &code_resource);
292                         request_resource(res, &data_resource);
293 #ifdef CONFIG_KEXEC
294                         request_resource(res, &crashk_res);
295 #endif
296                 }
297         }
298 }
299
300 /* 
301  * Add a memory region to the kernel e820 map.
302  */ 
303 void __init add_memory_region(unsigned long start, unsigned long size, int type)
304 {
305         int x = e820.nr_map;
306
307         if (x == E820MAX) {
308                 printk(KERN_ERR "Ooops! Too many entries in the memory map!\n");
309                 return;
310         }
311
312         e820.map[x].addr = start;
313         e820.map[x].size = size;
314         e820.map[x].type = type;
315         e820.nr_map++;
316 }
317
318 void __init e820_print_map(char *who)
319 {
320         int i;
321
322         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
323                 printk(" %s: %016Lx - %016Lx ", who,
324                         (unsigned long long) e820.map[i].addr,
325                         (unsigned long long) (e820.map[i].addr + e820.map[i].size));
326                 switch (e820.map[i].type) {
327                 case E820_RAM:  printk("(usable)\n");
328                                 break;
329                 case E820_RESERVED:
330                                 printk("(reserved)\n");
331                                 break;
332                 case E820_ACPI:
333                                 printk("(ACPI data)\n");
334                                 break;
335                 case E820_NVS:
336                                 printk("(ACPI NVS)\n");
337                                 break;
338                 default:        printk("type %u\n", e820.map[i].type);
339                                 break;
340                 }
341         }
342 }
343
344 /*
345  * Sanitize the BIOS e820 map.
346  *
347  * Some e820 responses include overlapping entries.  The following 
348  * replaces the original e820 map with a new one, removing overlaps.
349  *
350  */
351 static int __init sanitize_e820_map(struct e820entry * biosmap, char * pnr_map)
352 {
353         struct change_member {
354                 struct e820entry *pbios; /* pointer to original bios entry */
355                 unsigned long long addr; /* address for this change point */
356         };
357         static struct change_member change_point_list[2*E820MAX] __initdata;
358         static struct change_member *change_point[2*E820MAX] __initdata;
359         static struct e820entry *overlap_list[E820MAX] __initdata;
360         static struct e820entry new_bios[E820MAX] __initdata;
361         struct change_member *change_tmp;
362         unsigned long current_type, last_type;
363         unsigned long long last_addr;
364         int chgidx, still_changing;
365         int overlap_entries;
366         int new_bios_entry;
367         int old_nr, new_nr, chg_nr;
368         int i;
369
370         /*
371                 Visually we're performing the following (1,2,3,4 = memory types)...
372
373                 Sample memory map (w/overlaps):
374                    ____22__________________
375                    ______________________4_
376                    ____1111________________
377                    _44_____________________
378                    11111111________________
379                    ____________________33__
380                    ___________44___________
381                    __________33333_________
382                    ______________22________
383                    ___________________2222_
384                    _________111111111______
385                    _____________________11_
386                    _________________4______
387
388                 Sanitized equivalent (no overlap):
389                    1_______________________
390                    _44_____________________
391                    ___1____________________
392                    ____22__________________
393                    ______11________________
394                    _________1______________
395                    __________3_____________
396                    ___________44___________
397                    _____________33_________
398                    _______________2________
399                    ________________1_______
400                    _________________4______
401                    ___________________2____
402                    ____________________33__
403                    ______________________4_
404         */
405
406         /* if there's only one memory region, don't bother */
407         if (*pnr_map < 2)
408                 return -1;
409
410         old_nr = *pnr_map;
411
412         /* bail out if we find any unreasonable addresses in bios map */
413         for (i=0; i<old_nr; i++)
414                 if (biosmap[i].addr + biosmap[i].size < biosmap[i].addr)
415                         return -1;
416
417         /* create pointers for initial change-point information (for sorting) */
418         for (i=0; i < 2*old_nr; i++)
419                 change_point[i] = &change_point_list[i];
420
421         /* record all known change-points (starting and ending addresses),
422            omitting those that are for empty memory regions */
423         chgidx = 0;
424         for (i=0; i < old_nr; i++)      {
425                 if (biosmap[i].size != 0) {
426                         change_point[chgidx]->addr = biosmap[i].addr;
427                         change_point[chgidx++]->pbios = &biosmap[i];
428                         change_point[chgidx]->addr = biosmap[i].addr + biosmap[i].size;
429                         change_point[chgidx++]->pbios = &biosmap[i];
430                 }
431         }
432         chg_nr = chgidx;
433
434         /* sort change-point list by memory addresses (low -> high) */
435         still_changing = 1;
436         while (still_changing)  {
437                 still_changing = 0;
438                 for (i=1; i < chg_nr; i++)  {
439                         /* if <current_addr> > <last_addr>, swap */
440                         /* or, if current=<start_addr> & last=<end_addr>, swap */
441                         if ((change_point[i]->addr < change_point[i-1]->addr) ||
442                                 ((change_point[i]->addr == change_point[i-1]->addr) &&
443                                  (change_point[i]->addr == change_point[i]->pbios->addr) &&
444                                  (change_point[i-1]->addr != change_point[i-1]->pbios->addr))
445                            )
446                         {
447                                 change_tmp = change_point[i];
448                                 change_point[i] = change_point[i-1];
449                                 change_point[i-1] = change_tmp;
450                                 still_changing=1;
451                         }
452                 }
453         }
454
455         /* create a new bios memory map, removing overlaps */
456         overlap_entries=0;       /* number of entries in the overlap table */
457         new_bios_entry=0;        /* index for creating new bios map entries */
458         last_type = 0;           /* start with undefined memory type */
459         last_addr = 0;           /* start with 0 as last starting address */
460         /* loop through change-points, determining affect on the new bios map */
461         for (chgidx=0; chgidx < chg_nr; chgidx++)
462         {
463                 /* keep track of all overlapping bios entries */
464                 if (change_point[chgidx]->addr == change_point[chgidx]->pbios->addr)
465                 {
466                         /* add map entry to overlap list (> 1 entry implies an overlap) */
467                         overlap_list[overlap_entries++]=change_point[chgidx]->pbios;
468                 }
469                 else
470                 {
471                         /* remove entry from list (order independent, so swap with last) */
472                         for (i=0; i<overlap_entries; i++)
473                         {
474                                 if (overlap_list[i] == change_point[chgidx]->pbios)
475                                         overlap_list[i] = overlap_list[overlap_entries-1];
476                         }
477                         overlap_entries--;
478                 }
479                 /* if there are overlapping entries, decide which "type" to use */
480                 /* (larger value takes precedence -- 1=usable, 2,3,4,4+=unusable) */
481                 current_type = 0;
482                 for (i=0; i<overlap_entries; i++)
483                         if (overlap_list[i]->type > current_type)
484                                 current_type = overlap_list[i]->type;
485                 /* continue building up new bios map based on this information */
486                 if (current_type != last_type)  {
487                         if (last_type != 0)      {
488                                 new_bios[new_bios_entry].size =
489                                         change_point[chgidx]->addr - last_addr;
490                                 /* move forward only if the new size was non-zero */
491                                 if (new_bios[new_bios_entry].size != 0)
492                                         if (++new_bios_entry >= E820MAX)
493                                                 break;  /* no more space left for new bios entries */
494                         }
495                         if (current_type != 0)  {
496                                 new_bios[new_bios_entry].addr = change_point[chgidx]->addr;
497                                 new_bios[new_bios_entry].type = current_type;
498                                 last_addr=change_point[chgidx]->addr;
499                         }
500                         last_type = current_type;
501                 }
502         }
503         new_nr = new_bios_entry;   /* retain count for new bios entries */
504
505         /* copy new bios mapping into original location */
506         memcpy(biosmap, new_bios, new_nr*sizeof(struct e820entry));
507         *pnr_map = new_nr;
508
509         return 0;
510 }
511
512 /*
513  * Copy the BIOS e820 map into a safe place.
514  *
515  * Sanity-check it while we're at it..
516  *
517  * If we're lucky and live on a modern system, the setup code
518  * will have given us a memory map that we can use to properly
519  * set up memory.  If we aren't, we'll fake a memory map.
520  *
521  * We check to see that the memory map contains at least 2 elements
522  * before we'll use it, because the detection code in setup.S may
523  * not be perfect and most every PC known to man has two memory
524  * regions: one from 0 to 640k, and one from 1mb up.  (The IBM
525  * thinkpad 560x, for example, does not cooperate with the memory
526  * detection code.)
527  */
528 static int __init copy_e820_map(struct e820entry * biosmap, int nr_map)
529 {
530         /* Only one memory region (or negative)? Ignore it */
531         if (nr_map < 2)
532                 return -1;
533
534         do {
535                 unsigned long start = biosmap->addr;
536                 unsigned long size = biosmap->size;
537                 unsigned long end = start + size;
538                 unsigned long type = biosmap->type;
539
540                 /* Overflow in 64 bits? Ignore the memory map. */
541                 if (start > end)
542                         return -1;
543
544                 /*
545                  * Some BIOSes claim RAM in the 640k - 1M region.
546                  * Not right. Fix it up.
547                  * 
548                  * This should be removed on Hammer which is supposed to not
549                  * have non e820 covered ISA mappings there, but I had some strange
550                  * problems so it stays for now.  -AK
551                  */
552                 if (type == E820_RAM) {
553                         if (start < 0x100000ULL && end > 0xA0000ULL) {
554                                 if (start < 0xA0000ULL)
555                                         add_memory_region(start, 0xA0000ULL-start, type);
556                                 if (end <= 0x100000ULL)
557                                         continue;
558                                 start = 0x100000ULL;
559                                 size = end - start;
560                         }
561                 }
562
563                 add_memory_region(start, size, type);
564         } while (biosmap++,--nr_map);
565         return 0;
566 }
567
568 void __init setup_memory_region(void)
569 {
570         char *who = "BIOS-e820";
571
572         /*
573          * Try to copy the BIOS-supplied E820-map.
574          *
575          * Otherwise fake a memory map; one section from 0k->640k,
576          * the next section from 1mb->appropriate_mem_k
577          */
578         sanitize_e820_map(E820_MAP, &E820_MAP_NR);
579         if (copy_e820_map(E820_MAP, E820_MAP_NR) < 0) {
580                 unsigned long mem_size;
581
582                 /* compare results from other methods and take the greater */
583                 if (ALT_MEM_K < EXT_MEM_K) {
584                         mem_size = EXT_MEM_K;
585                         who = "BIOS-88";
586                 } else {
587                         mem_size = ALT_MEM_K;
588                         who = "BIOS-e801";
589                 }
590
591                 e820.nr_map = 0;
592                 add_memory_region(0, LOWMEMSIZE(), E820_RAM);
593                 add_memory_region(HIGH_MEMORY, mem_size << 10, E820_RAM);
594         }
595         printk(KERN_INFO "BIOS-provided physical RAM map:\n");
596         e820_print_map(who);
597 }
598
599 void __init parse_memopt(char *p, char **from) 
600
601         end_user_pfn = memparse(p, from);
602         end_user_pfn >>= PAGE_SHIFT;    
603
604
605 void __init parse_memmapopt(char *p, char **from)
606 {
607         unsigned long long start_at, mem_size;
608
609         mem_size = memparse(p, from);
610         p = *from;
611         if (*p == '@') {
612                 start_at = memparse(p+1, from);
613                 add_memory_region(start_at, mem_size, E820_RAM);
614         } else if (*p == '#') {
615                 start_at = memparse(p+1, from);
616                 add_memory_region(start_at, mem_size, E820_ACPI);
617         } else if (*p == '$') {
618                 start_at = memparse(p+1, from);
619                 add_memory_region(start_at, mem_size, E820_RESERVED);
620         } else {
621                 end_user_pfn = (mem_size >> PAGE_SHIFT);
622         }
623         p = *from;
624 }
625
626 unsigned long pci_mem_start = 0xaeedbabe;
627 EXPORT_SYMBOL(pci_mem_start);
628
629 /*
630  * Search for the biggest gap in the low 32 bits of the e820
631  * memory space.  We pass this space to PCI to assign MMIO resources
632  * for hotplug or unconfigured devices in.
633  * Hopefully the BIOS let enough space left.
634  */
635 __init void e820_setup_gap(void)
636 {
637         unsigned long gapstart, gapsize, round;
638         unsigned long last;
639         int i;
640         int found = 0;
641
642         last = 0x100000000ull;
643         gapstart = 0x10000000;
644         gapsize = 0x400000;
645         i = e820.nr_map;
646         while (--i >= 0) {
647                 unsigned long long start = e820.map[i].addr;
648                 unsigned long long end = start + e820.map[i].size;
649
650                 /*
651                  * Since "last" is at most 4GB, we know we'll
652                  * fit in 32 bits if this condition is true
653                  */
654                 if (last > end) {
655                         unsigned long gap = last - end;
656
657                         if (gap > gapsize) {
658                                 gapsize = gap;
659                                 gapstart = end;
660                                 found = 1;
661                         }
662                 }
663                 if (start < last)
664                         last = start;
665         }
666
667         if (!found) {
668                 gapstart = (end_pfn << PAGE_SHIFT) + 1024*1024;
669                 printk(KERN_ERR "PCI: Warning: Cannot find a gap in the 32bit address range\n"
670                        KERN_ERR "PCI: Unassigned devices with 32bit resource registers may break!\n");
671         }
672
673         /*
674          * See how much we want to round up: start off with
675          * rounding to the next 1MB area.
676          */
677         round = 0x100000;
678         while ((gapsize >> 4) > round)
679                 round += round;
680         /* Fun with two's complement */
681         pci_mem_start = (gapstart + round) & -round;
682
683         printk(KERN_INFO "Allocating PCI resources starting at %lx (gap: %lx:%lx)\n",
684                 pci_mem_start, gapstart, gapsize);
685 }