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