Merge branch 'for-linus' of master.kernel.org:/pub/scm/linux/kernel/git/roland/infiniband
[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/hardware.h>
23 #include <asm/setup.h>
24 #include <asm/tlb.h>
25
26 #include <asm/mach/arch.h>
27 #include <asm/mach/map.h>
28
29 #define TABLE_SIZE      (2 * PTRS_PER_PTE * sizeof(pte_t))
30
31 DEFINE_PER_CPU(struct mmu_gather, mmu_gathers);
32
33 extern pgd_t swapper_pg_dir[PTRS_PER_PGD];
34 extern void _stext, _text, _etext, __data_start, _end, __init_begin, __init_end;
35 extern unsigned long phys_initrd_start;
36 extern unsigned long phys_initrd_size;
37
38 /*
39  * The sole use of this is to pass memory configuration
40  * data from paging_init to mem_init.
41  */
42 static struct meminfo meminfo __initdata = { 0, };
43
44 /*
45  * empty_zero_page is a special page that is used for
46  * zero-initialized data and COW.
47  */
48 struct page *empty_zero_page;
49
50 void show_mem(void)
51 {
52         int free = 0, total = 0, reserved = 0;
53         int shared = 0, cached = 0, slab = 0, node;
54
55         printk("Mem-info:\n");
56         show_free_areas();
57         printk("Free swap:       %6ldkB\n", nr_swap_pages<<(PAGE_SHIFT-10));
58
59         for_each_online_node(node) {
60                 struct page *page, *end;
61
62                 page = NODE_MEM_MAP(node);
63                 end  = page + NODE_DATA(node)->node_spanned_pages;
64
65                 do {
66                         total++;
67                         if (PageReserved(page))
68                                 reserved++;
69                         else if (PageSwapCache(page))
70                                 cached++;
71                         else if (PageSlab(page))
72                                 slab++;
73                         else if (!page_count(page))
74                                 free++;
75                         else
76                                 shared += page_count(page) - 1;
77                         page++;
78                 } while (page < end);
79         }
80
81         printk("%d pages of RAM\n", total);
82         printk("%d free pages\n", free);
83         printk("%d reserved pages\n", reserved);
84         printk("%d slab pages\n", slab);
85         printk("%d pages shared\n", shared);
86         printk("%d pages swap cached\n", cached);
87 }
88
89 static inline pmd_t *pmd_off(pgd_t *pgd, unsigned long virt)
90 {
91         return pmd_offset(pgd, virt);
92 }
93
94 static inline pmd_t *pmd_off_k(unsigned long virt)
95 {
96         return pmd_off(pgd_offset_k(virt), virt);
97 }
98
99 #define for_each_nodebank(iter,mi,no)                   \
100         for (iter = 0; iter < mi->nr_banks; iter++)     \
101                 if (mi->bank[iter].node == no)
102
103 /*
104  * FIXME: We really want to avoid allocating the bootmap bitmap
105  * over the top of the initrd.  Hopefully, this is located towards
106  * the start of a bank, so if we allocate the bootmap bitmap at
107  * the end, we won't clash.
108  */
109 static unsigned int __init
110 find_bootmap_pfn(int node, struct meminfo *mi, unsigned int bootmap_pages)
111 {
112         unsigned int start_pfn, bank, bootmap_pfn;
113
114         start_pfn   = PAGE_ALIGN(__pa(&_end)) >> PAGE_SHIFT;
115         bootmap_pfn = 0;
116
117         for_each_nodebank(bank, mi, node) {
118                 unsigned int start, end;
119
120                 start = mi->bank[bank].start >> PAGE_SHIFT;
121                 end   = (mi->bank[bank].size +
122                          mi->bank[bank].start) >> PAGE_SHIFT;
123
124                 if (end < start_pfn)
125                         continue;
126
127                 if (start < start_pfn)
128                         start = start_pfn;
129
130                 if (end <= start)
131                         continue;
132
133                 if (end - start >= bootmap_pages) {
134                         bootmap_pfn = start;
135                         break;
136                 }
137         }
138
139         if (bootmap_pfn == 0)
140                 BUG();
141
142         return bootmap_pfn;
143 }
144
145 static int __init check_initrd(struct meminfo *mi)
146 {
147         int initrd_node = -2;
148 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
149         unsigned long end = phys_initrd_start + phys_initrd_size;
150
151         /*
152          * Make sure that the initrd is within a valid area of
153          * memory.
154          */
155         if (phys_initrd_size) {
156                 unsigned int i;
157
158                 initrd_node = -1;
159
160                 for (i = 0; i < mi->nr_banks; i++) {
161                         unsigned long bank_end;
162
163                         bank_end = mi->bank[i].start + mi->bank[i].size;
164
165                         if (mi->bank[i].start <= phys_initrd_start &&
166                             end <= bank_end)
167                                 initrd_node = mi->bank[i].node;
168                 }
169         }
170
171         if (initrd_node == -1) {
172                 printk(KERN_ERR "initrd (0x%08lx - 0x%08lx) extends beyond "
173                        "physical memory - disabling initrd\n",
174                        phys_initrd_start, end);
175                 phys_initrd_start = phys_initrd_size = 0;
176         }
177 #endif
178
179         return initrd_node;
180 }
181
182 /*
183  * Reserve the various regions of node 0
184  */
185 static __init void reserve_node_zero(pg_data_t *pgdat)
186 {
187         unsigned long res_size = 0;
188
189         /*
190          * Register the kernel text and data with bootmem.
191          * Note that this can only be in node 0.
192          */
193 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
194         reserve_bootmem_node(pgdat, __pa(&__data_start), &_end - &__data_start);
195 #else
196         reserve_bootmem_node(pgdat, __pa(&_stext), &_end - &_stext);
197 #endif
198
199         /*
200          * Reserve the page tables.  These are already in use,
201          * and can only be in node 0.
202          */
203         reserve_bootmem_node(pgdat, __pa(swapper_pg_dir),
204                              PTRS_PER_PGD * sizeof(pgd_t));
205
206         /*
207          * Hmm... This should go elsewhere, but we really really need to
208          * stop things allocating the low memory; ideally we need a better
209          * implementation of GFP_DMA which does not assume that DMA-able
210          * memory starts at zero.
211          */
212         if (machine_is_integrator() || machine_is_cintegrator())
213                 res_size = __pa(swapper_pg_dir) - PHYS_OFFSET;
214
215         /*
216          * These should likewise go elsewhere.  They pre-reserve the
217          * screen memory region at the start of main system memory.
218          */
219         if (machine_is_edb7211())
220                 res_size = 0x00020000;
221         if (machine_is_p720t())
222                 res_size = 0x00014000;
223
224 #ifdef CONFIG_SA1111
225         /*
226          * Because of the SA1111 DMA bug, we want to preserve our
227          * precious DMA-able memory...
228          */
229         res_size = __pa(swapper_pg_dir) - PHYS_OFFSET;
230 #endif
231         if (res_size)
232                 reserve_bootmem_node(pgdat, PHYS_OFFSET, res_size);
233 }
234
235 void __init build_mem_type_table(void);
236 void __init create_mapping(struct map_desc *md);
237
238 static unsigned long __init
239 bootmem_init_node(int node, int initrd_node, struct meminfo *mi)
240 {
241         unsigned long zone_size[MAX_NR_ZONES], zhole_size[MAX_NR_ZONES];
242         unsigned long start_pfn, end_pfn, boot_pfn;
243         unsigned int boot_pages;
244         pg_data_t *pgdat;
245         int i;
246
247         start_pfn = -1UL;
248         end_pfn = 0;
249
250         /*
251          * Calculate the pfn range, and map the memory banks for this node.
252          */
253         for_each_nodebank(i, mi, node) {
254                 unsigned long start, end;
255                 struct map_desc map;
256
257                 start = mi->bank[i].start >> PAGE_SHIFT;
258                 end = (mi->bank[i].start + mi->bank[i].size) >> PAGE_SHIFT;
259
260                 if (start_pfn > start)
261                         start_pfn = start;
262                 if (end_pfn < end)
263                         end_pfn = end;
264
265                 map.pfn = __phys_to_pfn(mi->bank[i].start);
266                 map.virtual = __phys_to_virt(mi->bank[i].start);
267                 map.length = mi->bank[i].size;
268                 map.type = MT_MEMORY;
269
270                 create_mapping(&map);
271         }
272
273         /*
274          * If there is no memory in this node, ignore it.
275          */
276         if (end_pfn == 0)
277                 return end_pfn;
278
279         /*
280          * Allocate the bootmem bitmap page.
281          */
282         boot_pages = bootmem_bootmap_pages(end_pfn - start_pfn);
283         boot_pfn = find_bootmap_pfn(node, mi, boot_pages);
284
285         /*
286          * Initialise the bootmem allocator for this node, handing the
287          * memory banks over to bootmem.
288          */
289         node_set_online(node);
290         pgdat = NODE_DATA(node);
291         init_bootmem_node(pgdat, boot_pfn, start_pfn, end_pfn);
292
293         for_each_nodebank(i, mi, node)
294                 free_bootmem_node(pgdat, mi->bank[i].start, mi->bank[i].size);
295
296         /*
297          * Reserve the bootmem bitmap for this node.
298          */
299         reserve_bootmem_node(pgdat, boot_pfn << PAGE_SHIFT,
300                              boot_pages << PAGE_SHIFT);
301
302 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
303         /*
304          * If the initrd is in this node, reserve its memory.
305          */
306         if (node == initrd_node) {
307                 reserve_bootmem_node(pgdat, phys_initrd_start,
308                                      phys_initrd_size);
309                 initrd_start = __phys_to_virt(phys_initrd_start);
310                 initrd_end = initrd_start + phys_initrd_size;
311         }
312 #endif
313
314         /*
315          * Finally, reserve any node zero regions.
316          */
317         if (node == 0)
318                 reserve_node_zero(pgdat);
319
320         /*
321          * initialise the zones within this node.
322          */
323         memset(zone_size, 0, sizeof(zone_size));
324         memset(zhole_size, 0, sizeof(zhole_size));
325
326         /*
327          * The size of this node has already been determined.  If we need
328          * to do anything fancy with the allocation of this memory to the
329          * zones, now is the time to do it.
330          */
331         zone_size[0] = end_pfn - start_pfn;
332
333         /*
334          * For each bank in this node, calculate the size of the holes.
335          *  holes = node_size - sum(bank_sizes_in_node)
336          */
337         zhole_size[0] = zone_size[0];
338         for_each_nodebank(i, mi, node)
339                 zhole_size[0] -= mi->bank[i].size >> PAGE_SHIFT;
340
341         /*
342          * Adjust the sizes according to any special requirements for
343          * this machine type.
344          */
345         arch_adjust_zones(node, zone_size, zhole_size);
346
347         free_area_init_node(node, pgdat, zone_size, start_pfn, zhole_size);
348
349         return end_pfn;
350 }
351
352 static void __init bootmem_init(struct meminfo *mi)
353 {
354         unsigned long addr, memend_pfn = 0;
355         int node, initrd_node, i;
356
357         /*
358          * Invalidate the node number for empty or invalid memory banks
359          */
360         for (i = 0; i < mi->nr_banks; i++)
361                 if (mi->bank[i].size == 0 || mi->bank[i].node >= MAX_NUMNODES)
362                         mi->bank[i].node = -1;
363
364         memcpy(&meminfo, mi, sizeof(meminfo));
365
366         /*
367          * Clear out all the mappings below the kernel image.
368          */
369         for (addr = 0; addr < MODULE_START; addr += PGDIR_SIZE)
370                 pmd_clear(pmd_off_k(addr));
371 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
372         /* The XIP kernel is mapped in the module area -- skip over it */
373         addr = ((unsigned long)&_etext + PGDIR_SIZE - 1) & PGDIR_MASK;
374 #endif
375         for ( ; addr < PAGE_OFFSET; addr += PGDIR_SIZE)
376                 pmd_clear(pmd_off_k(addr));
377
378         /*
379          * Clear out all the kernel space mappings, except for the first
380          * memory bank, up to the end of the vmalloc region.
381          */
382         for (addr = __phys_to_virt(mi->bank[0].start + mi->bank[0].size);
383              addr < VMALLOC_END; addr += PGDIR_SIZE)
384                 pmd_clear(pmd_off_k(addr));
385
386         /*
387          * Locate which node contains the ramdisk image, if any.
388          */
389         initrd_node = check_initrd(mi);
390
391         /*
392          * Run through each node initialising the bootmem allocator.
393          */
394         for_each_node(node) {
395                 unsigned long end_pfn;
396
397                 end_pfn = bootmem_init_node(node, initrd_node, mi);
398
399                 /*
400                  * Remember the highest memory PFN.
401                  */
402                 if (end_pfn > memend_pfn)
403                         memend_pfn = end_pfn;
404         }
405
406         high_memory = __va(memend_pfn << PAGE_SHIFT);
407
408         /*
409          * This doesn't seem to be used by the Linux memory manager any
410          * more, but is used by ll_rw_block.  If we can get rid of it, we
411          * also get rid of some of the stuff above as well.
412          *
413          * Note: max_low_pfn and max_pfn reflect the number of _pages_ in
414          * the system, not the maximum PFN.
415          */
416         max_pfn = max_low_pfn = memend_pfn - PHYS_PFN_OFFSET;
417 }
418
419 /*
420  * Set up device the mappings.  Since we clear out the page tables for all
421  * mappings above VMALLOC_END, we will remove any debug device mappings.
422  * This means you have to be careful how you debug this function, or any
423  * called function.  (Do it by code inspection!)
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         for (addr = VMALLOC_END; addr; addr += PGDIR_SIZE)
432                 pmd_clear(pmd_off_k(addr));
433
434         /*
435          * Map the kernel if it is XIP.
436          * It is always first in the modulearea.
437          */
438 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
439         map.pfn = __phys_to_pfn(CONFIG_XIP_PHYS_ADDR & PGDIR_MASK);
440         map.virtual = MODULE_START;
441         map.length = ((unsigned long)&_etext - map.virtual + ~PGDIR_MASK) & PGDIR_MASK;
442         map.type = MT_ROM;
443         create_mapping(&map);
444 #endif
445
446         /*
447          * Map the cache flushing regions.
448          */
449 #ifdef FLUSH_BASE
450         map.pfn = __phys_to_pfn(FLUSH_BASE_PHYS);
451         map.virtual = FLUSH_BASE;
452         map.length = PGDIR_SIZE;
453         map.type = MT_CACHECLEAN;
454         create_mapping(&map);
455 #endif
456 #ifdef FLUSH_BASE_MINICACHE
457         map.pfn = __phys_to_pfn(FLUSH_BASE_PHYS + PGDIR_SIZE);
458         map.virtual = FLUSH_BASE_MINICACHE;
459         map.length = PGDIR_SIZE;
460         map.type = MT_MINICLEAN;
461         create_mapping(&map);
462 #endif
463
464         flush_cache_all();
465         local_flush_tlb_all();
466
467         vectors = alloc_bootmem_low_pages(PAGE_SIZE);
468         BUG_ON(!vectors);
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 tlb again - this ensures that we're in a
495          * consistent state wrt the writebuffer if the writebuffer needs
496          * draining.  After this point, we can start to touch devices
497          * again.
498          */
499         local_flush_tlb_all();
500 }
501
502 /*
503  * paging_init() sets up the page tables, initialises the zone memory
504  * maps, and sets up the zero page, bad page and bad page tables.
505  */
506 void __init paging_init(struct meminfo *mi, struct machine_desc *mdesc)
507 {
508         void *zero_page;
509
510         build_mem_type_table();
511         bootmem_init(mi);
512         devicemaps_init(mdesc);
513
514         top_pmd = pmd_off_k(0xffff0000);
515
516         /*
517          * allocate the zero page.  Note that we count on this going ok.
518          */
519         zero_page = alloc_bootmem_low_pages(PAGE_SIZE);
520         memzero(zero_page, PAGE_SIZE);
521         empty_zero_page = virt_to_page(zero_page);
522         flush_dcache_page(empty_zero_page);
523 }
524
525 static inline void free_area(unsigned long addr, unsigned long end, char *s)
526 {
527         unsigned int size = (end - addr) >> 10;
528
529         for (; addr < end; addr += PAGE_SIZE) {
530                 struct page *page = virt_to_page(addr);
531                 ClearPageReserved(page);
532                 set_page_count(page, 1);
533                 free_page(addr);
534                 totalram_pages++;
535         }
536
537         if (size && s)
538                 printk(KERN_INFO "Freeing %s memory: %dK\n", s, size);
539 }
540
541 static inline void
542 free_memmap(int node, unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
543 {
544         struct page *start_pg, *end_pg;
545         unsigned long pg, pgend;
546
547         /*
548          * Convert start_pfn/end_pfn to a struct page pointer.
549          */
550         start_pg = pfn_to_page(start_pfn);
551         end_pg = pfn_to_page(end_pfn);
552
553         /*
554          * Convert to physical addresses, and
555          * round start upwards and end downwards.
556          */
557         pg = PAGE_ALIGN(__pa(start_pg));
558         pgend = __pa(end_pg) & PAGE_MASK;
559
560         /*
561          * If there are free pages between these,
562          * free the section of the memmap array.
563          */
564         if (pg < pgend)
565                 free_bootmem_node(NODE_DATA(node), pg, pgend - pg);
566 }
567
568 /*
569  * The mem_map array can get very big.  Free the unused area of the memory map.
570  */
571 static void __init free_unused_memmap_node(int node, struct meminfo *mi)
572 {
573         unsigned long bank_start, prev_bank_end = 0;
574         unsigned int i;
575
576         /*
577          * [FIXME] This relies on each bank being in address order.  This
578          * may not be the case, especially if the user has provided the
579          * information on the command line.
580          */
581         for_each_nodebank(i, mi, node) {
582                 bank_start = mi->bank[i].start >> PAGE_SHIFT;
583                 if (bank_start < prev_bank_end) {
584                         printk(KERN_ERR "MEM: unordered memory banks.  "
585                                 "Not freeing memmap.\n");
586                         break;
587                 }
588
589                 /*
590                  * If we had a previous bank, and there is a space
591                  * between the current bank and the previous, free it.
592                  */
593                 if (prev_bank_end && prev_bank_end != bank_start)
594                         free_memmap(node, prev_bank_end, bank_start);
595
596                 prev_bank_end = (mi->bank[i].start +
597                                  mi->bank[i].size) >> PAGE_SHIFT;
598         }
599 }
600
601 /*
602  * mem_init() marks the free areas in the mem_map and tells us how much
603  * memory is free.  This is done after various parts of the system have
604  * claimed their memory after the kernel image.
605  */
606 void __init mem_init(void)
607 {
608         unsigned int codepages, datapages, initpages;
609         int i, node;
610
611         codepages = &_etext - &_text;
612         datapages = &_end - &__data_start;
613         initpages = &__init_end - &__init_begin;
614
615 #ifndef CONFIG_DISCONTIGMEM
616         max_mapnr   = virt_to_page(high_memory) - mem_map;
617 #endif
618
619         /* this will put all unused low memory onto the freelists */
620         for_each_online_node(node) {
621                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
622
623                 free_unused_memmap_node(node, &meminfo);
624
625                 if (pgdat->node_spanned_pages != 0)
626                         totalram_pages += free_all_bootmem_node(pgdat);
627         }
628
629 #ifdef CONFIG_SA1111
630         /* now that our DMA memory is actually so designated, we can free it */
631         free_area(PAGE_OFFSET, (unsigned long)swapper_pg_dir, NULL);
632 #endif
633
634         /*
635          * Since our memory may not be contiguous, calculate the
636          * real number of pages we have in this system
637          */
638         printk(KERN_INFO "Memory:");
639
640         num_physpages = 0;
641         for (i = 0; i < meminfo.nr_banks; i++) {
642                 num_physpages += meminfo.bank[i].size >> PAGE_SHIFT;
643                 printk(" %ldMB", meminfo.bank[i].size >> 20);
644         }
645
646         printk(" = %luMB total\n", num_physpages >> (20 - PAGE_SHIFT));
647         printk(KERN_NOTICE "Memory: %luKB available (%dK code, "
648                 "%dK data, %dK init)\n",
649                 (unsigned long) nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10),
650                 codepages >> 10, datapages >> 10, initpages >> 10);
651
652         if (PAGE_SIZE >= 16384 && num_physpages <= 128) {
653                 extern int sysctl_overcommit_memory;
654                 /*
655                  * On a machine this small we won't get
656                  * anywhere without overcommit, so turn
657                  * it on by default.
658                  */
659                 sysctl_overcommit_memory = OVERCOMMIT_ALWAYS;
660         }
661 }
662
663 void free_initmem(void)
664 {
665         if (!machine_is_integrator() && !machine_is_cintegrator()) {
666                 free_area((unsigned long)(&__init_begin),
667                           (unsigned long)(&__init_end),
668                           "init");
669         }
670 }
671
672 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
673
674 static int keep_initrd;
675
676 void free_initrd_mem(unsigned long start, unsigned long end)
677 {
678         if (!keep_initrd)
679                 free_area(start, end, "initrd");
680 }
681
682 static int __init keepinitrd_setup(char *__unused)
683 {
684         keep_initrd = 1;
685         return 1;
686 }
687
688 __setup("keepinitrd", keepinitrd_setup);
689 #endif