Merge 'acpi-2.6.12' branch into to-akpm
[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  * $Id: e820.c,v 1.4 2002/09/19 19:25:32 ak Exp $
5  *
6  *  Getting sanitize_e820_map() in sync with i386 version by applying change:
7  *  -  Provisions for empty E820 memory regions (reported by certain BIOSes).
8  *     Alex Achenbach <xela@slit.de>, December 2002.
9  *  Venkatesh Pallipadi <venkatesh.pallipadi@intel.com>
10  *
11  */
12 #include <linux/config.h>
13 #include <linux/kernel.h>
14 #include <linux/types.h>
15 #include <linux/init.h>
16 #include <linux/bootmem.h>
17 #include <linux/ioport.h>
18 #include <linux/string.h>
19 #include <linux/kexec.h>
20 #include <asm/page.h>
21 #include <asm/e820.h>
22 #include <asm/proto.h>
23 #include <asm/bootsetup.h>
24
25 extern char _end[];
26
27 /* 
28  * PFN of last memory page.
29  */
30 unsigned long end_pfn; 
31
32 /* 
33  * end_pfn only includes RAM, while end_pfn_map includes all e820 entries.
34  * The direct mapping extends to end_pfn_map, so that we can directly access
35  * apertures, ACPI and other tables without having to play with fixmaps.
36  */ 
37 unsigned long end_pfn_map; 
38
39 /* 
40  * Last pfn which the user wants to use.
41  */
42 unsigned long end_user_pfn = MAXMEM>>PAGE_SHIFT;  
43
44 extern struct resource code_resource, data_resource;
45
46 /* Check for some hardcoded bad areas that early boot is not allowed to touch */ 
47 static inline int bad_addr(unsigned long *addrp, unsigned long size)
48
49         unsigned long addr = *addrp, last = addr + size; 
50
51         /* various gunk below that needed for SMP startup */
52         if (addr < 0x8000) { 
53                 *addrp = 0x8000;
54                 return 1; 
55         }
56
57         /* direct mapping tables of the kernel */
58         if (last >= table_start<<PAGE_SHIFT && addr < table_end<<PAGE_SHIFT) { 
59                 *addrp = table_end << PAGE_SHIFT; 
60                 return 1;
61         } 
62
63         /* initrd */ 
64 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
65         if (LOADER_TYPE && INITRD_START && last >= INITRD_START && 
66             addr < INITRD_START+INITRD_SIZE) { 
67                 *addrp = INITRD_START + INITRD_SIZE; 
68                 return 1;
69         } 
70 #endif
71         /* kernel code + 640k memory hole (later should not be needed, but 
72            be paranoid for now) */
73         if (last >= 640*1024 && addr < __pa_symbol(&_end)) { 
74                 *addrp = __pa_symbol(&_end);
75                 return 1;
76         }
77         /* XXX ramdisk image here? */ 
78         return 0;
79
80
81 int __init e820_mapped(unsigned long start, unsigned long end, unsigned type) 
82
83         int i;
84         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) { 
85                 struct e820entry *ei = &e820.map[i]; 
86                 if (type && ei->type != type) 
87                         continue;
88                 if (ei->addr >= end || ei->addr + ei->size < start) 
89                         continue; 
90                 return 1; 
91         } 
92         return 0;
93 }
94
95 /* 
96  * Find a free area in a specific range. 
97  */ 
98 unsigned long __init find_e820_area(unsigned long start, unsigned long end, unsigned size) 
99
100         int i; 
101         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) { 
102                 struct e820entry *ei = &e820.map[i]; 
103                 unsigned long addr = ei->addr, last; 
104                 if (ei->type != E820_RAM) 
105                         continue; 
106                 if (addr < start) 
107                         addr = start;
108                 if (addr > ei->addr + ei->size) 
109                         continue; 
110                 while (bad_addr(&addr, size) && addr+size < ei->addr + ei->size)
111                         ;
112                 last = addr + size;
113                 if (last > ei->addr + ei->size)
114                         continue;
115                 if (last > end) 
116                         continue;
117                 return addr; 
118         } 
119         return -1UL;            
120
121
122 /* 
123  * Free bootmem based on the e820 table for a node.
124  */
125 void __init e820_bootmem_free(pg_data_t *pgdat, unsigned long start,unsigned long end)
126 {
127         int i;
128         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
129                 struct e820entry *ei = &e820.map[i]; 
130                 unsigned long last, addr;
131
132                 if (ei->type != E820_RAM || 
133                     ei->addr+ei->size <= start || 
134                     ei->addr > end)
135                         continue;
136
137                 addr = round_up(ei->addr, PAGE_SIZE);
138                 if (addr < start) 
139                         addr = start;
140
141                 last = round_down(ei->addr + ei->size, PAGE_SIZE); 
142                 if (last >= end)
143                         last = end; 
144
145                 if (last > addr && last-addr >= PAGE_SIZE)
146                         free_bootmem_node(pgdat, addr, last-addr);
147         }
148 }
149
150 /*
151  * Find the highest page frame number we have available
152  */
153 unsigned long __init e820_end_of_ram(void)
154 {
155         int i;
156         unsigned long end_pfn = 0;
157         
158         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
159                 struct e820entry *ei = &e820.map[i]; 
160                 unsigned long start, end;
161
162                 start = round_up(ei->addr, PAGE_SIZE); 
163                 end = round_down(ei->addr + ei->size, PAGE_SIZE); 
164                 if (start >= end)
165                         continue;
166                 if (ei->type == E820_RAM) { 
167                 if (end > end_pfn<<PAGE_SHIFT)
168                         end_pfn = end>>PAGE_SHIFT;
169                 } else { 
170                         if (end > end_pfn_map<<PAGE_SHIFT) 
171                                 end_pfn_map = end>>PAGE_SHIFT;
172                 } 
173         }
174
175         if (end_pfn > end_pfn_map) 
176                 end_pfn_map = end_pfn;
177         if (end_pfn_map > MAXMEM>>PAGE_SHIFT)
178                 end_pfn_map = MAXMEM>>PAGE_SHIFT;
179         if (end_pfn > end_user_pfn)
180                 end_pfn = end_user_pfn;
181         if (end_pfn > end_pfn_map) 
182                 end_pfn = end_pfn_map; 
183
184         return end_pfn; 
185 }
186
187 /* 
188  * Mark e820 reserved areas as busy for the resource manager.
189  */
190 void __init e820_reserve_resources(void)
191 {
192         int i;
193         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
194                 struct resource *res;
195                 res = alloc_bootmem_low(sizeof(struct resource));
196                 switch (e820.map[i].type) {
197                 case E820_RAM:  res->name = "System RAM"; break;
198                 case E820_ACPI: res->name = "ACPI Tables"; break;
199                 case E820_NVS:  res->name = "ACPI Non-volatile Storage"; break;
200                 default:        res->name = "reserved";
201                 }
202                 res->start = e820.map[i].addr;
203                 res->end = res->start + e820.map[i].size - 1;
204                 res->flags = IORESOURCE_MEM | IORESOURCE_BUSY;
205                 request_resource(&iomem_resource, res);
206                 if (e820.map[i].type == E820_RAM) {
207                         /*
208                          *  We don't know which RAM region contains kernel data,
209                          *  so we try it repeatedly and let the resource manager
210                          *  test it.
211                          */
212                         request_resource(res, &code_resource);
213                         request_resource(res, &data_resource);
214 #ifdef CONFIG_KEXEC
215                         request_resource(res, &crashk_res);
216 #endif
217                 }
218         }
219 }
220
221 /* 
222  * Add a memory region to the kernel e820 map.
223  */ 
224 void __init add_memory_region(unsigned long start, unsigned long size, int type)
225 {
226         int x = e820.nr_map;
227
228         if (x == E820MAX) {
229                 printk(KERN_ERR "Ooops! Too many entries in the memory map!\n");
230                 return;
231         }
232
233         e820.map[x].addr = start;
234         e820.map[x].size = size;
235         e820.map[x].type = type;
236         e820.nr_map++;
237 }
238
239 void __init e820_print_map(char *who)
240 {
241         int i;
242
243         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
244                 printk(" %s: %016Lx - %016Lx ", who,
245                         (unsigned long long) e820.map[i].addr,
246                         (unsigned long long) (e820.map[i].addr + e820.map[i].size));
247                 switch (e820.map[i].type) {
248                 case E820_RAM:  printk("(usable)\n");
249                                 break;
250                 case E820_RESERVED:
251                                 printk("(reserved)\n");
252                                 break;
253                 case E820_ACPI:
254                                 printk("(ACPI data)\n");
255                                 break;
256                 case E820_NVS:
257                                 printk("(ACPI NVS)\n");
258                                 break;
259                 default:        printk("type %u\n", e820.map[i].type);
260                                 break;
261                 }
262         }
263 }
264
265 /*
266  * Sanitize the BIOS e820 map.
267  *
268  * Some e820 responses include overlapping entries.  The following 
269  * replaces the original e820 map with a new one, removing overlaps.
270  *
271  */
272 static int __init sanitize_e820_map(struct e820entry * biosmap, char * pnr_map)
273 {
274         struct change_member {
275                 struct e820entry *pbios; /* pointer to original bios entry */
276                 unsigned long long addr; /* address for this change point */
277         };
278         static struct change_member change_point_list[2*E820MAX] __initdata;
279         static struct change_member *change_point[2*E820MAX] __initdata;
280         static struct e820entry *overlap_list[E820MAX] __initdata;
281         static struct e820entry new_bios[E820MAX] __initdata;
282         struct change_member *change_tmp;
283         unsigned long current_type, last_type;
284         unsigned long long last_addr;
285         int chgidx, still_changing;
286         int overlap_entries;
287         int new_bios_entry;
288         int old_nr, new_nr, chg_nr;
289         int i;
290
291         /*
292                 Visually we're performing the following (1,2,3,4 = memory types)...
293
294                 Sample memory map (w/overlaps):
295                    ____22__________________
296                    ______________________4_
297                    ____1111________________
298                    _44_____________________
299                    11111111________________
300                    ____________________33__
301                    ___________44___________
302                    __________33333_________
303                    ______________22________
304                    ___________________2222_
305                    _________111111111______
306                    _____________________11_
307                    _________________4______
308
309                 Sanitized equivalent (no overlap):
310                    1_______________________
311                    _44_____________________
312                    ___1____________________
313                    ____22__________________
314                    ______11________________
315                    _________1______________
316                    __________3_____________
317                    ___________44___________
318                    _____________33_________
319                    _______________2________
320                    ________________1_______
321                    _________________4______
322                    ___________________2____
323                    ____________________33__
324                    ______________________4_
325         */
326
327         /* if there's only one memory region, don't bother */
328         if (*pnr_map < 2)
329                 return -1;
330
331         old_nr = *pnr_map;
332
333         /* bail out if we find any unreasonable addresses in bios map */
334         for (i=0; i<old_nr; i++)
335                 if (biosmap[i].addr + biosmap[i].size < biosmap[i].addr)
336                         return -1;
337
338         /* create pointers for initial change-point information (for sorting) */
339         for (i=0; i < 2*old_nr; i++)
340                 change_point[i] = &change_point_list[i];
341
342         /* record all known change-points (starting and ending addresses),
343            omitting those that are for empty memory regions */
344         chgidx = 0;
345         for (i=0; i < old_nr; i++)      {
346                 if (biosmap[i].size != 0) {
347                         change_point[chgidx]->addr = biosmap[i].addr;
348                         change_point[chgidx++]->pbios = &biosmap[i];
349                         change_point[chgidx]->addr = biosmap[i].addr + biosmap[i].size;
350                         change_point[chgidx++]->pbios = &biosmap[i];
351                 }
352         }
353         chg_nr = chgidx;
354
355         /* sort change-point list by memory addresses (low -> high) */
356         still_changing = 1;
357         while (still_changing)  {
358                 still_changing = 0;
359                 for (i=1; i < chg_nr; i++)  {
360                         /* if <current_addr> > <last_addr>, swap */
361                         /* or, if current=<start_addr> & last=<end_addr>, swap */
362                         if ((change_point[i]->addr < change_point[i-1]->addr) ||
363                                 ((change_point[i]->addr == change_point[i-1]->addr) &&
364                                  (change_point[i]->addr == change_point[i]->pbios->addr) &&
365                                  (change_point[i-1]->addr != change_point[i-1]->pbios->addr))
366                            )
367                         {
368                                 change_tmp = change_point[i];
369                                 change_point[i] = change_point[i-1];
370                                 change_point[i-1] = change_tmp;
371                                 still_changing=1;
372                         }
373                 }
374         }
375
376         /* create a new bios memory map, removing overlaps */
377         overlap_entries=0;       /* number of entries in the overlap table */
378         new_bios_entry=0;        /* index for creating new bios map entries */
379         last_type = 0;           /* start with undefined memory type */
380         last_addr = 0;           /* start with 0 as last starting address */
381         /* loop through change-points, determining affect on the new bios map */
382         for (chgidx=0; chgidx < chg_nr; chgidx++)
383         {
384                 /* keep track of all overlapping bios entries */
385                 if (change_point[chgidx]->addr == change_point[chgidx]->pbios->addr)
386                 {
387                         /* add map entry to overlap list (> 1 entry implies an overlap) */
388                         overlap_list[overlap_entries++]=change_point[chgidx]->pbios;
389                 }
390                 else
391                 {
392                         /* remove entry from list (order independent, so swap with last) */
393                         for (i=0; i<overlap_entries; i++)
394                         {
395                                 if (overlap_list[i] == change_point[chgidx]->pbios)
396                                         overlap_list[i] = overlap_list[overlap_entries-1];
397                         }
398                         overlap_entries--;
399                 }
400                 /* if there are overlapping entries, decide which "type" to use */
401                 /* (larger value takes precedence -- 1=usable, 2,3,4,4+=unusable) */
402                 current_type = 0;
403                 for (i=0; i<overlap_entries; i++)
404                         if (overlap_list[i]->type > current_type)
405                                 current_type = overlap_list[i]->type;
406                 /* continue building up new bios map based on this information */
407                 if (current_type != last_type)  {
408                         if (last_type != 0)      {
409                                 new_bios[new_bios_entry].size =
410                                         change_point[chgidx]->addr - last_addr;
411                                 /* move forward only if the new size was non-zero */
412                                 if (new_bios[new_bios_entry].size != 0)
413                                         if (++new_bios_entry >= E820MAX)
414                                                 break;  /* no more space left for new bios entries */
415                         }
416                         if (current_type != 0)  {
417                                 new_bios[new_bios_entry].addr = change_point[chgidx]->addr;
418                                 new_bios[new_bios_entry].type = current_type;
419                                 last_addr=change_point[chgidx]->addr;
420                         }
421                         last_type = current_type;
422                 }
423         }
424         new_nr = new_bios_entry;   /* retain count for new bios entries */
425
426         /* copy new bios mapping into original location */
427         memcpy(biosmap, new_bios, new_nr*sizeof(struct e820entry));
428         *pnr_map = new_nr;
429
430         return 0;
431 }
432
433 /*
434  * Copy the BIOS e820 map into a safe place.
435  *
436  * Sanity-check it while we're at it..
437  *
438  * If we're lucky and live on a modern system, the setup code
439  * will have given us a memory map that we can use to properly
440  * set up memory.  If we aren't, we'll fake a memory map.
441  *
442  * We check to see that the memory map contains at least 2 elements
443  * before we'll use it, because the detection code in setup.S may
444  * not be perfect and most every PC known to man has two memory
445  * regions: one from 0 to 640k, and one from 1mb up.  (The IBM
446  * thinkpad 560x, for example, does not cooperate with the memory
447  * detection code.)
448  */
449 static int __init copy_e820_map(struct e820entry * biosmap, int nr_map)
450 {
451         /* Only one memory region (or negative)? Ignore it */
452         if (nr_map < 2)
453                 return -1;
454
455         do {
456                 unsigned long start = biosmap->addr;
457                 unsigned long size = biosmap->size;
458                 unsigned long end = start + size;
459                 unsigned long type = biosmap->type;
460
461                 /* Overflow in 64 bits? Ignore the memory map. */
462                 if (start > end)
463                         return -1;
464
465                 /*
466                  * Some BIOSes claim RAM in the 640k - 1M region.
467                  * Not right. Fix it up.
468                  * 
469                  * This should be removed on Hammer which is supposed to not
470                  * have non e820 covered ISA mappings there, but I had some strange
471                  * problems so it stays for now.  -AK
472                  */
473                 if (type == E820_RAM) {
474                         if (start < 0x100000ULL && end > 0xA0000ULL) {
475                                 if (start < 0xA0000ULL)
476                                         add_memory_region(start, 0xA0000ULL-start, type);
477                                 if (end <= 0x100000ULL)
478                                         continue;
479                                 start = 0x100000ULL;
480                                 size = end - start;
481                         }
482                 }
483
484                 add_memory_region(start, size, type);
485         } while (biosmap++,--nr_map);
486         return 0;
487 }
488
489 void __init setup_memory_region(void)
490 {
491         char *who = "BIOS-e820";
492
493         /*
494          * Try to copy the BIOS-supplied E820-map.
495          *
496          * Otherwise fake a memory map; one section from 0k->640k,
497          * the next section from 1mb->appropriate_mem_k
498          */
499         sanitize_e820_map(E820_MAP, &E820_MAP_NR);
500         if (copy_e820_map(E820_MAP, E820_MAP_NR) < 0) {
501                 unsigned long mem_size;
502
503                 /* compare results from other methods and take the greater */
504                 if (ALT_MEM_K < EXT_MEM_K) {
505                         mem_size = EXT_MEM_K;
506                         who = "BIOS-88";
507                 } else {
508                         mem_size = ALT_MEM_K;
509                         who = "BIOS-e801";
510                 }
511
512                 e820.nr_map = 0;
513                 add_memory_region(0, LOWMEMSIZE(), E820_RAM);
514                 add_memory_region(HIGH_MEMORY, mem_size << 10, E820_RAM);
515         }
516         printk(KERN_INFO "BIOS-provided physical RAM map:\n");
517         e820_print_map(who);
518 }
519
520 void __init parse_memopt(char *p, char **from) 
521
522         end_user_pfn = memparse(p, from);
523         end_user_pfn >>= PAGE_SHIFT;    
524
525
526 unsigned long pci_mem_start = 0xaeedbabe;
527
528 /*
529  * Search for the biggest gap in the low 32 bits of the e820
530  * memory space.  We pass this space to PCI to assign MMIO resources
531  * for hotplug or unconfigured devices in.
532  * Hopefully the BIOS let enough space left.
533  */
534 __init void e820_setup_gap(void)
535 {
536         unsigned long gapstart, gapsize;
537         unsigned long last;
538         int i;
539         int found = 0;
540
541         last = 0x100000000ull;
542         gapstart = 0x10000000;
543         gapsize = 0x400000;
544         i = e820.nr_map;
545         while (--i >= 0) {
546                 unsigned long long start = e820.map[i].addr;
547                 unsigned long long end = start + e820.map[i].size;
548
549                 /*
550                  * Since "last" is at most 4GB, we know we'll
551                  * fit in 32 bits if this condition is true
552                  */
553                 if (last > end) {
554                         unsigned long gap = last - end;
555
556                         if (gap > gapsize) {
557                                 gapsize = gap;
558                                 gapstart = end;
559                                 found = 1;
560                         }
561                 }
562                 if (start < last)
563                         last = start;
564         }
565
566         if (!found) {
567                 gapstart = (end_pfn << PAGE_SHIFT) + 1024*1024;
568                 printk(KERN_ERR "PCI: Warning: Cannot find a gap in the 32bit address range\n"
569                        KERN_ERR "PCI: Unassigned devices with 32bit resource registers may break!\n");
570         }
571
572         /*
573          * Start allocating dynamic PCI memory a bit into the gap,
574          * aligned up to the nearest megabyte.
575          *
576          * Question: should we try to pad it up a bit (do something
577          * like " + (gapsize >> 3)" in there too?). We now have the
578          * technology.
579          */
580         pci_mem_start = (gapstart + 0xfffff) & ~0xfffff;
581
582         printk(KERN_INFO "Allocating PCI resources starting at %lx (gap: %lx:%lx)\n",
583                 pci_mem_start, gapstart, gapsize);
584 }