ACPI : Create "idle=nomwait" bootparam
[linux-2.6] / arch / x86 / 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 #include <linux/mm.h>
20 #include <linux/pfn.h>
21 #include <linux/suspend.h>
22 #include <linux/firmware-map.h>
23
24 #include <asm/pgtable.h>
25 #include <asm/page.h>
26 #include <asm/e820.h>
27 #include <asm/proto.h>
28 #include <asm/setup.h>
29 #include <asm/trampoline.h>
30
31 /*
32  * The e820 map is the map that gets modified e.g. with command line parameters
33  * and that is also registered with modifications in the kernel resource tree
34  * with the iomem_resource as parent.
35  *
36  * The e820_saved is directly saved after the BIOS-provided memory map is
37  * copied. It doesn't get modified afterwards. It's registered for the
38  * /sys/firmware/memmap interface.
39  *
40  * That memory map is not modified and is used as base for kexec. The kexec'd
41  * kernel should get the same memory map as the firmware provides. Then the
42  * user can e.g. boot the original kernel with mem=1G while still booting the
43  * next kernel with full memory.
44  */
45 struct e820map e820;
46 struct e820map e820_saved;
47
48 /* For PCI or other memory-mapped resources */
49 unsigned long pci_mem_start = 0xaeedbabe;
50 #ifdef CONFIG_PCI
51 EXPORT_SYMBOL(pci_mem_start);
52 #endif
53
54 /*
55  * This function checks if any part of the range <start,end> is mapped
56  * with type.
57  */
58 int
59 e820_any_mapped(u64 start, u64 end, unsigned type)
60 {
61         int i;
62
63         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
64                 struct e820entry *ei = &e820.map[i];
65
66                 if (type && ei->type != type)
67                         continue;
68                 if (ei->addr >= end || ei->addr + ei->size <= start)
69                         continue;
70                 return 1;
71         }
72         return 0;
73 }
74 EXPORT_SYMBOL_GPL(e820_any_mapped);
75
76 /*
77  * This function checks if the entire range <start,end> is mapped with type.
78  *
79  * Note: this function only works correct if the e820 table is sorted and
80  * not-overlapping, which is the case
81  */
82 int __init e820_all_mapped(u64 start, u64 end, unsigned type)
83 {
84         int i;
85
86         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
87                 struct e820entry *ei = &e820.map[i];
88
89                 if (type && ei->type != type)
90                         continue;
91                 /* is the region (part) in overlap with the current region ?*/
92                 if (ei->addr >= end || ei->addr + ei->size <= start)
93                         continue;
94
95                 /* if the region is at the beginning of <start,end> we move
96                  * start to the end of the region since it's ok until there
97                  */
98                 if (ei->addr <= start)
99                         start = ei->addr + ei->size;
100                 /*
101                  * if start is now at or beyond end, we're done, full
102                  * coverage
103                  */
104                 if (start >= end)
105                         return 1;
106         }
107         return 0;
108 }
109
110 /*
111  * Add a memory region to the kernel e820 map.
112  */
113 void __init e820_add_region(u64 start, u64 size, int type)
114 {
115         int x = e820.nr_map;
116
117         if (x == ARRAY_SIZE(e820.map)) {
118                 printk(KERN_ERR "Ooops! Too many entries in the memory map!\n");
119                 return;
120         }
121
122         e820.map[x].addr = start;
123         e820.map[x].size = size;
124         e820.map[x].type = type;
125         e820.nr_map++;
126 }
127
128 void __init e820_print_map(char *who)
129 {
130         int i;
131
132         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
133                 printk(KERN_INFO " %s: %016Lx - %016Lx ", who,
134                        (unsigned long long) e820.map[i].addr,
135                        (unsigned long long)
136                        (e820.map[i].addr + e820.map[i].size));
137                 switch (e820.map[i].type) {
138                 case E820_RAM:
139                 case E820_RESERVED_KERN:
140                         printk(KERN_CONT "(usable)\n");
141                         break;
142                 case E820_RESERVED:
143                         printk(KERN_CONT "(reserved)\n");
144                         break;
145                 case E820_ACPI:
146                         printk(KERN_CONT "(ACPI data)\n");
147                         break;
148                 case E820_NVS:
149                         printk(KERN_CONT "(ACPI NVS)\n");
150                         break;
151                 default:
152                         printk(KERN_CONT "type %u\n", e820.map[i].type);
153                         break;
154                 }
155         }
156 }
157
158 /*
159  * Sanitize the BIOS e820 map.
160  *
161  * Some e820 responses include overlapping entries. The following
162  * replaces the original e820 map with a new one, removing overlaps,
163  * and resolving conflicting memory types in favor of highest
164  * numbered type.
165  *
166  * The input parameter biosmap points to an array of 'struct
167  * e820entry' which on entry has elements in the range [0, *pnr_map)
168  * valid, and which has space for up to max_nr_map entries.
169  * On return, the resulting sanitized e820 map entries will be in
170  * overwritten in the same location, starting at biosmap.
171  *
172  * The integer pointed to by pnr_map must be valid on entry (the
173  * current number of valid entries located at biosmap) and will
174  * be updated on return, with the new number of valid entries
175  * (something no more than max_nr_map.)
176  *
177  * The return value from sanitize_e820_map() is zero if it
178  * successfully 'sanitized' the map entries passed in, and is -1
179  * if it did nothing, which can happen if either of (1) it was
180  * only passed one map entry, or (2) any of the input map entries
181  * were invalid (start + size < start, meaning that the size was
182  * so big the described memory range wrapped around through zero.)
183  *
184  *      Visually we're performing the following
185  *      (1,2,3,4 = memory types)...
186  *
187  *      Sample memory map (w/overlaps):
188  *         ____22__________________
189  *         ______________________4_
190  *         ____1111________________
191  *         _44_____________________
192  *         11111111________________
193  *         ____________________33__
194  *         ___________44___________
195  *         __________33333_________
196  *         ______________22________
197  *         ___________________2222_
198  *         _________111111111______
199  *         _____________________11_
200  *         _________________4______
201  *
202  *      Sanitized equivalent (no overlap):
203  *         1_______________________
204  *         _44_____________________
205  *         ___1____________________
206  *         ____22__________________
207  *         ______11________________
208  *         _________1______________
209  *         __________3_____________
210  *         ___________44___________
211  *         _____________33_________
212  *         _______________2________
213  *         ________________1_______
214  *         _________________4______
215  *         ___________________2____
216  *         ____________________33__
217  *         ______________________4_
218  */
219
220 int __init sanitize_e820_map(struct e820entry *biosmap, int max_nr_map,
221                                 int *pnr_map)
222 {
223         struct change_member {
224                 struct e820entry *pbios; /* pointer to original bios entry */
225                 unsigned long long addr; /* address for this change point */
226         };
227         static struct change_member change_point_list[2*E820_X_MAX] __initdata;
228         static struct change_member *change_point[2*E820_X_MAX] __initdata;
229         static struct e820entry *overlap_list[E820_X_MAX] __initdata;
230         static struct e820entry new_bios[E820_X_MAX] __initdata;
231         struct change_member *change_tmp;
232         unsigned long current_type, last_type;
233         unsigned long long last_addr;
234         int chgidx, still_changing;
235         int overlap_entries;
236         int new_bios_entry;
237         int old_nr, new_nr, chg_nr;
238         int i;
239
240         /* if there's only one memory region, don't bother */
241         if (*pnr_map < 2)
242                 return -1;
243
244         old_nr = *pnr_map;
245         BUG_ON(old_nr > max_nr_map);
246
247         /* bail out if we find any unreasonable addresses in bios map */
248         for (i = 0; i < old_nr; i++)
249                 if (biosmap[i].addr + biosmap[i].size < biosmap[i].addr)
250                         return -1;
251
252         /* create pointers for initial change-point information (for sorting) */
253         for (i = 0; i < 2 * old_nr; i++)
254                 change_point[i] = &change_point_list[i];
255
256         /* record all known change-points (starting and ending addresses),
257            omitting those that are for empty memory regions */
258         chgidx = 0;
259         for (i = 0; i < old_nr; i++)    {
260                 if (biosmap[i].size != 0) {
261                         change_point[chgidx]->addr = biosmap[i].addr;
262                         change_point[chgidx++]->pbios = &biosmap[i];
263                         change_point[chgidx]->addr = biosmap[i].addr +
264                                 biosmap[i].size;
265                         change_point[chgidx++]->pbios = &biosmap[i];
266                 }
267         }
268         chg_nr = chgidx;
269
270         /* sort change-point list by memory addresses (low -> high) */
271         still_changing = 1;
272         while (still_changing)  {
273                 still_changing = 0;
274                 for (i = 1; i < chg_nr; i++)  {
275                         unsigned long long curaddr, lastaddr;
276                         unsigned long long curpbaddr, lastpbaddr;
277
278                         curaddr = change_point[i]->addr;
279                         lastaddr = change_point[i - 1]->addr;
280                         curpbaddr = change_point[i]->pbios->addr;
281                         lastpbaddr = change_point[i - 1]->pbios->addr;
282
283                         /*
284                          * swap entries, when:
285                          *
286                          * curaddr > lastaddr or
287                          * curaddr == lastaddr and curaddr == curpbaddr and
288                          * lastaddr != lastpbaddr
289                          */
290                         if (curaddr < lastaddr ||
291                             (curaddr == lastaddr && curaddr == curpbaddr &&
292                              lastaddr != lastpbaddr)) {
293                                 change_tmp = change_point[i];
294                                 change_point[i] = change_point[i-1];
295                                 change_point[i-1] = change_tmp;
296                                 still_changing = 1;
297                         }
298                 }
299         }
300
301         /* create a new bios memory map, removing overlaps */
302         overlap_entries = 0;     /* number of entries in the overlap table */
303         new_bios_entry = 0;      /* index for creating new bios map entries */
304         last_type = 0;           /* start with undefined memory type */
305         last_addr = 0;           /* start with 0 as last starting address */
306
307         /* loop through change-points, determining affect on the new bios map */
308         for (chgidx = 0; chgidx < chg_nr; chgidx++) {
309                 /* keep track of all overlapping bios entries */
310                 if (change_point[chgidx]->addr ==
311                     change_point[chgidx]->pbios->addr) {
312                         /*
313                          * add map entry to overlap list (> 1 entry
314                          * implies an overlap)
315                          */
316                         overlap_list[overlap_entries++] =
317                                 change_point[chgidx]->pbios;
318                 } else {
319                         /*
320                          * remove entry from list (order independent,
321                          * so swap with last)
322                          */
323                         for (i = 0; i < overlap_entries; i++) {
324                                 if (overlap_list[i] ==
325                                     change_point[chgidx]->pbios)
326                                         overlap_list[i] =
327                                                 overlap_list[overlap_entries-1];
328                         }
329                         overlap_entries--;
330                 }
331                 /*
332                  * if there are overlapping entries, decide which
333                  * "type" to use (larger value takes precedence --
334                  * 1=usable, 2,3,4,4+=unusable)
335                  */
336                 current_type = 0;
337                 for (i = 0; i < overlap_entries; i++)
338                         if (overlap_list[i]->type > current_type)
339                                 current_type = overlap_list[i]->type;
340                 /*
341                  * continue building up new bios map based on this
342                  * information
343                  */
344                 if (current_type != last_type)  {
345                         if (last_type != 0)      {
346                                 new_bios[new_bios_entry].size =
347                                         change_point[chgidx]->addr - last_addr;
348                                 /*
349                                  * move forward only if the new size
350                                  * was non-zero
351                                  */
352                                 if (new_bios[new_bios_entry].size != 0)
353                                         /*
354                                          * no more space left for new
355                                          * bios entries ?
356                                          */
357                                         if (++new_bios_entry >= max_nr_map)
358                                                 break;
359                         }
360                         if (current_type != 0)  {
361                                 new_bios[new_bios_entry].addr =
362                                         change_point[chgidx]->addr;
363                                 new_bios[new_bios_entry].type = current_type;
364                                 last_addr = change_point[chgidx]->addr;
365                         }
366                         last_type = current_type;
367                 }
368         }
369         /* retain count for new bios entries */
370         new_nr = new_bios_entry;
371
372         /* copy new bios mapping into original location */
373         memcpy(biosmap, new_bios, new_nr * sizeof(struct e820entry));
374         *pnr_map = new_nr;
375
376         return 0;
377 }
378
379 static int __init __append_e820_map(struct e820entry *biosmap, int nr_map)
380 {
381         while (nr_map) {
382                 u64 start = biosmap->addr;
383                 u64 size = biosmap->size;
384                 u64 end = start + size;
385                 u32 type = biosmap->type;
386
387                 /* Overflow in 64 bits? Ignore the memory map. */
388                 if (start > end)
389                         return -1;
390
391                 e820_add_region(start, size, type);
392
393                 biosmap++;
394                 nr_map--;
395         }
396         return 0;
397 }
398
399 /*
400  * Copy the BIOS e820 map into a safe place.
401  *
402  * Sanity-check it while we're at it..
403  *
404  * If we're lucky and live on a modern system, the setup code
405  * will have given us a memory map that we can use to properly
406  * set up memory.  If we aren't, we'll fake a memory map.
407  */
408 static int __init append_e820_map(struct e820entry *biosmap, int nr_map)
409 {
410         /* Only one memory region (or negative)? Ignore it */
411         if (nr_map < 2)
412                 return -1;
413
414         return __append_e820_map(biosmap, nr_map);
415 }
416
417 static u64 __init e820_update_range_map(struct e820map *e820x, u64 start,
418                                         u64 size, unsigned old_type,
419                                         unsigned new_type)
420 {
421         int i;
422         u64 real_updated_size = 0;
423
424         BUG_ON(old_type == new_type);
425
426         if (size > (ULLONG_MAX - start))
427                 size = ULLONG_MAX - start;
428
429         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
430                 struct e820entry *ei = &e820x->map[i];
431                 u64 final_start, final_end;
432                 if (ei->type != old_type)
433                         continue;
434                 /* totally covered? */
435                 if (ei->addr >= start &&
436                     (ei->addr + ei->size) <= (start + size)) {
437                         ei->type = new_type;
438                         real_updated_size += ei->size;
439                         continue;
440                 }
441                 /* partially covered */
442                 final_start = max(start, ei->addr);
443                 final_end = min(start + size, ei->addr + ei->size);
444                 if (final_start >= final_end)
445                         continue;
446                 e820_add_region(final_start, final_end - final_start,
447                                          new_type);
448                 real_updated_size += final_end - final_start;
449
450                 ei->size -= final_end - final_start;
451                 if (ei->addr < final_start)
452                         continue;
453                 ei->addr = final_end;
454         }
455         return real_updated_size;
456 }
457
458 u64 __init e820_update_range(u64 start, u64 size, unsigned old_type,
459                              unsigned new_type)
460 {
461         return e820_update_range_map(&e820, start, size, old_type, new_type);
462 }
463
464 static u64 __init e820_update_range_saved(u64 start, u64 size,
465                                           unsigned old_type, unsigned new_type)
466 {
467         return e820_update_range_map(&e820_saved, start, size, old_type,
468                                      new_type);
469 }
470
471 /* make e820 not cover the range */
472 u64 __init e820_remove_range(u64 start, u64 size, unsigned old_type,
473                              int checktype)
474 {
475         int i;
476         u64 real_removed_size = 0;
477
478         if (size > (ULLONG_MAX - start))
479                 size = ULLONG_MAX - start;
480
481         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
482                 struct e820entry *ei = &e820.map[i];
483                 u64 final_start, final_end;
484
485                 if (checktype && ei->type != old_type)
486                         continue;
487                 /* totally covered? */
488                 if (ei->addr >= start &&
489                     (ei->addr + ei->size) <= (start + size)) {
490                         real_removed_size += ei->size;
491                         memset(ei, 0, sizeof(struct e820entry));
492                         continue;
493                 }
494                 /* partially covered */
495                 final_start = max(start, ei->addr);
496                 final_end = min(start + size, ei->addr + ei->size);
497                 if (final_start >= final_end)
498                         continue;
499                 real_removed_size += final_end - final_start;
500
501                 ei->size -= final_end - final_start;
502                 if (ei->addr < final_start)
503                         continue;
504                 ei->addr = final_end;
505         }
506         return real_removed_size;
507 }
508
509 void __init update_e820(void)
510 {
511         int nr_map;
512
513         nr_map = e820.nr_map;
514         if (sanitize_e820_map(e820.map, ARRAY_SIZE(e820.map), &nr_map))
515                 return;
516         e820.nr_map = nr_map;
517         printk(KERN_INFO "modified physical RAM map:\n");
518         e820_print_map("modified");
519 }
520 static void __init update_e820_saved(void)
521 {
522         int nr_map;
523
524         nr_map = e820_saved.nr_map;
525         if (sanitize_e820_map(e820_saved.map, ARRAY_SIZE(e820_saved.map), &nr_map))
526                 return;
527         e820_saved.nr_map = nr_map;
528 }
529 #define MAX_GAP_END 0x100000000ull
530 /*
531  * Search for a gap in the e820 memory space from start_addr to end_addr.
532  */
533 __init int e820_search_gap(unsigned long *gapstart, unsigned long *gapsize,
534                 unsigned long start_addr, unsigned long long end_addr)
535 {
536         unsigned long long last;
537         int i = e820.nr_map;
538         int found = 0;
539
540         last = (end_addr && end_addr < MAX_GAP_END) ? end_addr : MAX_GAP_END;
541
542         while (--i >= 0) {
543                 unsigned long long start = e820.map[i].addr;
544                 unsigned long long end = start + e820.map[i].size;
545
546                 if (end < start_addr)
547                         continue;
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         return found;
566 }
567
568 /*
569  * Search for the biggest gap in the low 32 bits of the e820
570  * memory space.  We pass this space to PCI to assign MMIO resources
571  * for hotplug or unconfigured devices in.
572  * Hopefully the BIOS let enough space left.
573  */
574 __init void e820_setup_gap(void)
575 {
576         unsigned long gapstart, gapsize, round;
577         int found;
578
579         gapstart = 0x10000000;
580         gapsize = 0x400000;
581         found  = e820_search_gap(&gapstart, &gapsize, 0, MAX_GAP_END);
582
583 #ifdef CONFIG_X86_64
584         if (!found) {
585                 gapstart = (max_pfn << PAGE_SHIFT) + 1024*1024;
586                 printk(KERN_ERR "PCI: Warning: Cannot find a gap in the 32bit "
587                        "address range\n"
588                        KERN_ERR "PCI: Unassigned devices with 32bit resource "
589                        "registers may break!\n");
590         }
591 #endif
592
593         /*
594          * See how much we want to round up: start off with
595          * rounding to the next 1MB area.
596          */
597         round = 0x100000;
598         while ((gapsize >> 4) > round)
599                 round += round;
600         /* Fun with two's complement */
601         pci_mem_start = (gapstart + round) & -round;
602
603         printk(KERN_INFO
604                "Allocating PCI resources starting at %lx (gap: %lx:%lx)\n",
605                pci_mem_start, gapstart, gapsize);
606 }
607
608 /**
609  * Because of the size limitation of struct boot_params, only first
610  * 128 E820 memory entries are passed to kernel via
611  * boot_params.e820_map, others are passed via SETUP_E820_EXT node of
612  * linked list of struct setup_data, which is parsed here.
613  */
614 void __init parse_e820_ext(struct setup_data *sdata, unsigned long pa_data)
615 {
616         u32 map_len;
617         int entries;
618         struct e820entry *extmap;
619
620         entries = sdata->len / sizeof(struct e820entry);
621         map_len = sdata->len + sizeof(struct setup_data);
622         if (map_len > PAGE_SIZE)
623                 sdata = early_ioremap(pa_data, map_len);
624         extmap = (struct e820entry *)(sdata->data);
625         __append_e820_map(extmap, entries);
626         sanitize_e820_map(e820.map, ARRAY_SIZE(e820.map), &e820.nr_map);
627         if (map_len > PAGE_SIZE)
628                 early_iounmap(sdata, map_len);
629         printk(KERN_INFO "extended physical RAM map:\n");
630         e820_print_map("extended");
631 }
632
633 #if defined(CONFIG_X86_64) || \
634         (defined(CONFIG_X86_32) && defined(CONFIG_HIBERNATION))
635 /**
636  * Find the ranges of physical addresses that do not correspond to
637  * e820 RAM areas and mark the corresponding pages as nosave for
638  * hibernation (32 bit) or software suspend and suspend to RAM (64 bit).
639  *
640  * This function requires the e820 map to be sorted and without any
641  * overlapping entries and assumes the first e820 area to be RAM.
642  */
643 void __init e820_mark_nosave_regions(unsigned long limit_pfn)
644 {
645         int i;
646         unsigned long pfn;
647
648         pfn = PFN_DOWN(e820.map[0].addr + e820.map[0].size);
649         for (i = 1; i < e820.nr_map; i++) {
650                 struct e820entry *ei = &e820.map[i];
651
652                 if (pfn < PFN_UP(ei->addr))
653                         register_nosave_region(pfn, PFN_UP(ei->addr));
654
655                 pfn = PFN_DOWN(ei->addr + ei->size);
656                 if (ei->type != E820_RAM && ei->type != E820_RESERVED_KERN)
657                         register_nosave_region(PFN_UP(ei->addr), pfn);
658
659                 if (pfn >= limit_pfn)
660                         break;
661         }
662 }
663 #endif
664
665 /*
666  * Early reserved memory areas.
667  */
668 #define MAX_EARLY_RES 20
669
670 struct early_res {
671         u64 start, end;
672         char name[16];
673         char overlap_ok;
674 };
675 static struct early_res early_res[MAX_EARLY_RES] __initdata = {
676         { 0, PAGE_SIZE, "BIOS data page" },     /* BIOS data page */
677 #if defined(CONFIG_X86_64) && defined(CONFIG_X86_TRAMPOLINE)
678         { TRAMPOLINE_BASE, TRAMPOLINE_BASE + 2 * PAGE_SIZE, "TRAMPOLINE" },
679 #endif
680 #if defined(CONFIG_X86_32) && defined(CONFIG_SMP)
681         /*
682          * But first pinch a few for the stack/trampoline stuff
683          * FIXME: Don't need the extra page at 4K, but need to fix
684          * trampoline before removing it. (see the GDT stuff)
685          */
686         { PAGE_SIZE, PAGE_SIZE + PAGE_SIZE, "EX TRAMPOLINE" },
687         /*
688          * Has to be in very low memory so we can execute
689          * real-mode AP code.
690          */
691         { TRAMPOLINE_BASE, TRAMPOLINE_BASE + PAGE_SIZE, "TRAMPOLINE" },
692 #endif
693         {}
694 };
695
696 static int __init find_overlapped_early(u64 start, u64 end)
697 {
698         int i;
699         struct early_res *r;
700
701         for (i = 0; i < MAX_EARLY_RES && early_res[i].end; i++) {
702                 r = &early_res[i];
703                 if (end > r->start && start < r->end)
704                         break;
705         }
706
707         return i;
708 }
709
710 /*
711  * Drop the i-th range from the early reservation map,
712  * by copying any higher ranges down one over it, and
713  * clearing what had been the last slot.
714  */
715 static void __init drop_range(int i)
716 {
717         int j;
718
719         for (j = i + 1; j < MAX_EARLY_RES && early_res[j].end; j++)
720                 ;
721
722         memmove(&early_res[i], &early_res[i + 1],
723                (j - 1 - i) * sizeof(struct early_res));
724
725         early_res[j - 1].end = 0;
726 }
727
728 /*
729  * Split any existing ranges that:
730  *  1) are marked 'overlap_ok', and
731  *  2) overlap with the stated range [start, end)
732  * into whatever portion (if any) of the existing range is entirely
733  * below or entirely above the stated range.  Drop the portion
734  * of the existing range that overlaps with the stated range,
735  * which will allow the caller of this routine to then add that
736  * stated range without conflicting with any existing range.
737  */
738 static void __init drop_overlaps_that_are_ok(u64 start, u64 end)
739 {
740         int i;
741         struct early_res *r;
742         u64 lower_start, lower_end;
743         u64 upper_start, upper_end;
744         char name[16];
745
746         for (i = 0; i < MAX_EARLY_RES && early_res[i].end; i++) {
747                 r = &early_res[i];
748
749                 /* Continue past non-overlapping ranges */
750                 if (end <= r->start || start >= r->end)
751                         continue;
752
753                 /*
754                  * Leave non-ok overlaps as is; let caller
755                  * panic "Overlapping early reservations"
756                  * when it hits this overlap.
757                  */
758                 if (!r->overlap_ok)
759                         return;
760
761                 /*
762                  * We have an ok overlap.  We will drop it from the early
763                  * reservation map, and add back in any non-overlapping
764                  * portions (lower or upper) as separate, overlap_ok,
765                  * non-overlapping ranges.
766                  */
767
768                 /* 1. Note any non-overlapping (lower or upper) ranges. */
769                 strncpy(name, r->name, sizeof(name) - 1);
770
771                 lower_start = lower_end = 0;
772                 upper_start = upper_end = 0;
773                 if (r->start < start) {
774                         lower_start = r->start;
775                         lower_end = start;
776                 }
777                 if (r->end > end) {
778                         upper_start = end;
779                         upper_end = r->end;
780                 }
781
782                 /* 2. Drop the original ok overlapping range */
783                 drop_range(i);
784
785                 i--;            /* resume for-loop on copied down entry */
786
787                 /* 3. Add back in any non-overlapping ranges. */
788                 if (lower_end)
789                         reserve_early_overlap_ok(lower_start, lower_end, name);
790                 if (upper_end)
791                         reserve_early_overlap_ok(upper_start, upper_end, name);
792         }
793 }
794
795 static void __init __reserve_early(u64 start, u64 end, char *name,
796                                                 int overlap_ok)
797 {
798         int i;
799         struct early_res *r;
800
801         i = find_overlapped_early(start, end);
802         if (i >= MAX_EARLY_RES)
803                 panic("Too many early reservations");
804         r = &early_res[i];
805         if (r->end)
806                 panic("Overlapping early reservations "
807                       "%llx-%llx %s to %llx-%llx %s\n",
808                       start, end - 1, name?name:"", r->start,
809                       r->end - 1, r->name);
810         r->start = start;
811         r->end = end;
812         r->overlap_ok = overlap_ok;
813         if (name)
814                 strncpy(r->name, name, sizeof(r->name) - 1);
815 }
816
817 /*
818  * A few early reservtations come here.
819  *
820  * The 'overlap_ok' in the name of this routine does -not- mean it
821  * is ok for these reservations to overlap an earlier reservation.
822  * Rather it means that it is ok for subsequent reservations to
823  * overlap this one.
824  *
825  * Use this entry point to reserve early ranges when you are doing
826  * so out of "Paranoia", reserving perhaps more memory than you need,
827  * just in case, and don't mind a subsequent overlapping reservation
828  * that is known to be needed.
829  *
830  * The drop_overlaps_that_are_ok() call here isn't really needed.
831  * It would be needed if we had two colliding 'overlap_ok'
832  * reservations, so that the second such would not panic on the
833  * overlap with the first.  We don't have any such as of this
834  * writing, but might as well tolerate such if it happens in
835  * the future.
836  */
837 void __init reserve_early_overlap_ok(u64 start, u64 end, char *name)
838 {
839         drop_overlaps_that_are_ok(start, end);
840         __reserve_early(start, end, name, 1);
841 }
842
843 /*
844  * Most early reservations come here.
845  *
846  * We first have drop_overlaps_that_are_ok() drop any pre-existing
847  * 'overlap_ok' ranges, so that we can then reserve this memory
848  * range without risk of panic'ing on an overlapping overlap_ok
849  * early reservation.
850  */
851 void __init reserve_early(u64 start, u64 end, char *name)
852 {
853         drop_overlaps_that_are_ok(start, end);
854         __reserve_early(start, end, name, 0);
855 }
856
857 void __init free_early(u64 start, u64 end)
858 {
859         struct early_res *r;
860         int i;
861
862         i = find_overlapped_early(start, end);
863         r = &early_res[i];
864         if (i >= MAX_EARLY_RES || r->end != end || r->start != start)
865                 panic("free_early on not reserved area: %llx-%llx!",
866                          start, end - 1);
867
868         drop_range(i);
869 }
870
871 void __init early_res_to_bootmem(u64 start, u64 end)
872 {
873         int i, count;
874         u64 final_start, final_end;
875
876         count  = 0;
877         for (i = 0; i < MAX_EARLY_RES && early_res[i].end; i++)
878                 count++;
879
880         printk(KERN_INFO "(%d early reservations) ==> bootmem\n", count);
881         for (i = 0; i < count; i++) {
882                 struct early_res *r = &early_res[i];
883                 printk(KERN_INFO "  #%d [%010llx - %010llx] %16s", i,
884                         r->start, r->end, r->name);
885                 final_start = max(start, r->start);
886                 final_end = min(end, r->end);
887                 if (final_start >= final_end) {
888                         printk(KERN_CONT "\n");
889                         continue;
890                 }
891                 printk(KERN_CONT " ==> [%010llx - %010llx]\n",
892                         final_start, final_end);
893                 reserve_bootmem_generic(final_start, final_end - final_start,
894                                 BOOTMEM_DEFAULT);
895         }
896 }
897
898 /* Check for already reserved areas */
899 static inline int __init bad_addr(u64 *addrp, u64 size, u64 align)
900 {
901         int i;
902         u64 addr = *addrp;
903         int changed = 0;
904         struct early_res *r;
905 again:
906         i = find_overlapped_early(addr, addr + size);
907         r = &early_res[i];
908         if (i < MAX_EARLY_RES && r->end) {
909                 *addrp = addr = round_up(r->end, align);
910                 changed = 1;
911                 goto again;
912         }
913         return changed;
914 }
915
916 /* Check for already reserved areas */
917 static inline int __init bad_addr_size(u64 *addrp, u64 *sizep, u64 align)
918 {
919         int i;
920         u64 addr = *addrp, last;
921         u64 size = *sizep;
922         int changed = 0;
923 again:
924         last = addr + size;
925         for (i = 0; i < MAX_EARLY_RES && early_res[i].end; i++) {
926                 struct early_res *r = &early_res[i];
927                 if (last > r->start && addr < r->start) {
928                         size = r->start - addr;
929                         changed = 1;
930                         goto again;
931                 }
932                 if (last > r->end && addr < r->end) {
933                         addr = round_up(r->end, align);
934                         size = last - addr;
935                         changed = 1;
936                         goto again;
937                 }
938                 if (last <= r->end && addr >= r->start) {
939                         (*sizep)++;
940                         return 0;
941                 }
942         }
943         if (changed) {
944                 *addrp = addr;
945                 *sizep = size;
946         }
947         return changed;
948 }
949
950 /*
951  * Find a free area with specified alignment in a specific range.
952  */
953 u64 __init find_e820_area(u64 start, u64 end, u64 size, u64 align)
954 {
955         int i;
956
957         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
958                 struct e820entry *ei = &e820.map[i];
959                 u64 addr, last;
960                 u64 ei_last;
961
962                 if (ei->type != E820_RAM)
963                         continue;
964                 addr = round_up(ei->addr, align);
965                 ei_last = ei->addr + ei->size;
966                 if (addr < start)
967                         addr = round_up(start, align);
968                 if (addr >= ei_last)
969                         continue;
970                 while (bad_addr(&addr, size, align) && addr+size <= ei_last)
971                         ;
972                 last = addr + size;
973                 if (last > ei_last)
974                         continue;
975                 if (last > end)
976                         continue;
977                 return addr;
978         }
979         return -1ULL;
980 }
981
982 /*
983  * Find next free range after *start
984  */
985 u64 __init find_e820_area_size(u64 start, u64 *sizep, u64 align)
986 {
987         int i;
988
989         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
990                 struct e820entry *ei = &e820.map[i];
991                 u64 addr, last;
992                 u64 ei_last;
993
994                 if (ei->type != E820_RAM)
995                         continue;
996                 addr = round_up(ei->addr, align);
997                 ei_last = ei->addr + ei->size;
998                 if (addr < start)
999                         addr = round_up(start, align);
1000                 if (addr >= ei_last)
1001                         continue;
1002                 *sizep = ei_last - addr;
1003                 while (bad_addr_size(&addr, sizep, align) &&
1004                         addr + *sizep <= ei_last)
1005                         ;
1006                 last = addr + *sizep;
1007                 if (last > ei_last)
1008                         continue;
1009                 return addr;
1010         }
1011         return -1UL;
1012
1013 }
1014
1015 /*
1016  * pre allocated 4k and reserved it in e820
1017  */
1018 u64 __init early_reserve_e820(u64 startt, u64 sizet, u64 align)
1019 {
1020         u64 size = 0;
1021         u64 addr;
1022         u64 start;
1023
1024         start = startt;
1025         while (size < sizet)
1026                 start = find_e820_area_size(start, &size, align);
1027
1028         if (size < sizet)
1029                 return 0;
1030
1031         addr = round_down(start + size - sizet, align);
1032         e820_update_range(addr, sizet, E820_RAM, E820_RESERVED);
1033         e820_update_range_saved(addr, sizet, E820_RAM, E820_RESERVED);
1034         printk(KERN_INFO "update e820 for early_reserve_e820\n");
1035         update_e820();
1036         update_e820_saved();
1037
1038         return addr;
1039 }
1040
1041 #ifdef CONFIG_X86_32
1042 # ifdef CONFIG_X86_PAE
1043 #  define MAX_ARCH_PFN          (1ULL<<(36-PAGE_SHIFT))
1044 # else
1045 #  define MAX_ARCH_PFN          (1ULL<<(32-PAGE_SHIFT))
1046 # endif
1047 #else /* CONFIG_X86_32 */
1048 # define MAX_ARCH_PFN MAXMEM>>PAGE_SHIFT
1049 #endif
1050
1051 /*
1052  * Find the highest page frame number we have available
1053  */
1054 static unsigned long __init e820_end_pfn(unsigned long limit_pfn, unsigned type)
1055 {
1056         int i;
1057         unsigned long last_pfn = 0;
1058         unsigned long max_arch_pfn = MAX_ARCH_PFN;
1059
1060         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
1061                 struct e820entry *ei = &e820.map[i];
1062                 unsigned long start_pfn;
1063                 unsigned long end_pfn;
1064
1065                 if (ei->type != type)
1066                         continue;
1067
1068                 start_pfn = ei->addr >> PAGE_SHIFT;
1069                 end_pfn = (ei->addr + ei->size) >> PAGE_SHIFT;
1070
1071                 if (start_pfn >= limit_pfn)
1072                         continue;
1073                 if (end_pfn > limit_pfn) {
1074                         last_pfn = limit_pfn;
1075                         break;
1076                 }
1077                 if (end_pfn > last_pfn)
1078                         last_pfn = end_pfn;
1079         }
1080
1081         if (last_pfn > max_arch_pfn)
1082                 last_pfn = max_arch_pfn;
1083
1084         printk(KERN_INFO "last_pfn = %#lx max_arch_pfn = %#lx\n",
1085                          last_pfn, max_arch_pfn);
1086         return last_pfn;
1087 }
1088 unsigned long __init e820_end_of_ram_pfn(void)
1089 {
1090         return e820_end_pfn(MAX_ARCH_PFN, E820_RAM);
1091 }
1092
1093 unsigned long __init e820_end_of_low_ram_pfn(void)
1094 {
1095         return e820_end_pfn(1UL<<(32 - PAGE_SHIFT), E820_RAM);
1096 }
1097 /*
1098  * Finds an active region in the address range from start_pfn to last_pfn and
1099  * returns its range in ei_startpfn and ei_endpfn for the e820 entry.
1100  */
1101 int __init e820_find_active_region(const struct e820entry *ei,
1102                                   unsigned long start_pfn,
1103                                   unsigned long last_pfn,
1104                                   unsigned long *ei_startpfn,
1105                                   unsigned long *ei_endpfn)
1106 {
1107         u64 align = PAGE_SIZE;
1108
1109         *ei_startpfn = round_up(ei->addr, align) >> PAGE_SHIFT;
1110         *ei_endpfn = round_down(ei->addr + ei->size, align) >> PAGE_SHIFT;
1111
1112         /* Skip map entries smaller than a page */
1113         if (*ei_startpfn >= *ei_endpfn)
1114                 return 0;
1115
1116         /* Skip if map is outside the node */
1117         if (ei->type != E820_RAM || *ei_endpfn <= start_pfn ||
1118                                     *ei_startpfn >= last_pfn)
1119                 return 0;
1120
1121         /* Check for overlaps */
1122         if (*ei_startpfn < start_pfn)
1123                 *ei_startpfn = start_pfn;
1124         if (*ei_endpfn > last_pfn)
1125                 *ei_endpfn = last_pfn;
1126
1127         return 1;
1128 }
1129
1130 /* Walk the e820 map and register active regions within a node */
1131 void __init e820_register_active_regions(int nid, unsigned long start_pfn,
1132                                          unsigned long last_pfn)
1133 {
1134         unsigned long ei_startpfn;
1135         unsigned long ei_endpfn;
1136         int i;
1137
1138         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++)
1139                 if (e820_find_active_region(&e820.map[i],
1140                                             start_pfn, last_pfn,
1141                                             &ei_startpfn, &ei_endpfn))
1142                         add_active_range(nid, ei_startpfn, ei_endpfn);
1143 }
1144
1145 /*
1146  * Find the hole size (in bytes) in the memory range.
1147  * @start: starting address of the memory range to scan
1148  * @end: ending address of the memory range to scan
1149  */
1150 u64 __init e820_hole_size(u64 start, u64 end)
1151 {
1152         unsigned long start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
1153         unsigned long last_pfn = end >> PAGE_SHIFT;
1154         unsigned long ei_startpfn, ei_endpfn, ram = 0;
1155         int i;
1156
1157         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
1158                 if (e820_find_active_region(&e820.map[i],
1159                                             start_pfn, last_pfn,
1160                                             &ei_startpfn, &ei_endpfn))
1161                         ram += ei_endpfn - ei_startpfn;
1162         }
1163         return end - start - ((u64)ram << PAGE_SHIFT);
1164 }
1165
1166 static void early_panic(char *msg)
1167 {
1168         early_printk(msg);
1169         panic(msg);
1170 }
1171
1172 static int userdef __initdata;
1173
1174 /* "mem=nopentium" disables the 4MB page tables. */
1175 static int __init parse_memopt(char *p)
1176 {
1177         u64 mem_size;
1178
1179         if (!p)
1180                 return -EINVAL;
1181
1182 #ifdef CONFIG_X86_32
1183         if (!strcmp(p, "nopentium")) {
1184                 setup_clear_cpu_cap(X86_FEATURE_PSE);
1185                 return 0;
1186         }
1187 #endif
1188
1189         userdef = 1;
1190         mem_size = memparse(p, &p);
1191         e820_remove_range(mem_size, ULLONG_MAX - mem_size, E820_RAM, 1);
1192
1193         return 0;
1194 }
1195 early_param("mem", parse_memopt);
1196
1197 static int __init parse_memmap_opt(char *p)
1198 {
1199         char *oldp;
1200         u64 start_at, mem_size;
1201
1202         if (!p)
1203                 return -EINVAL;
1204
1205         if (!strcmp(p, "exactmap")) {
1206 #ifdef CONFIG_CRASH_DUMP
1207                 /*
1208                  * If we are doing a crash dump, we still need to know
1209                  * the real mem size before original memory map is
1210                  * reset.
1211                  */
1212                 saved_max_pfn = e820_end_of_ram_pfn();
1213 #endif
1214                 e820.nr_map = 0;
1215                 userdef = 1;
1216                 return 0;
1217         }
1218
1219         oldp = p;
1220         mem_size = memparse(p, &p);
1221         if (p == oldp)
1222                 return -EINVAL;
1223
1224         userdef = 1;
1225         if (*p == '@') {
1226                 start_at = memparse(p+1, &p);
1227                 e820_add_region(start_at, mem_size, E820_RAM);
1228         } else if (*p == '#') {
1229                 start_at = memparse(p+1, &p);
1230                 e820_add_region(start_at, mem_size, E820_ACPI);
1231         } else if (*p == '$') {
1232                 start_at = memparse(p+1, &p);
1233                 e820_add_region(start_at, mem_size, E820_RESERVED);
1234         } else
1235                 e820_remove_range(mem_size, ULLONG_MAX - mem_size, E820_RAM, 1);
1236
1237         return *p == '\0' ? 0 : -EINVAL;
1238 }
1239 early_param("memmap", parse_memmap_opt);
1240
1241 void __init finish_e820_parsing(void)
1242 {
1243         if (userdef) {
1244                 int nr = e820.nr_map;
1245
1246                 if (sanitize_e820_map(e820.map, ARRAY_SIZE(e820.map), &nr) < 0)
1247                         early_panic("Invalid user supplied memory map");
1248                 e820.nr_map = nr;
1249
1250                 printk(KERN_INFO "user-defined physical RAM map:\n");
1251                 e820_print_map("user");
1252         }
1253 }
1254
1255 static inline const char *e820_type_to_string(int e820_type)
1256 {
1257         switch (e820_type) {
1258         case E820_RESERVED_KERN:
1259         case E820_RAM:  return "System RAM";
1260         case E820_ACPI: return "ACPI Tables";
1261         case E820_NVS:  return "ACPI Non-volatile Storage";
1262         default:        return "reserved";
1263         }
1264 }
1265
1266 /*
1267  * Mark e820 reserved areas as busy for the resource manager.
1268  */
1269 void __init e820_reserve_resources(void)
1270 {
1271         int i;
1272         struct resource *res;
1273         u64 end;
1274
1275         res = alloc_bootmem_low(sizeof(struct resource) * e820.nr_map);
1276         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
1277                 end = e820.map[i].addr + e820.map[i].size - 1;
1278 #ifndef CONFIG_RESOURCES_64BIT
1279                 if (end > 0x100000000ULL) {
1280                         res++;
1281                         continue;
1282                 }
1283 #endif
1284                 res->name = e820_type_to_string(e820.map[i].type);
1285                 res->start = e820.map[i].addr;
1286                 res->end = end;
1287
1288                 res->flags = IORESOURCE_MEM | IORESOURCE_BUSY;
1289                 insert_resource(&iomem_resource, res);
1290                 res++;
1291         }
1292
1293         for (i = 0; i < e820_saved.nr_map; i++) {
1294                 struct e820entry *entry = &e820_saved.map[i];
1295                 firmware_map_add_early(entry->addr,
1296                         entry->addr + entry->size - 1,
1297                         e820_type_to_string(entry->type));
1298         }
1299 }
1300
1301 /*
1302  * Non-standard memory setup can be specified via this quirk:
1303  */
1304 char * (*arch_memory_setup_quirk)(void);
1305
1306 char *__init default_machine_specific_memory_setup(void)
1307 {
1308         char *who = "BIOS-e820";
1309         int new_nr;
1310         /*
1311          * Try to copy the BIOS-supplied E820-map.
1312          *
1313          * Otherwise fake a memory map; one section from 0k->640k,
1314          * the next section from 1mb->appropriate_mem_k
1315          */
1316         new_nr = boot_params.e820_entries;
1317         sanitize_e820_map(boot_params.e820_map,
1318                         ARRAY_SIZE(boot_params.e820_map),
1319                         &new_nr);
1320         boot_params.e820_entries = new_nr;
1321         if (append_e820_map(boot_params.e820_map, boot_params.e820_entries)
1322           < 0) {
1323                 u64 mem_size;
1324
1325                 /* compare results from other methods and take the greater */
1326                 if (boot_params.alt_mem_k
1327                     < boot_params.screen_info.ext_mem_k) {
1328                         mem_size = boot_params.screen_info.ext_mem_k;
1329                         who = "BIOS-88";
1330                 } else {
1331                         mem_size = boot_params.alt_mem_k;
1332                         who = "BIOS-e801";
1333                 }
1334
1335                 e820.nr_map = 0;
1336                 e820_add_region(0, LOWMEMSIZE(), E820_RAM);
1337                 e820_add_region(HIGH_MEMORY, mem_size << 10, E820_RAM);
1338         }
1339
1340         /* In case someone cares... */
1341         return who;
1342 }
1343
1344 char *__init __attribute__((weak)) machine_specific_memory_setup(void)
1345 {
1346         if (arch_memory_setup_quirk) {
1347                 char *who = arch_memory_setup_quirk();
1348
1349                 if (who)
1350                         return who;
1351         }
1352         return default_machine_specific_memory_setup();
1353 }
1354
1355 /* Overridden in paravirt.c if CONFIG_PARAVIRT */
1356 char * __init __attribute__((weak)) memory_setup(void)
1357 {
1358         return machine_specific_memory_setup();
1359 }
1360
1361 void __init setup_memory_map(void)
1362 {
1363         char *who;
1364
1365         who = memory_setup();
1366         memcpy(&e820_saved, &e820, sizeof(struct e820map));
1367         printk(KERN_INFO "BIOS-provided physical RAM map:\n");
1368         e820_print_map(who);
1369 }
1370
1371 #ifdef CONFIG_X86_64
1372 int __init arch_get_ram_range(int slot, u64 *addr, u64 *size)
1373 {
1374         int i;
1375
1376         if (slot < 0 || slot >= e820.nr_map)
1377                 return -1;
1378         for (i = slot; i < e820.nr_map; i++) {
1379                 if (e820.map[i].type != E820_RAM)
1380                         continue;
1381                 break;
1382         }
1383         if (i == e820.nr_map || e820.map[i].addr > (max_pfn << PAGE_SHIFT))
1384                 return -1;
1385         *addr = e820.map[i].addr;
1386         *size = min_t(u64, e820.map[i].size + e820.map[i].addr,
1387                 max_pfn << PAGE_SHIFT) - *addr;
1388         return i + 1;
1389 }
1390 #endif