Pull fix-offsets-h into release branch
[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 EXPORT_SYMBOL(end_pfn);
32
33 /* 
34  * end_pfn only includes RAM, while end_pfn_map includes all e820 entries.
35  * The direct mapping extends to end_pfn_map, so that we can directly access
36  * apertures, ACPI and other tables without having to play with fixmaps.
37  */ 
38 unsigned long end_pfn_map; 
39
40 /* 
41  * Last pfn which the user wants to use.
42  */
43 unsigned long end_user_pfn = MAXMEM>>PAGE_SHIFT;  
44
45 extern struct resource code_resource, data_resource;
46
47 /* Check for some hardcoded bad areas that early boot is not allowed to touch */ 
48 static inline int bad_addr(unsigned long *addrp, unsigned long size)
49
50         unsigned long addr = *addrp, last = addr + size; 
51
52         /* various gunk below that needed for SMP startup */
53         if (addr < 0x8000) { 
54                 *addrp = 0x8000;
55                 return 1; 
56         }
57
58         /* direct mapping tables of the kernel */
59         if (last >= table_start<<PAGE_SHIFT && addr < table_end<<PAGE_SHIFT) { 
60                 *addrp = table_end << PAGE_SHIFT; 
61                 return 1;
62         } 
63
64         /* initrd */ 
65 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
66         if (LOADER_TYPE && INITRD_START && last >= INITRD_START && 
67             addr < INITRD_START+INITRD_SIZE) { 
68                 *addrp = INITRD_START + INITRD_SIZE; 
69                 return 1;
70         } 
71 #endif
72         /* kernel code + 640k memory hole (later should not be needed, but 
73            be paranoid for now) */
74         if (last >= 640*1024 && addr < __pa_symbol(&_end)) { 
75                 *addrp = __pa_symbol(&_end);
76                 return 1;
77         }
78         /* XXX ramdisk image here? */ 
79         return 0;
80
81
82 int __init e820_mapped(unsigned long start, unsigned long end, unsigned type) 
83
84         int i;
85         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) { 
86                 struct e820entry *ei = &e820.map[i]; 
87                 if (type && ei->type != type) 
88                         continue;
89                 if (ei->addr >= end || ei->addr + ei->size <= start)
90                         continue; 
91                 return 1; 
92         } 
93         return 0;
94 }
95
96 /* 
97  * Find a free area in a specific range. 
98  */ 
99 unsigned long __init find_e820_area(unsigned long start, unsigned long end, unsigned size) 
100
101         int i; 
102         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) { 
103                 struct e820entry *ei = &e820.map[i]; 
104                 unsigned long addr = ei->addr, last; 
105                 if (ei->type != E820_RAM) 
106                         continue; 
107                 if (addr < start) 
108                         addr = start;
109                 if (addr > ei->addr + ei->size) 
110                         continue; 
111                 while (bad_addr(&addr, size) && addr+size < ei->addr + ei->size)
112                         ;
113                 last = addr + size;
114                 if (last > ei->addr + ei->size)
115                         continue;
116                 if (last > end) 
117                         continue;
118                 return addr; 
119         } 
120         return -1UL;            
121
122
123 /* 
124  * Free bootmem based on the e820 table for a node.
125  */
126 void __init e820_bootmem_free(pg_data_t *pgdat, unsigned long start,unsigned long end)
127 {
128         int i;
129         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
130                 struct e820entry *ei = &e820.map[i]; 
131                 unsigned long last, addr;
132
133                 if (ei->type != E820_RAM || 
134                     ei->addr+ei->size <= start || 
135                     ei->addr >= end)
136                         continue;
137
138                 addr = round_up(ei->addr, PAGE_SIZE);
139                 if (addr < start) 
140                         addr = start;
141
142                 last = round_down(ei->addr + ei->size, PAGE_SIZE); 
143                 if (last >= end)
144                         last = end; 
145
146                 if (last > addr && last-addr >= PAGE_SIZE)
147                         free_bootmem_node(pgdat, addr, last-addr);
148         }
149 }
150
151 /*
152  * Find the highest page frame number we have available
153  */
154 unsigned long __init e820_end_of_ram(void)
155 {
156         int i;
157         unsigned long end_pfn = 0;
158         
159         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
160                 struct e820entry *ei = &e820.map[i]; 
161                 unsigned long start, end;
162
163                 start = round_up(ei->addr, PAGE_SIZE); 
164                 end = round_down(ei->addr + ei->size, PAGE_SIZE); 
165                 if (start >= end)
166                         continue;
167                 if (ei->type == E820_RAM) { 
168                 if (end > end_pfn<<PAGE_SHIFT)
169                         end_pfn = end>>PAGE_SHIFT;
170                 } else { 
171                         if (end > end_pfn_map<<PAGE_SHIFT) 
172                                 end_pfn_map = end>>PAGE_SHIFT;
173                 } 
174         }
175
176         if (end_pfn > end_pfn_map) 
177                 end_pfn_map = end_pfn;
178         if (end_pfn_map > MAXMEM>>PAGE_SHIFT)
179                 end_pfn_map = MAXMEM>>PAGE_SHIFT;
180         if (end_pfn > end_user_pfn)
181                 end_pfn = end_user_pfn;
182         if (end_pfn > end_pfn_map) 
183                 end_pfn = end_pfn_map; 
184
185         return end_pfn; 
186 }
187
188 /* 
189  * Compute how much memory is missing in a range.
190  * Unlike the other functions in this file the arguments are in page numbers.
191  */
192 unsigned long __init
193 e820_hole_size(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
194 {
195         unsigned long ram = 0;
196         unsigned long start = start_pfn << PAGE_SHIFT;
197         unsigned long end = end_pfn << PAGE_SHIFT;
198         int i;
199         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
200                 struct e820entry *ei = &e820.map[i];
201                 unsigned long last, addr;
202
203                 if (ei->type != E820_RAM ||
204                     ei->addr+ei->size <= start ||
205                     ei->addr >= end)
206                         continue;
207
208                 addr = round_up(ei->addr, PAGE_SIZE);
209                 if (addr < start)
210                         addr = start;
211
212                 last = round_down(ei->addr + ei->size, PAGE_SIZE);
213                 if (last >= end)
214                         last = end;
215
216                 if (last > addr)
217                         ram += last - addr;
218         }
219         return ((end - start) - ram) >> PAGE_SHIFT;
220 }
221
222 /*
223  * Mark e820 reserved areas as busy for the resource manager.
224  */
225 void __init e820_reserve_resources(void)
226 {
227         int i;
228         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
229                 struct resource *res;
230                 res = alloc_bootmem_low(sizeof(struct resource));
231                 switch (e820.map[i].type) {
232                 case E820_RAM:  res->name = "System RAM"; break;
233                 case E820_ACPI: res->name = "ACPI Tables"; break;
234                 case E820_NVS:  res->name = "ACPI Non-volatile Storage"; break;
235                 default:        res->name = "reserved";
236                 }
237                 res->start = e820.map[i].addr;
238                 res->end = res->start + e820.map[i].size - 1;
239                 res->flags = IORESOURCE_MEM | IORESOURCE_BUSY;
240                 request_resource(&iomem_resource, res);
241                 if (e820.map[i].type == E820_RAM) {
242                         /*
243                          *  We don't know which RAM region contains kernel data,
244                          *  so we try it repeatedly and let the resource manager
245                          *  test it.
246                          */
247                         request_resource(res, &code_resource);
248                         request_resource(res, &data_resource);
249 #ifdef CONFIG_KEXEC
250                         request_resource(res, &crashk_res);
251 #endif
252                 }
253         }
254 }
255
256 /* 
257  * Add a memory region to the kernel e820 map.
258  */ 
259 void __init add_memory_region(unsigned long start, unsigned long size, int type)
260 {
261         int x = e820.nr_map;
262
263         if (x == E820MAX) {
264                 printk(KERN_ERR "Ooops! Too many entries in the memory map!\n");
265                 return;
266         }
267
268         e820.map[x].addr = start;
269         e820.map[x].size = size;
270         e820.map[x].type = type;
271         e820.nr_map++;
272 }
273
274 void __init e820_print_map(char *who)
275 {
276         int i;
277
278         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
279                 printk(" %s: %016Lx - %016Lx ", who,
280                         (unsigned long long) e820.map[i].addr,
281                         (unsigned long long) (e820.map[i].addr + e820.map[i].size));
282                 switch (e820.map[i].type) {
283                 case E820_RAM:  printk("(usable)\n");
284                                 break;
285                 case E820_RESERVED:
286                                 printk("(reserved)\n");
287                                 break;
288                 case E820_ACPI:
289                                 printk("(ACPI data)\n");
290                                 break;
291                 case E820_NVS:
292                                 printk("(ACPI NVS)\n");
293                                 break;
294                 default:        printk("type %u\n", e820.map[i].type);
295                                 break;
296                 }
297         }
298 }
299
300 /*
301  * Sanitize the BIOS e820 map.
302  *
303  * Some e820 responses include overlapping entries.  The following 
304  * replaces the original e820 map with a new one, removing overlaps.
305  *
306  */
307 static int __init sanitize_e820_map(struct e820entry * biosmap, char * pnr_map)
308 {
309         struct change_member {
310                 struct e820entry *pbios; /* pointer to original bios entry */
311                 unsigned long long addr; /* address for this change point */
312         };
313         static struct change_member change_point_list[2*E820MAX] __initdata;
314         static struct change_member *change_point[2*E820MAX] __initdata;
315         static struct e820entry *overlap_list[E820MAX] __initdata;
316         static struct e820entry new_bios[E820MAX] __initdata;
317         struct change_member *change_tmp;
318         unsigned long current_type, last_type;
319         unsigned long long last_addr;
320         int chgidx, still_changing;
321         int overlap_entries;
322         int new_bios_entry;
323         int old_nr, new_nr, chg_nr;
324         int i;
325
326         /*
327                 Visually we're performing the following (1,2,3,4 = memory types)...
328
329                 Sample memory map (w/overlaps):
330                    ____22__________________
331                    ______________________4_
332                    ____1111________________
333                    _44_____________________
334                    11111111________________
335                    ____________________33__
336                    ___________44___________
337                    __________33333_________
338                    ______________22________
339                    ___________________2222_
340                    _________111111111______
341                    _____________________11_
342                    _________________4______
343
344                 Sanitized equivalent (no overlap):
345                    1_______________________
346                    _44_____________________
347                    ___1____________________
348                    ____22__________________
349                    ______11________________
350                    _________1______________
351                    __________3_____________
352                    ___________44___________
353                    _____________33_________
354                    _______________2________
355                    ________________1_______
356                    _________________4______
357                    ___________________2____
358                    ____________________33__
359                    ______________________4_
360         */
361
362         /* if there's only one memory region, don't bother */
363         if (*pnr_map < 2)
364                 return -1;
365
366         old_nr = *pnr_map;
367
368         /* bail out if we find any unreasonable addresses in bios map */
369         for (i=0; i<old_nr; i++)
370                 if (biosmap[i].addr + biosmap[i].size < biosmap[i].addr)
371                         return -1;
372
373         /* create pointers for initial change-point information (for sorting) */
374         for (i=0; i < 2*old_nr; i++)
375                 change_point[i] = &change_point_list[i];
376
377         /* record all known change-points (starting and ending addresses),
378            omitting those that are for empty memory regions */
379         chgidx = 0;
380         for (i=0; i < old_nr; i++)      {
381                 if (biosmap[i].size != 0) {
382                         change_point[chgidx]->addr = biosmap[i].addr;
383                         change_point[chgidx++]->pbios = &biosmap[i];
384                         change_point[chgidx]->addr = biosmap[i].addr + biosmap[i].size;
385                         change_point[chgidx++]->pbios = &biosmap[i];
386                 }
387         }
388         chg_nr = chgidx;
389
390         /* sort change-point list by memory addresses (low -> high) */
391         still_changing = 1;
392         while (still_changing)  {
393                 still_changing = 0;
394                 for (i=1; i < chg_nr; i++)  {
395                         /* if <current_addr> > <last_addr>, swap */
396                         /* or, if current=<start_addr> & last=<end_addr>, swap */
397                         if ((change_point[i]->addr < change_point[i-1]->addr) ||
398                                 ((change_point[i]->addr == change_point[i-1]->addr) &&
399                                  (change_point[i]->addr == change_point[i]->pbios->addr) &&
400                                  (change_point[i-1]->addr != change_point[i-1]->pbios->addr))
401                            )
402                         {
403                                 change_tmp = change_point[i];
404                                 change_point[i] = change_point[i-1];
405                                 change_point[i-1] = change_tmp;
406                                 still_changing=1;
407                         }
408                 }
409         }
410
411         /* create a new bios memory map, removing overlaps */
412         overlap_entries=0;       /* number of entries in the overlap table */
413         new_bios_entry=0;        /* index for creating new bios map entries */
414         last_type = 0;           /* start with undefined memory type */
415         last_addr = 0;           /* start with 0 as last starting address */
416         /* loop through change-points, determining affect on the new bios map */
417         for (chgidx=0; chgidx < chg_nr; chgidx++)
418         {
419                 /* keep track of all overlapping bios entries */
420                 if (change_point[chgidx]->addr == change_point[chgidx]->pbios->addr)
421                 {
422                         /* add map entry to overlap list (> 1 entry implies an overlap) */
423                         overlap_list[overlap_entries++]=change_point[chgidx]->pbios;
424                 }
425                 else
426                 {
427                         /* remove entry from list (order independent, so swap with last) */
428                         for (i=0; i<overlap_entries; i++)
429                         {
430                                 if (overlap_list[i] == change_point[chgidx]->pbios)
431                                         overlap_list[i] = overlap_list[overlap_entries-1];
432                         }
433                         overlap_entries--;
434                 }
435                 /* if there are overlapping entries, decide which "type" to use */
436                 /* (larger value takes precedence -- 1=usable, 2,3,4,4+=unusable) */
437                 current_type = 0;
438                 for (i=0; i<overlap_entries; i++)
439                         if (overlap_list[i]->type > current_type)
440                                 current_type = overlap_list[i]->type;
441                 /* continue building up new bios map based on this information */
442                 if (current_type != last_type)  {
443                         if (last_type != 0)      {
444                                 new_bios[new_bios_entry].size =
445                                         change_point[chgidx]->addr - last_addr;
446                                 /* move forward only if the new size was non-zero */
447                                 if (new_bios[new_bios_entry].size != 0)
448                                         if (++new_bios_entry >= E820MAX)
449                                                 break;  /* no more space left for new bios entries */
450                         }
451                         if (current_type != 0)  {
452                                 new_bios[new_bios_entry].addr = change_point[chgidx]->addr;
453                                 new_bios[new_bios_entry].type = current_type;
454                                 last_addr=change_point[chgidx]->addr;
455                         }
456                         last_type = current_type;
457                 }
458         }
459         new_nr = new_bios_entry;   /* retain count for new bios entries */
460
461         /* copy new bios mapping into original location */
462         memcpy(biosmap, new_bios, new_nr*sizeof(struct e820entry));
463         *pnr_map = new_nr;
464
465         return 0;
466 }
467
468 /*
469  * Copy the BIOS e820 map into a safe place.
470  *
471  * Sanity-check it while we're at it..
472  *
473  * If we're lucky and live on a modern system, the setup code
474  * will have given us a memory map that we can use to properly
475  * set up memory.  If we aren't, we'll fake a memory map.
476  *
477  * We check to see that the memory map contains at least 2 elements
478  * before we'll use it, because the detection code in setup.S may
479  * not be perfect and most every PC known to man has two memory
480  * regions: one from 0 to 640k, and one from 1mb up.  (The IBM
481  * thinkpad 560x, for example, does not cooperate with the memory
482  * detection code.)
483  */
484 static int __init copy_e820_map(struct e820entry * biosmap, int nr_map)
485 {
486         /* Only one memory region (or negative)? Ignore it */
487         if (nr_map < 2)
488                 return -1;
489
490         do {
491                 unsigned long start = biosmap->addr;
492                 unsigned long size = biosmap->size;
493                 unsigned long end = start + size;
494                 unsigned long type = biosmap->type;
495
496                 /* Overflow in 64 bits? Ignore the memory map. */
497                 if (start > end)
498                         return -1;
499
500                 /*
501                  * Some BIOSes claim RAM in the 640k - 1M region.
502                  * Not right. Fix it up.
503                  * 
504                  * This should be removed on Hammer which is supposed to not
505                  * have non e820 covered ISA mappings there, but I had some strange
506                  * problems so it stays for now.  -AK
507                  */
508                 if (type == E820_RAM) {
509                         if (start < 0x100000ULL && end > 0xA0000ULL) {
510                                 if (start < 0xA0000ULL)
511                                         add_memory_region(start, 0xA0000ULL-start, type);
512                                 if (end <= 0x100000ULL)
513                                         continue;
514                                 start = 0x100000ULL;
515                                 size = end - start;
516                         }
517                 }
518
519                 add_memory_region(start, size, type);
520         } while (biosmap++,--nr_map);
521         return 0;
522 }
523
524 void __init setup_memory_region(void)
525 {
526         char *who = "BIOS-e820";
527
528         /*
529          * Try to copy the BIOS-supplied E820-map.
530          *
531          * Otherwise fake a memory map; one section from 0k->640k,
532          * the next section from 1mb->appropriate_mem_k
533          */
534         sanitize_e820_map(E820_MAP, &E820_MAP_NR);
535         if (copy_e820_map(E820_MAP, E820_MAP_NR) < 0) {
536                 unsigned long mem_size;
537
538                 /* compare results from other methods and take the greater */
539                 if (ALT_MEM_K < EXT_MEM_K) {
540                         mem_size = EXT_MEM_K;
541                         who = "BIOS-88";
542                 } else {
543                         mem_size = ALT_MEM_K;
544                         who = "BIOS-e801";
545                 }
546
547                 e820.nr_map = 0;
548                 add_memory_region(0, LOWMEMSIZE(), E820_RAM);
549                 add_memory_region(HIGH_MEMORY, mem_size << 10, E820_RAM);
550         }
551         printk(KERN_INFO "BIOS-provided physical RAM map:\n");
552         e820_print_map(who);
553 }
554
555 void __init parse_memopt(char *p, char **from) 
556
557         end_user_pfn = memparse(p, from);
558         end_user_pfn >>= PAGE_SHIFT;    
559
560
561 unsigned long pci_mem_start = 0xaeedbabe;
562
563 /*
564  * Search for the biggest gap in the low 32 bits of the e820
565  * memory space.  We pass this space to PCI to assign MMIO resources
566  * for hotplug or unconfigured devices in.
567  * Hopefully the BIOS let enough space left.
568  */
569 __init void e820_setup_gap(void)
570 {
571         unsigned long gapstart, gapsize, round;
572         unsigned long last;
573         int i;
574         int found = 0;
575
576         last = 0x100000000ull;
577         gapstart = 0x10000000;
578         gapsize = 0x400000;
579         i = e820.nr_map;
580         while (--i >= 0) {
581                 unsigned long long start = e820.map[i].addr;
582                 unsigned long long end = start + e820.map[i].size;
583
584                 /*
585                  * Since "last" is at most 4GB, we know we'll
586                  * fit in 32 bits if this condition is true
587                  */
588                 if (last > end) {
589                         unsigned long gap = last - end;
590
591                         if (gap > gapsize) {
592                                 gapsize = gap;
593                                 gapstart = end;
594                                 found = 1;
595                         }
596                 }
597                 if (start < last)
598                         last = start;
599         }
600
601         if (!found) {
602                 gapstart = (end_pfn << PAGE_SHIFT) + 1024*1024;
603                 printk(KERN_ERR "PCI: Warning: Cannot find a gap in the 32bit address range\n"
604                        KERN_ERR "PCI: Unassigned devices with 32bit resource registers may break!\n");
605         }
606
607         /*
608          * See how much we want to round up: start off with
609          * rounding to the next 1MB area.
610          */
611         round = 0x100000;
612         while ((gapsize >> 4) > round)
613                 round += round;
614         /* Fun with two's complement */
615         pci_mem_start = (gapstart + round) & -round;
616
617         printk(KERN_INFO "Allocating PCI resources starting at %lx (gap: %lx:%lx)\n",
618                 pci_mem_start, gapstart, gapsize);
619 }