Merge git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/sfrench/cifs-2.6
[linux-2.6] / arch / x86_64 / kernel / e820.c
1 /* 
2  * Handle the memory map.
3  * The functions here do the job until bootmem takes over.
4  *
5  *  Getting sanitize_e820_map() in sync with i386 version by applying change:
6  *  -  Provisions for empty E820 memory regions (reported by certain BIOSes).
7  *     Alex Achenbach <xela@slit.de>, December 2002.
8  *  Venkatesh Pallipadi <venkatesh.pallipadi@intel.com>
9  *
10  */
11 #include <linux/config.h>
12 #include <linux/kernel.h>
13 #include <linux/types.h>
14 #include <linux/init.h>
15 #include <linux/bootmem.h>
16 #include <linux/ioport.h>
17 #include <linux/string.h>
18 #include <linux/kexec.h>
19 #include <linux/module.h>
20
21 #include <asm/page.h>
22 #include <asm/e820.h>
23 #include <asm/proto.h>
24 #include <asm/bootsetup.h>
25 #include <asm/sections.h>
26
27 /* 
28  * PFN of last memory page.
29  */
30 unsigned long end_pfn; 
31 EXPORT_SYMBOL(end_pfn);
32
33 /* 
34  * end_pfn only includes RAM, while end_pfn_map includes all e820 entries.
35  * The direct mapping extends to end_pfn_map, so that we can directly access
36  * apertures, ACPI and other tables without having to play with fixmaps.
37  */ 
38 unsigned long end_pfn_map; 
39
40 /* 
41  * Last pfn which the user wants to use.
42  */
43 unsigned long end_user_pfn = MAXMEM>>PAGE_SHIFT;  
44
45 extern struct resource code_resource, data_resource;
46
47 /* Check for some hardcoded bad areas that early boot is not allowed to touch */ 
48 static inline int bad_addr(unsigned long *addrp, unsigned long size)
49
50         unsigned long addr = *addrp, last = addr + size; 
51
52         /* various gunk below that needed for SMP startup */
53         if (addr < 0x8000) { 
54                 *addrp = 0x8000;
55                 return 1; 
56         }
57
58         /* direct mapping tables of the kernel */
59         if (last >= table_start<<PAGE_SHIFT && addr < table_end<<PAGE_SHIFT) { 
60                 *addrp = table_end << PAGE_SHIFT; 
61                 return 1;
62         } 
63
64         /* initrd */ 
65 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
66         if (LOADER_TYPE && INITRD_START && last >= INITRD_START && 
67             addr < INITRD_START+INITRD_SIZE) { 
68                 *addrp = INITRD_START + INITRD_SIZE; 
69                 return 1;
70         } 
71 #endif
72         /* kernel code + 640k memory hole (later should not be needed, but 
73            be paranoid for now) */
74         if (last >= 640*1024 && addr < __pa_symbol(&_end)) { 
75                 *addrp = __pa_symbol(&_end);
76                 return 1;
77         }
78
79         if (last >= ebda_addr && addr < ebda_addr + ebda_size) {
80                 *addrp = ebda_addr + ebda_size;
81                 return 1;
82         }
83
84         /* XXX ramdisk image here? */ 
85         return 0;
86
87
88 /*
89  * This function checks if any part of the range <start,end> is mapped
90  * with type.
91  */
92 int __meminit
93 e820_any_mapped(unsigned long start, unsigned long end, unsigned type)
94
95         int i;
96         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) { 
97                 struct e820entry *ei = &e820.map[i]; 
98                 if (type && ei->type != type) 
99                         continue;
100                 if (ei->addr >= end || ei->addr + ei->size <= start)
101                         continue; 
102                 return 1; 
103         } 
104         return 0;
105 }
106
107 /*
108  * This function checks if the entire range <start,end> is mapped with type.
109  *
110  * Note: this function only works correct if the e820 table is sorted and
111  * not-overlapping, which is the case
112  */
113 int __init e820_all_mapped(unsigned long start, unsigned long end, unsigned type)
114 {
115         int i;
116         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
117                 struct e820entry *ei = &e820.map[i];
118                 if (type && ei->type != type)
119                         continue;
120                 /* is the region (part) in overlap with the current region ?*/
121                 if (ei->addr >= end || ei->addr + ei->size <= start)
122                         continue;
123
124                 /* if the region is at the beginning of <start,end> we move
125                  * start to the end of the region since it's ok until there
126                  */
127                 if (ei->addr <= start)
128                         start = ei->addr + ei->size;
129                 /* if start is now at or beyond end, we're done, full coverage */
130                 if (start >= end)
131                         return 1; /* we're done */
132         }
133         return 0;
134 }
135
136 /* 
137  * Find a free area in a specific range. 
138  */ 
139 unsigned long __init find_e820_area(unsigned long start, unsigned long end, unsigned size) 
140
141         int i; 
142         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) { 
143                 struct e820entry *ei = &e820.map[i]; 
144                 unsigned long addr = ei->addr, last; 
145                 if (ei->type != E820_RAM) 
146                         continue; 
147                 if (addr < start) 
148                         addr = start;
149                 if (addr > ei->addr + ei->size) 
150                         continue; 
151                 while (bad_addr(&addr, size) && addr+size <= ei->addr+ei->size)
152                         ;
153                 last = addr + size;
154                 if (last > ei->addr + ei->size)
155                         continue;
156                 if (last > end) 
157                         continue;
158                 return addr; 
159         } 
160         return -1UL;            
161
162
163 /* 
164  * Free bootmem based on the e820 table for a node.
165  */
166 void __init e820_bootmem_free(pg_data_t *pgdat, unsigned long start,unsigned long end)
167 {
168         int i;
169         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
170                 struct e820entry *ei = &e820.map[i]; 
171                 unsigned long last, addr;
172
173                 if (ei->type != E820_RAM || 
174                     ei->addr+ei->size <= start || 
175                     ei->addr >= end)
176                         continue;
177
178                 addr = round_up(ei->addr, PAGE_SIZE);
179                 if (addr < start) 
180                         addr = start;
181
182                 last = round_down(ei->addr + ei->size, PAGE_SIZE); 
183                 if (last >= end)
184                         last = end; 
185
186                 if (last > addr && last-addr >= PAGE_SIZE)
187                         free_bootmem_node(pgdat, addr, last-addr);
188         }
189 }
190
191 /*
192  * Find the highest page frame number we have available
193  */
194 unsigned long __init e820_end_of_ram(void)
195 {
196         int i;
197         unsigned long end_pfn = 0;
198         
199         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
200                 struct e820entry *ei = &e820.map[i]; 
201                 unsigned long start, end;
202
203                 start = round_up(ei->addr, PAGE_SIZE); 
204                 end = round_down(ei->addr + ei->size, PAGE_SIZE); 
205                 if (start >= end)
206                         continue;
207                 if (ei->type == E820_RAM) { 
208                 if (end > end_pfn<<PAGE_SHIFT)
209                         end_pfn = end>>PAGE_SHIFT;
210                 } else { 
211                         if (end > end_pfn_map<<PAGE_SHIFT) 
212                                 end_pfn_map = end>>PAGE_SHIFT;
213                 } 
214         }
215
216         if (end_pfn > end_pfn_map) 
217                 end_pfn_map = end_pfn;
218         if (end_pfn_map > MAXMEM>>PAGE_SHIFT)
219                 end_pfn_map = MAXMEM>>PAGE_SHIFT;
220         if (end_pfn > end_user_pfn)
221                 end_pfn = end_user_pfn;
222         if (end_pfn > end_pfn_map) 
223                 end_pfn = end_pfn_map; 
224
225         return end_pfn; 
226 }
227
228 /* 
229  * Compute how much memory is missing in a range.
230  * Unlike the other functions in this file the arguments are in page numbers.
231  */
232 unsigned long __init
233 e820_hole_size(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
234 {
235         unsigned long ram = 0;
236         unsigned long start = start_pfn << PAGE_SHIFT;
237         unsigned long end = end_pfn << PAGE_SHIFT;
238         int i;
239         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
240                 struct e820entry *ei = &e820.map[i];
241                 unsigned long last, addr;
242
243                 if (ei->type != E820_RAM ||
244                     ei->addr+ei->size <= start ||
245                     ei->addr >= end)
246                         continue;
247
248                 addr = round_up(ei->addr, PAGE_SIZE);
249                 if (addr < start)
250                         addr = start;
251
252                 last = round_down(ei->addr + ei->size, PAGE_SIZE);
253                 if (last >= end)
254                         last = end;
255
256                 if (last > addr)
257                         ram += last - addr;
258         }
259         return ((end - start) - ram) >> PAGE_SHIFT;
260 }
261
262 /*
263  * Mark e820 reserved areas as busy for the resource manager.
264  */
265 void __init e820_reserve_resources(void)
266 {
267         int i;
268         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
269                 struct resource *res;
270                 res = alloc_bootmem_low(sizeof(struct resource));
271                 switch (e820.map[i].type) {
272                 case E820_RAM:  res->name = "System RAM"; break;
273                 case E820_ACPI: res->name = "ACPI Tables"; break;
274                 case E820_NVS:  res->name = "ACPI Non-volatile Storage"; break;
275                 default:        res->name = "reserved";
276                 }
277                 res->start = e820.map[i].addr;
278                 res->end = res->start + e820.map[i].size - 1;
279                 res->flags = IORESOURCE_MEM | IORESOURCE_BUSY;
280                 request_resource(&iomem_resource, res);
281                 if (e820.map[i].type == E820_RAM) {
282                         /*
283                          *  We don't know which RAM region contains kernel data,
284                          *  so we try it repeatedly and let the resource manager
285                          *  test it.
286                          */
287                         request_resource(res, &code_resource);
288                         request_resource(res, &data_resource);
289 #ifdef CONFIG_KEXEC
290                         request_resource(res, &crashk_res);
291 #endif
292                 }
293         }
294 }
295
296 /* 
297  * Add a memory region to the kernel e820 map.
298  */ 
299 void __init add_memory_region(unsigned long start, unsigned long size, int type)
300 {
301         int x = e820.nr_map;
302
303         if (x == E820MAX) {
304                 printk(KERN_ERR "Ooops! Too many entries in the memory map!\n");
305                 return;
306         }
307
308         e820.map[x].addr = start;
309         e820.map[x].size = size;
310         e820.map[x].type = type;
311         e820.nr_map++;
312 }
313
314 void __init e820_print_map(char *who)
315 {
316         int i;
317
318         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
319                 printk(" %s: %016Lx - %016Lx ", who,
320                         (unsigned long long) e820.map[i].addr,
321                         (unsigned long long) (e820.map[i].addr + e820.map[i].size));
322                 switch (e820.map[i].type) {
323                 case E820_RAM:  printk("(usable)\n");
324                                 break;
325                 case E820_RESERVED:
326                                 printk("(reserved)\n");
327                                 break;
328                 case E820_ACPI:
329                                 printk("(ACPI data)\n");
330                                 break;
331                 case E820_NVS:
332                                 printk("(ACPI NVS)\n");
333                                 break;
334                 default:        printk("type %u\n", e820.map[i].type);
335                                 break;
336                 }
337         }
338 }
339
340 /*
341  * Sanitize the BIOS e820 map.
342  *
343  * Some e820 responses include overlapping entries.  The following 
344  * replaces the original e820 map with a new one, removing overlaps.
345  *
346  */
347 static int __init sanitize_e820_map(struct e820entry * biosmap, char * pnr_map)
348 {
349         struct change_member {
350                 struct e820entry *pbios; /* pointer to original bios entry */
351                 unsigned long long addr; /* address for this change point */
352         };
353         static struct change_member change_point_list[2*E820MAX] __initdata;
354         static struct change_member *change_point[2*E820MAX] __initdata;
355         static struct e820entry *overlap_list[E820MAX] __initdata;
356         static struct e820entry new_bios[E820MAX] __initdata;
357         struct change_member *change_tmp;
358         unsigned long current_type, last_type;
359         unsigned long long last_addr;
360         int chgidx, still_changing;
361         int overlap_entries;
362         int new_bios_entry;
363         int old_nr, new_nr, chg_nr;
364         int i;
365
366         /*
367                 Visually we're performing the following (1,2,3,4 = memory types)...
368
369                 Sample memory map (w/overlaps):
370                    ____22__________________
371                    ______________________4_
372                    ____1111________________
373                    _44_____________________
374                    11111111________________
375                    ____________________33__
376                    ___________44___________
377                    __________33333_________
378                    ______________22________
379                    ___________________2222_
380                    _________111111111______
381                    _____________________11_
382                    _________________4______
383
384                 Sanitized equivalent (no overlap):
385                    1_______________________
386                    _44_____________________
387                    ___1____________________
388                    ____22__________________
389                    ______11________________
390                    _________1______________
391                    __________3_____________
392                    ___________44___________
393                    _____________33_________
394                    _______________2________
395                    ________________1_______
396                    _________________4______
397                    ___________________2____
398                    ____________________33__
399                    ______________________4_
400         */
401
402         /* if there's only one memory region, don't bother */
403         if (*pnr_map < 2)
404                 return -1;
405
406         old_nr = *pnr_map;
407
408         /* bail out if we find any unreasonable addresses in bios map */
409         for (i=0; i<old_nr; i++)
410                 if (biosmap[i].addr + biosmap[i].size < biosmap[i].addr)
411                         return -1;
412
413         /* create pointers for initial change-point information (for sorting) */
414         for (i=0; i < 2*old_nr; i++)
415                 change_point[i] = &change_point_list[i];
416
417         /* record all known change-points (starting and ending addresses),
418            omitting those that are for empty memory regions */
419         chgidx = 0;
420         for (i=0; i < old_nr; i++)      {
421                 if (biosmap[i].size != 0) {
422                         change_point[chgidx]->addr = biosmap[i].addr;
423                         change_point[chgidx++]->pbios = &biosmap[i];
424                         change_point[chgidx]->addr = biosmap[i].addr + biosmap[i].size;
425                         change_point[chgidx++]->pbios = &biosmap[i];
426                 }
427         }
428         chg_nr = chgidx;
429
430         /* sort change-point list by memory addresses (low -> high) */
431         still_changing = 1;
432         while (still_changing)  {
433                 still_changing = 0;
434                 for (i=1; i < chg_nr; i++)  {
435                         /* if <current_addr> > <last_addr>, swap */
436                         /* or, if current=<start_addr> & last=<end_addr>, swap */
437                         if ((change_point[i]->addr < change_point[i-1]->addr) ||
438                                 ((change_point[i]->addr == change_point[i-1]->addr) &&
439                                  (change_point[i]->addr == change_point[i]->pbios->addr) &&
440                                  (change_point[i-1]->addr != change_point[i-1]->pbios->addr))
441                            )
442                         {
443                                 change_tmp = change_point[i];
444                                 change_point[i] = change_point[i-1];
445                                 change_point[i-1] = change_tmp;
446                                 still_changing=1;
447                         }
448                 }
449         }
450
451         /* create a new bios memory map, removing overlaps */
452         overlap_entries=0;       /* number of entries in the overlap table */
453         new_bios_entry=0;        /* index for creating new bios map entries */
454         last_type = 0;           /* start with undefined memory type */
455         last_addr = 0;           /* start with 0 as last starting address */
456         /* loop through change-points, determining affect on the new bios map */
457         for (chgidx=0; chgidx < chg_nr; chgidx++)
458         {
459                 /* keep track of all overlapping bios entries */
460                 if (change_point[chgidx]->addr == change_point[chgidx]->pbios->addr)
461                 {
462                         /* add map entry to overlap list (> 1 entry implies an overlap) */
463                         overlap_list[overlap_entries++]=change_point[chgidx]->pbios;
464                 }
465                 else
466                 {
467                         /* remove entry from list (order independent, so swap with last) */
468                         for (i=0; i<overlap_entries; i++)
469                         {
470                                 if (overlap_list[i] == change_point[chgidx]->pbios)
471                                         overlap_list[i] = overlap_list[overlap_entries-1];
472                         }
473                         overlap_entries--;
474                 }
475                 /* if there are overlapping entries, decide which "type" to use */
476                 /* (larger value takes precedence -- 1=usable, 2,3,4,4+=unusable) */
477                 current_type = 0;
478                 for (i=0; i<overlap_entries; i++)
479                         if (overlap_list[i]->type > current_type)
480                                 current_type = overlap_list[i]->type;
481                 /* continue building up new bios map based on this information */
482                 if (current_type != last_type)  {
483                         if (last_type != 0)      {
484                                 new_bios[new_bios_entry].size =
485                                         change_point[chgidx]->addr - last_addr;
486                                 /* move forward only if the new size was non-zero */
487                                 if (new_bios[new_bios_entry].size != 0)
488                                         if (++new_bios_entry >= E820MAX)
489                                                 break;  /* no more space left for new bios entries */
490                         }
491                         if (current_type != 0)  {
492                                 new_bios[new_bios_entry].addr = change_point[chgidx]->addr;
493                                 new_bios[new_bios_entry].type = current_type;
494                                 last_addr=change_point[chgidx]->addr;
495                         }
496                         last_type = current_type;
497                 }
498         }
499         new_nr = new_bios_entry;   /* retain count for new bios entries */
500
501         /* copy new bios mapping into original location */
502         memcpy(biosmap, new_bios, new_nr*sizeof(struct e820entry));
503         *pnr_map = new_nr;
504
505         return 0;
506 }
507
508 /*
509  * Copy the BIOS e820 map into a safe place.
510  *
511  * Sanity-check it while we're at it..
512  *
513  * If we're lucky and live on a modern system, the setup code
514  * will have given us a memory map that we can use to properly
515  * set up memory.  If we aren't, we'll fake a memory map.
516  *
517  * We check to see that the memory map contains at least 2 elements
518  * before we'll use it, because the detection code in setup.S may
519  * not be perfect and most every PC known to man has two memory
520  * regions: one from 0 to 640k, and one from 1mb up.  (The IBM
521  * thinkpad 560x, for example, does not cooperate with the memory
522  * detection code.)
523  */
524 static int __init copy_e820_map(struct e820entry * biosmap, int nr_map)
525 {
526         /* Only one memory region (or negative)? Ignore it */
527         if (nr_map < 2)
528                 return -1;
529
530         do {
531                 unsigned long start = biosmap->addr;
532                 unsigned long size = biosmap->size;
533                 unsigned long end = start + size;
534                 unsigned long type = biosmap->type;
535
536                 /* Overflow in 64 bits? Ignore the memory map. */
537                 if (start > end)
538                         return -1;
539
540                 /*
541                  * Some BIOSes claim RAM in the 640k - 1M region.
542                  * Not right. Fix it up.
543                  * 
544                  * This should be removed on Hammer which is supposed to not
545                  * have non e820 covered ISA mappings there, but I had some strange
546                  * problems so it stays for now.  -AK
547                  */
548                 if (type == E820_RAM) {
549                         if (start < 0x100000ULL && end > 0xA0000ULL) {
550                                 if (start < 0xA0000ULL)
551                                         add_memory_region(start, 0xA0000ULL-start, type);
552                                 if (end <= 0x100000ULL)
553                                         continue;
554                                 start = 0x100000ULL;
555                                 size = end - start;
556                         }
557                 }
558
559                 add_memory_region(start, size, type);
560         } while (biosmap++,--nr_map);
561         return 0;
562 }
563
564 void __init setup_memory_region(void)
565 {
566         char *who = "BIOS-e820";
567
568         /*
569          * Try to copy the BIOS-supplied E820-map.
570          *
571          * Otherwise fake a memory map; one section from 0k->640k,
572          * the next section from 1mb->appropriate_mem_k
573          */
574         sanitize_e820_map(E820_MAP, &E820_MAP_NR);
575         if (copy_e820_map(E820_MAP, E820_MAP_NR) < 0) {
576                 unsigned long mem_size;
577
578                 /* compare results from other methods and take the greater */
579                 if (ALT_MEM_K < EXT_MEM_K) {
580                         mem_size = EXT_MEM_K;
581                         who = "BIOS-88";
582                 } else {
583                         mem_size = ALT_MEM_K;
584                         who = "BIOS-e801";
585                 }
586
587                 e820.nr_map = 0;
588                 add_memory_region(0, LOWMEMSIZE(), E820_RAM);
589                 add_memory_region(HIGH_MEMORY, mem_size << 10, E820_RAM);
590         }
591         printk(KERN_INFO "BIOS-provided physical RAM map:\n");
592         e820_print_map(who);
593 }
594
595 void __init parse_memopt(char *p, char **from) 
596
597         end_user_pfn = memparse(p, from);
598         end_user_pfn >>= PAGE_SHIFT;    
599
600
601 void __init parse_memmapopt(char *p, char **from)
602 {
603         unsigned long long start_at, mem_size;
604
605         mem_size = memparse(p, from);
606         p = *from;
607         if (*p == '@') {
608                 start_at = memparse(p+1, from);
609                 add_memory_region(start_at, mem_size, E820_RAM);
610         } else if (*p == '#') {
611                 start_at = memparse(p+1, from);
612                 add_memory_region(start_at, mem_size, E820_ACPI);
613         } else if (*p == '$') {
614                 start_at = memparse(p+1, from);
615                 add_memory_region(start_at, mem_size, E820_RESERVED);
616         } else {
617                 end_user_pfn = (mem_size >> PAGE_SHIFT);
618         }
619         p = *from;
620 }
621
622 unsigned long pci_mem_start = 0xaeedbabe;
623 EXPORT_SYMBOL(pci_mem_start);
624
625 /*
626  * Search for the biggest gap in the low 32 bits of the e820
627  * memory space.  We pass this space to PCI to assign MMIO resources
628  * for hotplug or unconfigured devices in.
629  * Hopefully the BIOS let enough space left.
630  */
631 __init void e820_setup_gap(void)
632 {
633         unsigned long gapstart, gapsize, round;
634         unsigned long last;
635         int i;
636         int found = 0;
637
638         last = 0x100000000ull;
639         gapstart = 0x10000000;
640         gapsize = 0x400000;
641         i = e820.nr_map;
642         while (--i >= 0) {
643                 unsigned long long start = e820.map[i].addr;
644                 unsigned long long end = start + e820.map[i].size;
645
646                 /*
647                  * Since "last" is at most 4GB, we know we'll
648                  * fit in 32 bits if this condition is true
649                  */
650                 if (last > end) {
651                         unsigned long gap = last - end;
652
653                         if (gap > gapsize) {
654                                 gapsize = gap;
655                                 gapstart = end;
656                                 found = 1;
657                         }
658                 }
659                 if (start < last)
660                         last = start;
661         }
662
663         if (!found) {
664                 gapstart = (end_pfn << PAGE_SHIFT) + 1024*1024;
665                 printk(KERN_ERR "PCI: Warning: Cannot find a gap in the 32bit address range\n"
666                        KERN_ERR "PCI: Unassigned devices with 32bit resource registers may break!\n");
667         }
668
669         /*
670          * See how much we want to round up: start off with
671          * rounding to the next 1MB area.
672          */
673         round = 0x100000;
674         while ((gapsize >> 4) > round)
675                 round += round;
676         /* Fun with two's complement */
677         pci_mem_start = (gapstart + round) & -round;
678
679         printk(KERN_INFO "Allocating PCI resources starting at %lx (gap: %lx:%lx)\n",
680                 pci_mem_start, gapstart, gapsize);
681 }