arch/x86/mm/init.c

   1 #include <linux/ioport.h>
   2 #include <linux/swap.h>
   3
   4 #include <asm/cacheflush.h>
   5 #include <asm/e820.h>
   6 #include <asm/init.h>
   7 #include <asm/page.h>
   8 #include <asm/page_types.h>
   9 #include <asm/sections.h>
  10 #include <asm/system.h>
  11 #include <asm/tlbflush.h>
  12
  13 unsigned long __initdata e820_table_start;
  14 unsigned long __meminitdata e820_table_end;
  15 unsigned long __meminitdata e820_table_top;
  16
  17 int after_bootmem;
  18
  19 int direct_gbpages
  20 #ifdef CONFIG_DIRECT_GBPAGES
  21                                 = 1
  22 #endif
  23 ;
  24
  25 int nx_enabled;
  26
  27 #if defined(CONFIG_X86_64) || defined(CONFIG_X86_PAE)
  28 static int disable_nx __cpuinitdata;
  29
  30 /*
  31  * noexec = on|off
  32  *
  33  * Control non-executable mappings for processes.
  34  *
  35  * on      Enable
  36  * off     Disable
  37  */
  38 static int __init noexec_setup(char *str)
  39 {
  40         if (!str)
  41                 return -EINVAL;
  42         if (!strncmp(str, "on", 2)) {
  43                 __supported_pte_mask |= _PAGE_NX;
  44                 disable_nx = 0;
  45         } else if (!strncmp(str, "off", 3)) {
  46                 disable_nx = 1;
  47                 __supported_pte_mask &= ~_PAGE_NX;
  48         }
  49         return 0;
  50 }
  51 early_param("noexec", noexec_setup);
  52 #endif
  53
  54 #ifdef CONFIG_X86_PAE
  55 static void __init set_nx(void)
  56 {
  57         unsigned int v[4], l, h;
  58
  59         if (cpu_has_pae && (cpuid_eax(0x80000000) > 0x80000001)) {
  60                 cpuid(0x80000001, &v[0], &v[1], &v[2], &v[3]);
  61
  62                 if ((v[3] & (1 << 20)) && !disable_nx) {
  63                         rdmsr(MSR_EFER, l, h);
  64                         l |= EFER_NX;
  65                         wrmsr(MSR_EFER, l, h);
  66                         nx_enabled = 1;
  67                         __supported_pte_mask |= _PAGE_NX;
  68                 }
  69         }
  70 }
  71 #else
  72 static inline void set_nx(void)
  73 {
  74 }
  75 #endif
  76
  77 #ifdef CONFIG_X86_64
  78 void __cpuinit check_efer(void)
  79 {
  80         unsigned long efer;
  81
  82         rdmsrl(MSR_EFER, efer);
  83         if (!(efer & EFER_NX) || disable_nx)
  84                 __supported_pte_mask &= ~_PAGE_NX;
  85 }
  86 #endif
  87
  88 static void __init find_early_table_space(unsigned long end, int use_pse,
  89                                           int use_gbpages)
  90 {
  91         unsigned long puds, pmds, ptes, tables, start;
  92
  93         puds = (end + PUD_SIZE - 1) >> PUD_SHIFT;
  94         tables = roundup(puds * sizeof(pud_t), PAGE_SIZE);
  95
  96         if (use_gbpages) {
  97                 unsigned long extra;
  98
  99                 extra = end - ((end>>PUD_SHIFT) << PUD_SHIFT);
 100                 pmds = (extra + PMD_SIZE - 1) >> PMD_SHIFT;
 101         } else
 102                 pmds = (end + PMD_SIZE - 1) >> PMD_SHIFT;
 103
 104         tables += roundup(pmds * sizeof(pmd_t), PAGE_SIZE);
 105
 106         if (use_pse) {
 107                 unsigned long extra;
 108
 109                 extra = end - ((end>>PMD_SHIFT) << PMD_SHIFT);
 110 #ifdef CONFIG_X86_32
 111                 extra += PMD_SIZE;
 112 #endif
 113                 ptes = (extra + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 114         } else
 115                 ptes = (end + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 116
 117         tables += roundup(ptes * sizeof(pte_t), PAGE_SIZE);
 118
 119 #ifdef CONFIG_X86_32
 120         /* for fixmap */
 121         tables += roundup(__end_of_fixed_addresses * sizeof(pte_t), PAGE_SIZE);
 122 #endif
 123
 124         /*
 125          * RED-PEN putting page tables only on node 0 could
 126          * cause a hotspot and fill up ZONE_DMA. The page tables
 127          * need roughly 0.5KB per GB.
 128          */
 129 #ifdef CONFIG_X86_32
 130         start = 0x7000;
 131         e820_table_start = find_e820_area(start, max_pfn_mapped<<PAGE_SHIFT,
 132                                         tables, PAGE_SIZE);
 133 #else /* CONFIG_X86_64 */
 134         start = 0x8000;
 135         e820_table_start = find_e820_area(start, end, tables, PAGE_SIZE);
 136 #endif
 137         if (e820_table_start == -1UL)
 138                 panic("Cannot find space for the kernel page tables");
 139
 140         e820_table_start >>= PAGE_SHIFT;
 141         e820_table_end = e820_table_start;
 142         e820_table_top = e820_table_start + (tables >> PAGE_SHIFT);
 143
 144         printk(KERN_DEBUG "kernel direct mapping tables up to %lx @ %lx-%lx\n",
 145                 end, e820_table_start << PAGE_SHIFT, e820_table_top << PAGE_SHIFT);
 146 }
 147
 148 struct map_range {
 149         unsigned long start;
 150         unsigned long end;
 151         unsigned page_size_mask;
 152 };
 153
 154 #ifdef CONFIG_X86_32
 155 #define NR_RANGE_MR 3
 156 #else /* CONFIG_X86_64 */
 157 #define NR_RANGE_MR 5
 158 #endif
 159
 160 static int __meminit save_mr(struct map_range *mr, int nr_range,
 161                              unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
 162                              unsigned long page_size_mask)
 163 {
 164         if (start_pfn < end_pfn) {
 165                 if (nr_range >= NR_RANGE_MR)
 166                         panic("run out of range for init_memory_mapping\n");
 167                 mr[nr_range].start = start_pfn<<PAGE_SHIFT;
 168                 mr[nr_range].end   = end_pfn<<PAGE_SHIFT;
 169                 mr[nr_range].page_size_mask = page_size_mask;
 170                 nr_range++;
 171         }
 172
 173         return nr_range;
 174 }
 175
 176 #ifdef CONFIG_X86_64
 177 static void __init init_gbpages(void)
 178 {
 179         if (direct_gbpages && cpu_has_gbpages)
 180                 printk(KERN_INFO "Using GB pages for direct mapping\n");
 181         else
 182                 direct_gbpages = 0;
 183 }
 184 #else
 185 static inline void init_gbpages(void)
 186 {
 187 }
 188 #endif
 189
 190 /*
 191  * Setup the direct mapping of the physical memory at PAGE_OFFSET.
 192  * This runs before bootmem is initialized and gets pages directly from
 193  * the physical memory. To access them they are temporarily mapped.
 194  */
 195 unsigned long __init_refok init_memory_mapping(unsigned long start,
 196                                                unsigned long end)
 197 {
 198         unsigned long page_size_mask = 0;
 199         unsigned long start_pfn, end_pfn;
 200         unsigned long ret = 0;
 201         unsigned long pos;
 202
 203         struct map_range mr[NR_RANGE_MR];
 204         int nr_range, i;
 205         int use_pse, use_gbpages;
 206
 207         printk(KERN_INFO "init_memory_mapping: %016lx-%016lx\n", start, end);
 208
 209         if (!after_bootmem)
 210                 init_gbpages();
 211
 212 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
 213         /*
 214          * For CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC, identity mapping will use small pages.
 215          * This will simplify cpa(), which otherwise needs to support splitting
 216          * large pages into small in interrupt context, etc.
 217          */
 218         use_pse = use_gbpages = 0;
 219 #else
 220         use_pse = cpu_has_pse;
 221         use_gbpages = direct_gbpages;
 222 #endif
 223
 224         set_nx();
 225         if (nx_enabled)
 226                 printk(KERN_INFO "NX (Execute Disable) protection: active\n");
 227
 228         /* Enable PSE if available */
 229         if (cpu_has_pse)
 230                 set_in_cr4(X86_CR4_PSE);
 231
 232         /* Enable PGE if available */
 233         if (cpu_has_pge) {
 234                 set_in_cr4(X86_CR4_PGE);
 235                 __supported_pte_mask |= _PAGE_GLOBAL;
 236         }
 237
 238         if (use_gbpages)
 239                 page_size_mask |= 1 << PG_LEVEL_1G;
 240         if (use_pse)
 241                 page_size_mask |= 1 << PG_LEVEL_2M;
 242
 243         memset(mr, 0, sizeof(mr));
 244         nr_range = 0;
 245
 246         /* head if not big page alignment ? */
 247         start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
 248         pos = start_pfn << PAGE_SHIFT;
 249 #ifdef CONFIG_X86_32
 250         /*
 251          * Don't use a large page for the first 2/4MB of memory
 252          * because there are often fixed size MTRRs in there
 253          * and overlapping MTRRs into large pages can cause
 254          * slowdowns.
 255          */
 256         if (pos == 0)
 257                 end_pfn = 1<<(PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 258         else
 259                 end_pfn = ((pos + (PMD_SIZE - 1))>>PMD_SHIFT)
 260                                  << (PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 261 #else /* CONFIG_X86_64 */
 262         end_pfn = ((pos + (PMD_SIZE - 1)) >> PMD_SHIFT)
 263                         << (PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 264 #endif
 265         if (end_pfn > (end >> PAGE_SHIFT))
 266                 end_pfn = end >> PAGE_SHIFT;
 267         if (start_pfn < end_pfn) {
 268                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn, 0);
 269                 pos = end_pfn << PAGE_SHIFT;
 270         }
 271
 272         /* big page (2M) range */
 273         start_pfn = ((pos + (PMD_SIZE - 1))>>PMD_SHIFT)
 274                          << (PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 275 #ifdef CONFIG_X86_32
 276         end_pfn = (end>>PMD_SHIFT) << (PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 277 #else /* CONFIG_X86_64 */
 278         end_pfn = ((pos + (PUD_SIZE - 1))>>PUD_SHIFT)
 279                          << (PUD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 280         if (end_pfn > ((end>>PMD_SHIFT)<<(PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT)))
 281                 end_pfn = ((end>>PMD_SHIFT)<<(PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT));
 282 #endif
 283
 284         if (start_pfn < end_pfn) {
 285                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn,
 286                                 page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M));
 287                 pos = end_pfn << PAGE_SHIFT;
 288         }
 289
 290 #ifdef CONFIG_X86_64
 291         /* big page (1G) range */
 292         start_pfn = ((pos + (PUD_SIZE - 1))>>PUD_SHIFT)
 293                          << (PUD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 294         end_pfn = (end >> PUD_SHIFT) << (PUD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 295         if (start_pfn < end_pfn) {
 296                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn,
 297                                 page_size_mask &
 298                                  ((1<<PG_LEVEL_2M)|(1<<PG_LEVEL_1G)));
 299                 pos = end_pfn << PAGE_SHIFT;
 300         }
 301
 302         /* tail is not big page (1G) alignment */
 303         start_pfn = ((pos + (PMD_SIZE - 1))>>PMD_SHIFT)
 304                          << (PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 305         end_pfn = (end >> PMD_SHIFT) << (PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 306         if (start_pfn < end_pfn) {
 307                 nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn,
 308                                 page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M));
 309                 pos = end_pfn << PAGE_SHIFT;
 310         }
 311 #endif
 312
 313         /* tail is not big page (2M) alignment */
 314         start_pfn = pos>>PAGE_SHIFT;
 315         end_pfn = end>>PAGE_SHIFT;
 316         nr_range = save_mr(mr, nr_range, start_pfn, end_pfn, 0);
 317
 318         /* try to merge same page size and continuous */
 319         for (i = 0; nr_range > 1 && i < nr_range - 1; i++) {
 320                 unsigned long old_start;
 321                 if (mr[i].end != mr[i+1].start ||
 322                     mr[i].page_size_mask != mr[i+1].page_size_mask)
 323                         continue;
 324                 /* move it */
 325                 old_start = mr[i].start;
 326                 memmove(&mr[i], &mr[i+1],
 327                         (nr_range - 1 - i) * sizeof(struct map_range));
 328                 mr[i--].start = old_start;
 329                 nr_range--;
 330         }
 331
 332         for (i = 0; i < nr_range; i++)
 333                 printk(KERN_DEBUG " %010lx - %010lx page %s\n",
 334                                 mr[i].start, mr[i].end,
 335                         (mr[i].page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_1G))?"1G":(
 336                          (mr[i].page_size_mask & (1<<PG_LEVEL_2M))?"2M":"4k"));
 337
 338         /*
 339          * Find space for the kernel direct mapping tables.
 340          *
 341          * Later we should allocate these tables in the local node of the
 342          * memory mapped. Unfortunately this is done currently before the
 343          * nodes are discovered.
 344          */
 345         if (!after_bootmem)
 346                 find_early_table_space(end, use_pse, use_gbpages);
 347
 348 #ifdef CONFIG_X86_32
 349         for (i = 0; i < nr_range; i++)
 350                 kernel_physical_mapping_init(mr[i].start, mr[i].end,
 351                                              mr[i].page_size_mask);
 352         ret = end;
 353 #else /* CONFIG_X86_64 */
 354         for (i = 0; i < nr_range; i++)
 355                 ret = kernel_physical_mapping_init(mr[i].start, mr[i].end,
 356                                                    mr[i].page_size_mask);
 357 #endif
 358
 359 #ifdef CONFIG_X86_32
 360         early_ioremap_page_table_range_init();
 361
 362         load_cr3(swapper_pg_dir);
 363 #endif
 364
 365 #ifdef CONFIG_X86_64
 366         if (!after_bootmem)
 367                 mmu_cr4_features = read_cr4();
 368 #endif
 369         __flush_tlb_all();
 370
 371         if (!after_bootmem && e820_table_end > e820_table_start)
 372                 reserve_early(e820_table_start << PAGE_SHIFT,
 373                                  e820_table_end << PAGE_SHIFT, "PGTABLE");
 374
 375         if (!after_bootmem)
 376                 early_memtest(start, end);
 377
 378         return ret >> PAGE_SHIFT;
 379 }
 380
 381
 382 /*
 383  * devmem_is_allowed() checks to see if /dev/mem access to a certain address
 384  * is valid. The argument is a physical page number.
 385  *
 386  *
 387  * On x86, access has to be given to the first megabyte of ram because that area
 388  * contains bios code and data regions used by X and dosemu and similar apps.
 389  * Access has to be given to non-kernel-ram areas as well, these contain the PCI
 390  * mmio resources as well as potential bios/acpi data regions.
 391  */
 392 int devmem_is_allowed(unsigned long pagenr)
 393 {
 394         if (pagenr <= 256)
 395                 return 1;
 396         if (iomem_is_exclusive(pagenr << PAGE_SHIFT))
 397                 return 0;
 398         if (!page_is_ram(pagenr))
 399                 return 1;
 400         return 0;
 401 }
 402
 403 void free_init_pages(char *what, unsigned long begin, unsigned long end)
 404 {
 405         unsigned long addr = begin;
 406
 407         if (addr >= end)
 408                 return;
 409
 410         /*
 411          * If debugging page accesses then do not free this memory but
 412          * mark them not present - any buggy init-section access will
 413          * create a kernel page fault:
 414          */
 415 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
 416         printk(KERN_INFO "debug: unmapping init memory %08lx..%08lx\n",
 417                 begin, PAGE_ALIGN(end));
 418         set_memory_np(begin, (end - begin) >> PAGE_SHIFT);
 419 #else
 420         /*
 421          * We just marked the kernel text read only above, now that
 422          * we are going to free part of that, we need to make that
 423          * writeable first.
 424          */
 425         set_memory_rw(begin, (end - begin) >> PAGE_SHIFT);
 426
 427         printk(KERN_INFO "Freeing %s: %luk freed\n", what, (end - begin) >> 10);
 428
 429         for (; addr < end; addr += PAGE_SIZE) {
 430                 ClearPageReserved(virt_to_page(addr));
 431                 init_page_count(virt_to_page(addr));
 432                 memset((void *)(addr & ~(PAGE_SIZE-1)),
 433                         POISON_FREE_INITMEM, PAGE_SIZE);
 434                 free_page(addr);
 435                 totalram_pages++;
 436         }
 437 #endif
 438 }
 439
 440 void free_initmem(void)
 441 {
 442         free_init_pages("unused kernel memory",
 443                         (unsigned long)(&__init_begin),
 444                         (unsigned long)(&__init_end));
 445 }
 446
 447 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
 448 void free_initrd_mem(unsigned long start, unsigned long end)
 449 {
 450         free_init_pages("initrd memory", start, end);
 451 }
 452 #endif