Merge git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/paulus/powerpc
[pandora-kernel.git] / arch / arm / mm / init.c
1 /*
2  *  linux/arch/arm/mm/init.c
3  *
4  *  Copyright (C) 1995-2005 Russell King
5  *
6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
7  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
8  * published by the Free Software Foundation.
9  */
10 #include <linux/config.h>
11 #include <linux/kernel.h>
12 #include <linux/errno.h>
13 #include <linux/ptrace.h>
14 #include <linux/swap.h>
15 #include <linux/init.h>
16 #include <linux/bootmem.h>
17 #include <linux/mman.h>
18 #include <linux/nodemask.h>
19 #include <linux/initrd.h>
20
21 #include <asm/mach-types.h>
22 #include <asm/setup.h>
23 #include <asm/sizes.h>
24 #include <asm/tlb.h>
25
26 #include <asm/mach/arch.h>
27 #include <asm/mach/map.h>
28
29 DEFINE_PER_CPU(struct mmu_gather, mmu_gathers);
30
31 extern pgd_t swapper_pg_dir[PTRS_PER_PGD];
32 extern void _stext, _text, _etext, __data_start, _end, __init_begin, __init_end;
33 extern unsigned long phys_initrd_start;
34 extern unsigned long phys_initrd_size;
35
36 /*
37  * The sole use of this is to pass memory configuration
38  * data from paging_init to mem_init.
39  */
40 static struct meminfo meminfo __initdata = { 0, };
41
42 /*
43  * empty_zero_page is a special page that is used for
44  * zero-initialized data and COW.
45  */
46 struct page *empty_zero_page;
47
48 void show_mem(void)
49 {
50         int free = 0, total = 0, reserved = 0;
51         int shared = 0, cached = 0, slab = 0, node;
52
53         printk("Mem-info:\n");
54         show_free_areas();
55         printk("Free swap:       %6ldkB\n", nr_swap_pages<<(PAGE_SHIFT-10));
56
57         for_each_online_node(node) {
58                 struct page *page, *end;
59
60                 page = NODE_MEM_MAP(node);
61                 end  = page + NODE_DATA(node)->node_spanned_pages;
62
63                 do {
64                         total++;
65                         if (PageReserved(page))
66                                 reserved++;
67                         else if (PageSwapCache(page))
68                                 cached++;
69                         else if (PageSlab(page))
70                                 slab++;
71                         else if (!page_count(page))
72                                 free++;
73                         else
74                                 shared += page_count(page) - 1;
75                         page++;
76                 } while (page < end);
77         }
78
79         printk("%d pages of RAM\n", total);
80         printk("%d free pages\n", free);
81         printk("%d reserved pages\n", reserved);
82         printk("%d slab pages\n", slab);
83         printk("%d pages shared\n", shared);
84         printk("%d pages swap cached\n", cached);
85 }
86
87 static inline pmd_t *pmd_off(pgd_t *pgd, unsigned long virt)
88 {
89         return pmd_offset(pgd, virt);
90 }
91
92 static inline pmd_t *pmd_off_k(unsigned long virt)
93 {
94         return pmd_off(pgd_offset_k(virt), virt);
95 }
96
97 #define for_each_nodebank(iter,mi,no)                   \
98         for (iter = 0; iter < mi->nr_banks; iter++)     \
99                 if (mi->bank[iter].node == no)
100
101 /*
102  * FIXME: We really want to avoid allocating the bootmap bitmap
103  * over the top of the initrd.  Hopefully, this is located towards
104  * the start of a bank, so if we allocate the bootmap bitmap at
105  * the end, we won't clash.
106  */
107 static unsigned int __init
108 find_bootmap_pfn(int node, struct meminfo *mi, unsigned int bootmap_pages)
109 {
110         unsigned int start_pfn, bank, bootmap_pfn;
111
112         start_pfn   = PAGE_ALIGN(__pa(&_end)) >> PAGE_SHIFT;
113         bootmap_pfn = 0;
114
115         for_each_nodebank(bank, mi, node) {
116                 unsigned int start, end;
117
118                 start = mi->bank[bank].start >> PAGE_SHIFT;
119                 end   = (mi->bank[bank].size +
120                          mi->bank[bank].start) >> PAGE_SHIFT;
121
122                 if (end < start_pfn)
123                         continue;
124
125                 if (start < start_pfn)
126                         start = start_pfn;
127
128                 if (end <= start)
129                         continue;
130
131                 if (end - start >= bootmap_pages) {
132                         bootmap_pfn = start;
133                         break;
134                 }
135         }
136
137         if (bootmap_pfn == 0)
138                 BUG();
139
140         return bootmap_pfn;
141 }
142
143 static int __init check_initrd(struct meminfo *mi)
144 {
145         int initrd_node = -2;
146 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
147         unsigned long end = phys_initrd_start + phys_initrd_size;
148
149         /*
150          * Make sure that the initrd is within a valid area of
151          * memory.
152          */
153         if (phys_initrd_size) {
154                 unsigned int i;
155
156                 initrd_node = -1;
157
158                 for (i = 0; i < mi->nr_banks; i++) {
159                         unsigned long bank_end;
160
161                         bank_end = mi->bank[i].start + mi->bank[i].size;
162
163                         if (mi->bank[i].start <= phys_initrd_start &&
164                             end <= bank_end)
165                                 initrd_node = mi->bank[i].node;
166                 }
167         }
168
169         if (initrd_node == -1) {
170                 printk(KERN_ERR "initrd (0x%08lx - 0x%08lx) extends beyond "
171                        "physical memory - disabling initrd\n",
172                        phys_initrd_start, end);
173                 phys_initrd_start = phys_initrd_size = 0;
174         }
175 #endif
176
177         return initrd_node;
178 }
179
180 /*
181  * Reserve the various regions of node 0
182  */
183 static __init void reserve_node_zero(pg_data_t *pgdat)
184 {
185         unsigned long res_size = 0;
186
187         /*
188          * Register the kernel text and data with bootmem.
189          * Note that this can only be in node 0.
190          */
191 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
192         reserve_bootmem_node(pgdat, __pa(&__data_start), &_end - &__data_start);
193 #else
194         reserve_bootmem_node(pgdat, __pa(&_stext), &_end - &_stext);
195 #endif
196
197         /*
198          * Reserve the page tables.  These are already in use,
199          * and can only be in node 0.
200          */
201         reserve_bootmem_node(pgdat, __pa(swapper_pg_dir),
202                              PTRS_PER_PGD * sizeof(pgd_t));
203
204         /*
205          * Hmm... This should go elsewhere, but we really really need to
206          * stop things allocating the low memory; ideally we need a better
207          * implementation of GFP_DMA which does not assume that DMA-able
208          * memory starts at zero.
209          */
210         if (machine_is_integrator() || machine_is_cintegrator())
211                 res_size = __pa(swapper_pg_dir) - PHYS_OFFSET;
212
213         /*
214          * These should likewise go elsewhere.  They pre-reserve the
215          * screen memory region at the start of main system memory.
216          */
217         if (machine_is_edb7211())
218                 res_size = 0x00020000;
219         if (machine_is_p720t())
220                 res_size = 0x00014000;
221
222 #ifdef CONFIG_SA1111
223         /*
224          * Because of the SA1111 DMA bug, we want to preserve our
225          * precious DMA-able memory...
226          */
227         res_size = __pa(swapper_pg_dir) - PHYS_OFFSET;
228 #endif
229         if (res_size)
230                 reserve_bootmem_node(pgdat, PHYS_OFFSET, res_size);
231 }
232
233 void __init build_mem_type_table(void);
234 void __init create_mapping(struct map_desc *md);
235
236 static unsigned long __init
237 bootmem_init_node(int node, int initrd_node, struct meminfo *mi)
238 {
239         unsigned long zone_size[MAX_NR_ZONES], zhole_size[MAX_NR_ZONES];
240         unsigned long start_pfn, end_pfn, boot_pfn;
241         unsigned int boot_pages;
242         pg_data_t *pgdat;
243         int i;
244
245         start_pfn = -1UL;
246         end_pfn = 0;
247
248         /*
249          * Calculate the pfn range, and map the memory banks for this node.
250          */
251         for_each_nodebank(i, mi, node) {
252                 unsigned long start, end;
253                 struct map_desc map;
254
255                 start = mi->bank[i].start >> PAGE_SHIFT;
256                 end = (mi->bank[i].start + mi->bank[i].size) >> PAGE_SHIFT;
257
258                 if (start_pfn > start)
259                         start_pfn = start;
260                 if (end_pfn < end)
261                         end_pfn = end;
262
263                 map.pfn = __phys_to_pfn(mi->bank[i].start);
264                 map.virtual = __phys_to_virt(mi->bank[i].start);
265                 map.length = mi->bank[i].size;
266                 map.type = MT_MEMORY;
267
268                 create_mapping(&map);
269         }
270
271         /*
272          * If there is no memory in this node, ignore it.
273          */
274         if (end_pfn == 0)
275                 return end_pfn;
276
277         /*
278          * Allocate the bootmem bitmap page.
279          */
280         boot_pages = bootmem_bootmap_pages(end_pfn - start_pfn);
281         boot_pfn = find_bootmap_pfn(node, mi, boot_pages);
282
283         /*
284          * Initialise the bootmem allocator for this node, handing the
285          * memory banks over to bootmem.
286          */
287         node_set_online(node);
288         pgdat = NODE_DATA(node);
289         init_bootmem_node(pgdat, boot_pfn, start_pfn, end_pfn);
290
291         for_each_nodebank(i, mi, node)
292                 free_bootmem_node(pgdat, mi->bank[i].start, mi->bank[i].size);
293
294         /*
295          * Reserve the bootmem bitmap for this node.
296          */
297         reserve_bootmem_node(pgdat, boot_pfn << PAGE_SHIFT,
298                              boot_pages << PAGE_SHIFT);
299
300 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
301         /*
302          * If the initrd is in this node, reserve its memory.
303          */
304         if (node == initrd_node) {
305                 reserve_bootmem_node(pgdat, phys_initrd_start,
306                                      phys_initrd_size);
307                 initrd_start = __phys_to_virt(phys_initrd_start);
308                 initrd_end = initrd_start + phys_initrd_size;
309         }
310 #endif
311
312         /*
313          * Finally, reserve any node zero regions.
314          */
315         if (node == 0)
316                 reserve_node_zero(pgdat);
317
318         /*
319          * initialise the zones within this node.
320          */
321         memset(zone_size, 0, sizeof(zone_size));
322         memset(zhole_size, 0, sizeof(zhole_size));
323
324         /*
325          * The size of this node has already been determined.  If we need
326          * to do anything fancy with the allocation of this memory to the
327          * zones, now is the time to do it.
328          */
329         zone_size[0] = end_pfn - start_pfn;
330
331         /*
332          * For each bank in this node, calculate the size of the holes.
333          *  holes = node_size - sum(bank_sizes_in_node)
334          */
335         zhole_size[0] = zone_size[0];
336         for_each_nodebank(i, mi, node)
337                 zhole_size[0] -= mi->bank[i].size >> PAGE_SHIFT;
338
339         /*
340          * Adjust the sizes according to any special requirements for
341          * this machine type.
342          */
343         arch_adjust_zones(node, zone_size, zhole_size);
344
345         free_area_init_node(node, pgdat, zone_size, start_pfn, zhole_size);
346
347         return end_pfn;
348 }
349
350 static void __init bootmem_init(struct meminfo *mi)
351 {
352         unsigned long addr, memend_pfn = 0;
353         int node, initrd_node, i;
354
355         /*
356          * Invalidate the node number for empty or invalid memory banks
357          */
358         for (i = 0; i < mi->nr_banks; i++)
359                 if (mi->bank[i].size == 0 || mi->bank[i].node >= MAX_NUMNODES)
360                         mi->bank[i].node = -1;
361
362         memcpy(&meminfo, mi, sizeof(meminfo));
363
364         /*
365          * Clear out all the mappings below the kernel image.
366          */
367         for (addr = 0; addr < MODULE_START; addr += PGDIR_SIZE)
368                 pmd_clear(pmd_off_k(addr));
369 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
370         /* The XIP kernel is mapped in the module area -- skip over it */
371         addr = ((unsigned long)&_etext + PGDIR_SIZE - 1) & PGDIR_MASK;
372 #endif
373         for ( ; addr < PAGE_OFFSET; addr += PGDIR_SIZE)
374                 pmd_clear(pmd_off_k(addr));
375
376         /*
377          * Clear out all the kernel space mappings, except for the first
378          * memory bank, up to the end of the vmalloc region.
379          */
380         for (addr = __phys_to_virt(mi->bank[0].start + mi->bank[0].size);
381              addr < VMALLOC_END; addr += PGDIR_SIZE)
382                 pmd_clear(pmd_off_k(addr));
383
384         /*
385          * Locate which node contains the ramdisk image, if any.
386          */
387         initrd_node = check_initrd(mi);
388
389         /*
390          * Run through each node initialising the bootmem allocator.
391          */
392         for_each_node(node) {
393                 unsigned long end_pfn;
394
395                 end_pfn = bootmem_init_node(node, initrd_node, mi);
396
397                 /*
398                  * Remember the highest memory PFN.
399                  */
400                 if (end_pfn > memend_pfn)
401                         memend_pfn = end_pfn;
402         }
403
404         high_memory = __va(memend_pfn << PAGE_SHIFT);
405
406         /*
407          * This doesn't seem to be used by the Linux memory manager any
408          * more, but is used by ll_rw_block.  If we can get rid of it, we
409          * also get rid of some of the stuff above as well.
410          *
411          * Note: max_low_pfn and max_pfn reflect the number of _pages_ in
412          * the system, not the maximum PFN.
413          */
414         max_pfn = max_low_pfn = memend_pfn - PHYS_PFN_OFFSET;
415 }
416
417 /*
418  * Set up device the mappings.  Since we clear out the page tables for all
419  * mappings above VMALLOC_END, we will remove any debug device mappings.
420  * This means you have to be careful how you debug this function, or any
421  * called function.  This means you can't use any function or debugging
422  * method which may touch any device, otherwise the kernel _will_ crash.
423  */
424 static void __init devicemaps_init(struct machine_desc *mdesc)
425 {
426         struct map_desc map;
427         unsigned long addr;
428         void *vectors;
429
430         /*
431          * Allocate the vector page early.
432          */
433         vectors = alloc_bootmem_low_pages(PAGE_SIZE);
434         BUG_ON(!vectors);
435
436         for (addr = VMALLOC_END; addr; addr += PGDIR_SIZE)
437                 pmd_clear(pmd_off_k(addr));
438
439         /*
440          * Map the kernel if it is XIP.
441          * It is always first in the modulearea.
442          */
443 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
444         map.pfn = __phys_to_pfn(CONFIG_XIP_PHYS_ADDR & PGDIR_MASK);
445         map.virtual = MODULE_START;
446         map.length = ((unsigned long)&_etext - map.virtual + ~PGDIR_MASK) & PGDIR_MASK;
447         map.type = MT_ROM;
448         create_mapping(&map);
449 #endif
450
451         /*
452          * Map the cache flushing regions.
453          */
454 #ifdef FLUSH_BASE
455         map.pfn = __phys_to_pfn(FLUSH_BASE_PHYS);
456         map.virtual = FLUSH_BASE;
457         map.length = SZ_1M;
458         map.type = MT_CACHECLEAN;
459         create_mapping(&map);
460 #endif
461 #ifdef FLUSH_BASE_MINICACHE
462         map.pfn = __phys_to_pfn(FLUSH_BASE_PHYS + SZ_1M);
463         map.virtual = FLUSH_BASE_MINICACHE;
464         map.length = SZ_1M;
465         map.type = MT_MINICLEAN;
466         create_mapping(&map);
467 #endif
468
469         /*
470          * Create a mapping for the machine vectors at the high-vectors
471          * location (0xffff0000).  If we aren't using high-vectors, also
472          * create a mapping at the low-vectors virtual address.
473          */
474         map.pfn = __phys_to_pfn(virt_to_phys(vectors));
475         map.virtual = 0xffff0000;
476         map.length = PAGE_SIZE;
477         map.type = MT_HIGH_VECTORS;
478         create_mapping(&map);
479
480         if (!vectors_high()) {
481                 map.virtual = 0;
482                 map.type = MT_LOW_VECTORS;
483                 create_mapping(&map);
484         }
485
486         /*
487          * Ask the machine support to map in the statically mapped devices.
488          */
489         if (mdesc->map_io)
490                 mdesc->map_io();
491
492         /*
493          * Finally flush the caches and tlb to ensure that we're in a
494          * consistent state wrt the writebuffer.  This also ensures that
495          * any write-allocated cache lines in the vector page are written
496          * back.  After this point, we can start to touch devices again.
497          */
498         local_flush_tlb_all();
499         flush_cache_all();
500 }
501
502 /*
503  * paging_init() sets up the page tables, initialises the zone memory
504  * maps, and sets up the zero page, bad page and bad page tables.
505  */
506 void __init paging_init(struct meminfo *mi, struct machine_desc *mdesc)
507 {
508         void *zero_page;
509
510         build_mem_type_table();
511         bootmem_init(mi);
512         devicemaps_init(mdesc);
513
514         top_pmd = pmd_off_k(0xffff0000);
515
516         /*
517          * allocate the zero page.  Note that we count on this going ok.
518          */
519         zero_page = alloc_bootmem_low_pages(PAGE_SIZE);
520         memzero(zero_page, PAGE_SIZE);
521         empty_zero_page = virt_to_page(zero_page);
522         flush_dcache_page(empty_zero_page);
523 }
524
525 static inline void free_area(unsigned long addr, unsigned long end, char *s)
526 {
527         unsigned int size = (end - addr) >> 10;
528
529         for (; addr < end; addr += PAGE_SIZE) {
530                 struct page *page = virt_to_page(addr);
531                 ClearPageReserved(page);
532                 init_page_count(page);
533                 free_page(addr);
534                 totalram_pages++;
535         }
536
537         if (size && s)
538                 printk(KERN_INFO "Freeing %s memory: %dK\n", s, size);
539 }
540
541 static inline void
542 free_memmap(int node, unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
543 {
544         struct page *start_pg, *end_pg;
545         unsigned long pg, pgend;
546
547         /*
548          * Convert start_pfn/end_pfn to a struct page pointer.
549          */
550         start_pg = pfn_to_page(start_pfn);
551         end_pg = pfn_to_page(end_pfn);
552
553         /*
554          * Convert to physical addresses, and
555          * round start upwards and end downwards.
556          */
557         pg = PAGE_ALIGN(__pa(start_pg));
558         pgend = __pa(end_pg) & PAGE_MASK;
559
560         /*
561          * If there are free pages between these,
562          * free the section of the memmap array.
563          */
564         if (pg < pgend)
565                 free_bootmem_node(NODE_DATA(node), pg, pgend - pg);
566 }
567
568 /*
569  * The mem_map array can get very big.  Free the unused area of the memory map.
570  */
571 static void __init free_unused_memmap_node(int node, struct meminfo *mi)
572 {
573         unsigned long bank_start, prev_bank_end = 0;
574         unsigned int i;
575
576         /*
577          * [FIXME] This relies on each bank being in address order.  This
578          * may not be the case, especially if the user has provided the
579          * information on the command line.
580          */
581         for_each_nodebank(i, mi, node) {
582                 bank_start = mi->bank[i].start >> PAGE_SHIFT;
583                 if (bank_start < prev_bank_end) {
584                         printk(KERN_ERR "MEM: unordered memory banks.  "
585                                 "Not freeing memmap.\n");
586                         break;
587                 }
588
589                 /*
590                  * If we had a previous bank, and there is a space
591                  * between the current bank and the previous, free it.
592                  */
593                 if (prev_bank_end && prev_bank_end != bank_start)
594                         free_memmap(node, prev_bank_end, bank_start);
595
596                 prev_bank_end = (mi->bank[i].start +
597                                  mi->bank[i].size) >> PAGE_SHIFT;
598         }
599 }
600
601 /*
602  * mem_init() marks the free areas in the mem_map and tells us how much
603  * memory is free.  This is done after various parts of the system have
604  * claimed their memory after the kernel image.
605  */
606 void __init mem_init(void)
607 {
608         unsigned int codepages, datapages, initpages;
609         int i, node;
610
611         codepages = &_etext - &_text;
612         datapages = &_end - &__data_start;
613         initpages = &__init_end - &__init_begin;
614
615 #ifndef CONFIG_DISCONTIGMEM
616         max_mapnr   = virt_to_page(high_memory) - mem_map;
617 #endif
618
619         /* this will put all unused low memory onto the freelists */
620         for_each_online_node(node) {
621                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
622
623                 free_unused_memmap_node(node, &meminfo);
624
625                 if (pgdat->node_spanned_pages != 0)
626                         totalram_pages += free_all_bootmem_node(pgdat);
627         }
628
629 #ifdef CONFIG_SA1111
630         /* now that our DMA memory is actually so designated, we can free it */
631         free_area(PAGE_OFFSET, (unsigned long)swapper_pg_dir, NULL);
632 #endif
633
634         /*
635          * Since our memory may not be contiguous, calculate the
636          * real number of pages we have in this system
637          */
638         printk(KERN_INFO "Memory:");
639
640         num_physpages = 0;
641         for (i = 0; i < meminfo.nr_banks; i++) {
642                 num_physpages += meminfo.bank[i].size >> PAGE_SHIFT;
643                 printk(" %ldMB", meminfo.bank[i].size >> 20);
644         }
645
646         printk(" = %luMB total\n", num_physpages >> (20 - PAGE_SHIFT));
647         printk(KERN_NOTICE "Memory: %luKB available (%dK code, "
648                 "%dK data, %dK init)\n",
649                 (unsigned long) nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10),
650                 codepages >> 10, datapages >> 10, initpages >> 10);
651
652         if (PAGE_SIZE >= 16384 && num_physpages <= 128) {
653                 extern int sysctl_overcommit_memory;
654                 /*
655                  * On a machine this small we won't get
656                  * anywhere without overcommit, so turn
657                  * it on by default.
658                  */
659                 sysctl_overcommit_memory = OVERCOMMIT_ALWAYS;
660         }
661 }
662
663 void free_initmem(void)
664 {
665         if (!machine_is_integrator() && !machine_is_cintegrator()) {
666                 free_area((unsigned long)(&__init_begin),
667                           (unsigned long)(&__init_end),
668                           "init");
669         }
670 }
671
672 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
673
674 static int keep_initrd;
675
676 void free_initrd_mem(unsigned long start, unsigned long end)
677 {
678         if (!keep_initrd)
679                 free_area(start, end, "initrd");
680 }
681
682 static int __init keepinitrd_setup(char *__unused)
683 {
684         keep_initrd = 1;
685         return 1;
686 }
687
688 __setup("keepinitrd", keepinitrd_setup);
689 #endif