arch/arm64/mm/init.c

   1 /*
   2  * Based on arch/arm/mm/init.c
   3  *
   4  * Copyright (C) 1995-2005 Russell King
   5  * Copyright (C) 2012 ARM Ltd.
   6  *
   7  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   8  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   9  * published by the Free Software Foundation.
  10  *
  11  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14  * GNU General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  17  * along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  18  */
  19
  20 #include <linux/kernel.h>
  21 #include <linux/export.h>
  22 #include <linux/errno.h>
  23 #include <linux/swap.h>
  24 #include <linux/init.h>
  25 #include <linux/bootmem.h>
  26 #include <linux/mman.h>
  27 #include <linux/nodemask.h>
  28 #include <linux/initrd.h>
  29 #include <linux/gfp.h>
  30 #include <linux/memblock.h>
  31 #include <linux/sort.h>
  32 #include <linux/of_fdt.h>
  33 #include <linux/dma-mapping.h>
  34 #include <linux/dma-contiguous.h>
  35 #include <linux/efi.h>
  36
  37 #include <asm/fixmap.h>
  38 #include <asm/memory.h>
  39 #include <asm/sections.h>
  40 #include <asm/setup.h>
  41 #include <asm/sizes.h>
  42 #include <asm/tlb.h>
  43 #include <asm/alternative.h>
  44
  45 #include "mm.h"
  46
  47 phys_addr_t memstart_addr __read_mostly = 0;
  48
  49 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
  50 static int __init early_initrd(char *p)
  51 {
  52         unsigned long start, size;
  53         char *endp;
  54
  55         start = memparse(p, &endp);
  56         if (*endp == ',') {
  57                 size = memparse(endp + 1, NULL);
  58
  59                 initrd_start = (unsigned long)__va(start);
  60                 initrd_end = (unsigned long)__va(start + size);
  61         }
  62         return 0;
  63 }
  64 early_param("initrd", early_initrd);
  65 #endif
  66
  67 /*
  68  * Return the maximum physical address for ZONE_DMA (DMA_BIT_MASK(32)). It
  69  * currently assumes that for memory starting above 4G, 32-bit devices will
  70  * use a DMA offset.
  71  */
  72 static phys_addr_t max_zone_dma_phys(void)
  73 {
  74         phys_addr_t offset = memblock_start_of_DRAM() & GENMASK_ULL(63, 32);
  75         return min(offset + (1ULL << 32), memblock_end_of_DRAM());
  76 }
  77
  78 static void __init zone_sizes_init(unsigned long min, unsigned long max)
  79 {
  80         struct memblock_region *reg;
  81         unsigned long zone_size[MAX_NR_ZONES], zhole_size[MAX_NR_ZONES];
  82         unsigned long max_dma = min;
  83
  84         memset(zone_size, 0, sizeof(zone_size));
  85
  86         /* 4GB maximum for 32-bit only capable devices */
  87         if (IS_ENABLED(CONFIG_ZONE_DMA)) {
  88                 max_dma = PFN_DOWN(max_zone_dma_phys());
  89                 zone_size[ZONE_DMA] = max_dma - min;
  90         }
  91         zone_size[ZONE_NORMAL] = max - max_dma;
  92
  93         memcpy(zhole_size, zone_size, sizeof(zhole_size));
  94
  95         for_each_memblock(memory, reg) {
  96                 unsigned long start = memblock_region_memory_base_pfn(reg);
  97                 unsigned long end = memblock_region_memory_end_pfn(reg);
  98
  99                 if (start >= max)
 100                         continue;
 101
 102                 if (IS_ENABLED(CONFIG_ZONE_DMA) && start < max_dma) {
 103                         unsigned long dma_end = min(end, max_dma);
 104                         zhole_size[ZONE_DMA] -= dma_end - start;
 105                 }
 106
 107                 if (end > max_dma) {
 108                         unsigned long normal_end = min(end, max);
 109                         unsigned long normal_start = max(start, max_dma);
 110                         zhole_size[ZONE_NORMAL] -= normal_end - normal_start;
 111                 }
 112         }
 113
 114         free_area_init_node(0, zone_size, min, zhole_size);
 115 }
 116
 117 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_PFN_VALID
 118 int pfn_valid(unsigned long pfn)
 119 {
 120         return memblock_is_memory(pfn << PAGE_SHIFT);
 121 }
 122 EXPORT_SYMBOL(pfn_valid);
 123 #endif
 124
 125 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
 126 static void arm64_memory_present(void)
 127 {
 128 }
 129 #else
 130 static void arm64_memory_present(void)
 131 {
 132         struct memblock_region *reg;
 133
 134         for_each_memblock(memory, reg)
 135                 memory_present(0, memblock_region_memory_base_pfn(reg),
 136                                memblock_region_memory_end_pfn(reg));
 137 }
 138 #endif
 139
 140 static phys_addr_t memory_limit = (phys_addr_t)ULLONG_MAX;
 141
 142 /*
 143  * Limit the memory size that was specified via FDT.
 144  */
 145 static int __init early_mem(char *p)
 146 {
 147         if (!p)
 148                 return 1;
 149
 150         memory_limit = memparse(p, &p) & PAGE_MASK;
 151         pr_notice("Memory limited to %lldMB\n", memory_limit >> 20);
 152
 153         return 0;
 154 }
 155 early_param("mem", early_mem);
 156
 157 void __init arm64_memblock_init(void)
 158 {
 159         phys_addr_t dma_phys_limit = 0;
 160
 161         memblock_enforce_memory_limit(memory_limit);
 162
 163         /*
 164          * Register the kernel text, kernel data, initrd, and initial
 165          * pagetables with memblock.
 166          */
 167         memblock_reserve(__pa(_text), _end - _text);
 168 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
 169         if (initrd_start)
 170                 memblock_reserve(__virt_to_phys(initrd_start), initrd_end - initrd_start);
 171 #endif
 172
 173         early_init_fdt_scan_reserved_mem();
 174
 175         /* 4GB maximum for 32-bit only capable devices */
 176         if (IS_ENABLED(CONFIG_ZONE_DMA))
 177                 dma_phys_limit = max_zone_dma_phys();
 178         dma_contiguous_reserve(dma_phys_limit);
 179
 180         memblock_allow_resize();
 181         memblock_dump_all();
 182 }
 183
 184 void __init bootmem_init(void)
 185 {
 186         unsigned long min, max;
 187
 188         min = PFN_UP(memblock_start_of_DRAM());
 189         max = PFN_DOWN(memblock_end_of_DRAM());
 190
 191         /*
 192          * Sparsemem tries to allocate bootmem in memory_present(), so must be
 193          * done after the fixed reservations.
 194          */
 195         arm64_memory_present();
 196
 197         sparse_init();
 198         zone_sizes_init(min, max);
 199
 200         high_memory = __va((max << PAGE_SHIFT) - 1) + 1;
 201         max_pfn = max_low_pfn = max;
 202 }
 203
 204 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
 205 static inline void free_memmap(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
 206 {
 207         struct page *start_pg, *end_pg;
 208         unsigned long pg, pgend;
 209
 210         /*
 211          * Convert start_pfn/end_pfn to a struct page pointer.
 212          */
 213         start_pg = pfn_to_page(start_pfn - 1) + 1;
 214         end_pg = pfn_to_page(end_pfn - 1) + 1;
 215
 216         /*
 217          * Convert to physical addresses, and round start upwards and end
 218          * downwards.
 219          */
 220         pg = (unsigned long)PAGE_ALIGN(__pa(start_pg));
 221         pgend = (unsigned long)__pa(end_pg) & PAGE_MASK;
 222
 223         /*
 224          * If there are free pages between these, free the section of the
 225          * memmap array.
 226          */
 227         if (pg < pgend)
 228                 free_bootmem(pg, pgend - pg);
 229 }
 230
 231 /*
 232  * The mem_map array can get very big. Free the unused area of the memory map.
 233  */
 234 static void __init free_unused_memmap(void)
 235 {
 236         unsigned long start, prev_end = 0;
 237         struct memblock_region *reg;
 238
 239         for_each_memblock(memory, reg) {
 240                 start = __phys_to_pfn(reg->base);
 241
 242 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
 243                 /*
 244                  * Take care not to free memmap entries that don't exist due
 245                  * to SPARSEMEM sections which aren't present.
 246                  */
 247                 start = min(start, ALIGN(prev_end, PAGES_PER_SECTION));
 248 #endif
 249                 /*
 250                  * If we had a previous bank, and there is a space between the
 251                  * current bank and the previous, free it.
 252                  */
 253                 if (prev_end && prev_end < start)
 254                         free_memmap(prev_end, start);
 255
 256                 /*
 257                  * Align up here since the VM subsystem insists that the
 258                  * memmap entries are valid from the bank end aligned to
 259                  * MAX_ORDER_NR_PAGES.
 260                  */
 261                 prev_end = ALIGN(start + __phys_to_pfn(reg->size),
 262                                  MAX_ORDER_NR_PAGES);
 263         }
 264
 265 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
 266         if (!IS_ALIGNED(prev_end, PAGES_PER_SECTION))
 267                 free_memmap(prev_end, ALIGN(prev_end, PAGES_PER_SECTION));
 268 #endif
 269 }
 270 #endif  /* !CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP */
 271
 272 /*
 273  * mem_init() marks the free areas in the mem_map and tells us how much memory
 274  * is free.  This is done after various parts of the system have claimed their
 275  * memory after the kernel image.
 276  */
 277 void __init mem_init(void)
 278 {
 279         set_max_mapnr(pfn_to_page(max_pfn) - mem_map);
 280
 281 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
 282         free_unused_memmap();
 283 #endif
 284         /* this will put all unused low memory onto the freelists */
 285         free_all_bootmem();
 286
 287         mem_init_print_info(NULL);
 288
 289 #define MLK(b, t) b, t, ((t) - (b)) >> 10
 290 #define MLM(b, t) b, t, ((t) - (b)) >> 20
 291 #define MLG(b, t) b, t, ((t) - (b)) >> 30
 292 #define MLK_ROUNDUP(b, t) b, t, DIV_ROUND_UP(((t) - (b)), SZ_1K)
 293
 294         pr_notice("Virtual kernel memory layout:\n"
 295                   "    vmalloc : 0x%16lx - 0x%16lx   (%6ld GB)\n"
 296 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
 297                   "    vmemmap : 0x%16lx - 0x%16lx   (%6ld GB maximum)\n"
 298                   "              0x%16lx - 0x%16lx   (%6ld MB actual)\n"
 299 #endif
 300                   "    fixed   : 0x%16lx - 0x%16lx   (%6ld KB)\n"
 301                   "    PCI I/O : 0x%16lx - 0x%16lx   (%6ld MB)\n"
 302                   "    modules : 0x%16lx - 0x%16lx   (%6ld MB)\n"
 303                   "    memory  : 0x%16lx - 0x%16lx   (%6ld MB)\n"
 304                   "      .init : 0x%p" " - 0x%p" "   (%6ld KB)\n"
 305                   "      .text : 0x%p" " - 0x%p" "   (%6ld KB)\n"
 306                   "      .data : 0x%p" " - 0x%p" "   (%6ld KB)\n",
 307                   MLG(VMALLOC_START, VMALLOC_END),
 308 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
 309                   MLG((unsigned long)vmemmap,
 310                       (unsigned long)vmemmap + VMEMMAP_SIZE),
 311                   MLM((unsigned long)virt_to_page(PAGE_OFFSET),
 312                       (unsigned long)virt_to_page(high_memory)),
 313 #endif
 314                   MLK(FIXADDR_START, FIXADDR_TOP),
 315                   MLM(PCI_IO_START, PCI_IO_END),
 316                   MLM(MODULES_VADDR, MODULES_END),
 317                   MLM(PAGE_OFFSET, (unsigned long)high_memory),
 318                   MLK_ROUNDUP(__init_begin, __init_end),
 319                   MLK_ROUNDUP(_text, _etext),
 320                   MLK_ROUNDUP(_sdata, _edata));
 321
 322 #undef MLK
 323 #undef MLM
 324 #undef MLK_ROUNDUP
 325
 326         /*
 327          * Check boundaries twice: Some fundamental inconsistencies can be
 328          * detected at build time already.
 329          */
 330 #ifdef CONFIG_COMPAT
 331         BUILD_BUG_ON(TASK_SIZE_32                       > TASK_SIZE_64);
 332 #endif
 333         BUILD_BUG_ON(TASK_SIZE_64                       > MODULES_VADDR);
 334         BUG_ON(TASK_SIZE_64                             > MODULES_VADDR);
 335
 336         if (PAGE_SIZE >= 16384 && get_num_physpages() <= 128) {
 337                 extern int sysctl_overcommit_memory;
 338                 /*
 339                  * On a machine this small we won't get anywhere without
 340                  * overcommit, so turn it on by default.
 341                  */
 342                 sysctl_overcommit_memory = OVERCOMMIT_ALWAYS;
 343         }
 344 }
 345
 346 void free_initmem(void)
 347 {
 348         fixup_init();
 349         free_initmem_default(0);
 350         free_alternatives_memory();
 351 }
 352
 353 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
 354
 355 static int keep_initrd;
 356
 357 void free_initrd_mem(unsigned long start, unsigned long end)
 358 {
 359         if (!keep_initrd)
 360                 free_reserved_area((void *)start, (void *)end, 0, "initrd");
 361 }
 362
 363 static int __init keepinitrd_setup(char *__unused)
 364 {
 365         keep_initrd = 1;
 366         return 1;
 367 }
 368
 369 __setup("keepinitrd", keepinitrd_setup);
 370 #endif