arch/x86/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/kernel.h>
  12 #include <linux/types.h>
  13 #include <linux/init.h>
  14 #include <linux/bootmem.h>
  15 #include <linux/ioport.h>
  16 #include <linux/string.h>
  17 #include <linux/kexec.h>
  18 #include <linux/module.h>
  19 #include <linux/mm.h>
  20 #include <linux/pfn.h>
  21 #include <linux/suspend.h>
  22 #include <linux/firmware-map.h>
  23
  24 #include <asm/pgtable.h>
  25 #include <asm/page.h>
  26 #include <asm/e820.h>
  27 #include <asm/proto.h>
  28 #include <asm/setup.h>
  29 #include <asm/trampoline.h>
  30
  31 /*
  32  * The e820 map is the map that gets modified e.g. with command line parameters
  33  * and that is also registered with modifications in the kernel resource tree
  34  * with the iomem_resource as parent.
  35  *
  36  * The e820_saved is directly saved after the BIOS-provided memory map is
  37  * copied. It doesn't get modified afterwards. It's registered for the
  38  * /sys/firmware/memmap interface.
  39  *
  40  * That memory map is not modified and is used as base for kexec. The kexec'd
  41  * kernel should get the same memory map as the firmware provides. Then the
  42  * user can e.g. boot the original kernel with mem=1G while still booting the
  43  * next kernel with full memory.
  44  */
  45 struct e820map e820;
  46 struct e820map e820_saved;
  47
  48 /* For PCI or other memory-mapped resources */
  49 unsigned long pci_mem_start = 0xaeedbabe;
  50 #ifdef CONFIG_PCI
  51 EXPORT_SYMBOL(pci_mem_start);
  52 #endif
  53
  54 /*
  55  * This function checks if any part of the range <start,end> is mapped
  56  * with type.
  57  */
  58 int
  59 e820_any_mapped(u64 start, u64 end, unsigned type)
  60 {
  61         int i;
  62
  63         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
  64                 struct e820entry *ei = &e820.map[i];
  65
  66                 if (type && ei->type != type)
  67                         continue;
  68                 if (ei->addr >= end || ei->addr + ei->size <= start)
  69                         continue;
  70                 return 1;
  71         }
  72         return 0;
  73 }
  74 EXPORT_SYMBOL_GPL(e820_any_mapped);
  75
  76 /*
  77  * This function checks if the entire range <start,end> is mapped with type.
  78  *
  79  * Note: this function only works correct if the e820 table is sorted and
  80  * not-overlapping, which is the case
  81  */
  82 int __init e820_all_mapped(u64 start, u64 end, unsigned type)
  83 {
  84         int i;
  85
  86         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
  87                 struct e820entry *ei = &e820.map[i];
  88
  89                 if (type && ei->type != type)
  90                         continue;
  91                 /* is the region (part) in overlap with the current region ?*/
  92                 if (ei->addr >= end || ei->addr + ei->size <= start)
  93                         continue;
  94
  95                 /* if the region is at the beginning of <start,end> we move
  96                  * start to the end of the region since it's ok until there
  97                  */
  98                 if (ei->addr <= start)
  99                         start = ei->addr + ei->size;
 100                 /*
 101                  * if start is now at or beyond end, we're done, full
 102                  * coverage
 103                  */
 104                 if (start >= end)
 105                         return 1;
 106         }
 107         return 0;
 108 }
 109
 110 /*
 111  * Add a memory region to the kernel e820 map.
 112  */
 113 void __init e820_add_region(u64 start, u64 size, int type)
 114 {
 115         int x = e820.nr_map;
 116
 117         if (x == ARRAY_SIZE(e820.map)) {
 118                 printk(KERN_ERR "Ooops! Too many entries in the memory map!\n");
 119                 return;
 120         }
 121
 122         e820.map[x].addr = start;
 123         e820.map[x].size = size;
 124         e820.map[x].type = type;
 125         e820.nr_map++;
 126 }
 127
 128 void __init e820_print_map(char *who)
 129 {
 130         int i;
 131
 132         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
 133                 printk(KERN_INFO " %s: %016Lx - %016Lx ", who,
 134                        (unsigned long long) e820.map[i].addr,
 135                        (unsigned long long)
 136                        (e820.map[i].addr + e820.map[i].size));
 137                 switch (e820.map[i].type) {
 138                 case E820_RAM:
 139                 case E820_RESERVED_KERN:
 140                         printk(KERN_CONT "(usable)\n");
 141                         break;
 142                 case E820_RESERVED:
 143                         printk(KERN_CONT "(reserved)\n");
 144                         break;
 145                 case E820_ACPI:
 146                         printk(KERN_CONT "(ACPI data)\n");
 147                         break;
 148                 case E820_NVS:
 149                         printk(KERN_CONT "(ACPI NVS)\n");
 150                         break;
 151                 default:
 152                         printk(KERN_CONT "type %u\n", e820.map[i].type);
 153                         break;
 154                 }
 155         }
 156 }
 157
 158 /*
 159  * Sanitize the BIOS e820 map.
 160  *
 161  * Some e820 responses include overlapping entries. The following
 162  * replaces the original e820 map with a new one, removing overlaps,
 163  * and resolving conflicting memory types in favor of highest
 164  * numbered type.
 165  *
 166  * The input parameter biosmap points to an array of 'struct
 167  * e820entry' which on entry has elements in the range [0, *pnr_map)
 168  * valid, and which has space for up to max_nr_map entries.
 169  * On return, the resulting sanitized e820 map entries will be in
 170  * overwritten in the same location, starting at biosmap.
 171  *
 172  * The integer pointed to by pnr_map must be valid on entry (the
 173  * current number of valid entries located at biosmap) and will
 174  * be updated on return, with the new number of valid entries
 175  * (something no more than max_nr_map.)
 176  *
 177  * The return value from sanitize_e820_map() is zero if it
 178  * successfully 'sanitized' the map entries passed in, and is -1
 179  * if it did nothing, which can happen if either of (1) it was
 180  * only passed one map entry, or (2) any of the input map entries
 181  * were invalid (start + size < start, meaning that the size was
 182  * so big the described memory range wrapped around through zero.)
 183  *
 184  *      Visually we're performing the following
 185  *      (1,2,3,4 = memory types)...
 186  *
 187  *      Sample memory map (w/overlaps):
 188  *         ____22__________________
 189  *         ______________________4_
 190  *         ____1111________________
 191  *         _44_____________________
 192  *         11111111________________
 193  *         ____________________33__
 194  *         ___________44___________
 195  *         __________33333_________
 196  *         ______________22________
 197  *         ___________________2222_
 198  *         _________111111111______
 199  *         _____________________11_
 200  *         _________________4______
 201  *
 202  *      Sanitized equivalent (no overlap):
 203  *         1_______________________
 204  *         _44_____________________
 205  *         ___1____________________
 206  *         ____22__________________
 207  *         ______11________________
 208  *         _________1______________
 209  *         __________3_____________
 210  *         ___________44___________
 211  *         _____________33_________
 212  *         _______________2________
 213  *         ________________1_______
 214  *         _________________4______
 215  *         ___________________2____
 216  *         ____________________33__
 217  *         ______________________4_
 218  */
 219
 220 int __init sanitize_e820_map(struct e820entry *biosmap, int max_nr_map,
 221                                 int *pnr_map)
 222 {
 223         struct change_member {
 224                 struct e820entry *pbios; /* pointer to original bios entry */
 225                 unsigned long long addr; /* address for this change point */
 226         };
 227         static struct change_member change_point_list[2*E820_X_MAX] __initdata;
 228         static struct change_member *change_point[2*E820_X_MAX] __initdata;
 229         static struct e820entry *overlap_list[E820_X_MAX] __initdata;
 230         static struct e820entry new_bios[E820_X_MAX] __initdata;
 231         struct change_member *change_tmp;
 232         unsigned long current_type, last_type;
 233         unsigned long long last_addr;
 234         int chgidx, still_changing;
 235         int overlap_entries;
 236         int new_bios_entry;
 237         int old_nr, new_nr, chg_nr;
 238         int i;
 239
 240         /* if there's only one memory region, don't bother */
 241         if (*pnr_map < 2)
 242                 return -1;
 243
 244         old_nr = *pnr_map;
 245         BUG_ON(old_nr > max_nr_map);
 246
 247         /* bail out if we find any unreasonable addresses in bios map */
 248         for (i = 0; i < old_nr; i++)
 249                 if (biosmap[i].addr + biosmap[i].size < biosmap[i].addr)
 250                         return -1;
 251
 252         /* create pointers for initial change-point information (for sorting) */
 253         for (i = 0; i < 2 * old_nr; i++)
 254                 change_point[i] = &change_point_list[i];
 255
 256         /* record all known change-points (starting and ending addresses),
 257            omitting those that are for empty memory regions */
 258         chgidx = 0;
 259         for (i = 0; i < old_nr; i++)    {
 260                 if (biosmap[i].size != 0) {
 261                         change_point[chgidx]->addr = biosmap[i].addr;
 262                         change_point[chgidx++]->pbios = &biosmap[i];
 263                         change_point[chgidx]->addr = biosmap[i].addr +
 264                                 biosmap[i].size;
 265                         change_point[chgidx++]->pbios = &biosmap[i];
 266                 }
 267         }
 268         chg_nr = chgidx;
 269
 270         /* sort change-point list by memory addresses (low -> high) */
 271         still_changing = 1;
 272         while (still_changing)  {
 273                 still_changing = 0;
 274                 for (i = 1; i < chg_nr; i++)  {
 275                         unsigned long long curaddr, lastaddr;
 276                         unsigned long long curpbaddr, lastpbaddr;
 277
 278                         curaddr = change_point[i]->addr;
 279                         lastaddr = change_point[i - 1]->addr;
 280                         curpbaddr = change_point[i]->pbios->addr;
 281                         lastpbaddr = change_point[i - 1]->pbios->addr;
 282
 283                         /*
 284                          * swap entries, when:
 285                          *
 286                          * curaddr > lastaddr or
 287                          * curaddr == lastaddr and curaddr == curpbaddr and
 288                          * lastaddr != lastpbaddr
 289                          */
 290                         if (curaddr < lastaddr ||
 291                             (curaddr == lastaddr && curaddr == curpbaddr &&
 292                              lastaddr != lastpbaddr)) {
 293                                 change_tmp = change_point[i];
 294                                 change_point[i] = change_point[i-1];
 295                                 change_point[i-1] = change_tmp;
 296                                 still_changing = 1;
 297                         }
 298                 }
 299         }
 300
 301         /* create a new bios memory map, removing overlaps */
 302         overlap_entries = 0;     /* number of entries in the overlap table */
 303         new_bios_entry = 0;      /* index for creating new bios map entries */
 304         last_type = 0;           /* start with undefined memory type */
 305         last_addr = 0;           /* start with 0 as last starting address */
 306
 307         /* loop through change-points, determining affect on the new bios map */
 308         for (chgidx = 0; chgidx < chg_nr; chgidx++) {
 309                 /* keep track of all overlapping bios entries */
 310                 if (change_point[chgidx]->addr ==
 311                     change_point[chgidx]->pbios->addr) {
 312                         /*
 313                          * add map entry to overlap list (> 1 entry
 314                          * implies an overlap)
 315                          */
 316                         overlap_list[overlap_entries++] =
 317                                 change_point[chgidx]->pbios;
 318                 } else {
 319                         /*
 320                          * remove entry from list (order independent,
 321                          * so swap with last)
 322                          */
 323                         for (i = 0; i < overlap_entries; i++) {
 324                                 if (overlap_list[i] ==
 325                                     change_point[chgidx]->pbios)
 326                                         overlap_list[i] =
 327                                                 overlap_list[overlap_entries-1];
 328                         }
 329                         overlap_entries--;
 330                 }
 331                 /*
 332                  * if there are overlapping entries, decide which
 333                  * "type" to use (larger value takes precedence --
 334                  * 1=usable, 2,3,4,4+=unusable)
 335                  */
 336                 current_type = 0;
 337                 for (i = 0; i < overlap_entries; i++)
 338                         if (overlap_list[i]->type > current_type)
 339                                 current_type = overlap_list[i]->type;
 340                 /*
 341                  * continue building up new bios map based on this
 342                  * information
 343                  */
 344                 if (current_type != last_type)  {
 345                         if (last_type != 0)      {
 346                                 new_bios[new_bios_entry].size =
 347                                         change_point[chgidx]->addr - last_addr;
 348                                 /*
 349                                  * move forward only if the new size
 350                                  * was non-zero
 351                                  */
 352                                 if (new_bios[new_bios_entry].size != 0)
 353                                         /*
 354                                          * no more space left for new
 355                                          * bios entries ?
 356                                          */
 357                                         if (++new_bios_entry >= max_nr_map)
 358                                                 break;
 359                         }
 360                         if (current_type != 0)  {
 361                                 new_bios[new_bios_entry].addr =
 362                                         change_point[chgidx]->addr;
 363                                 new_bios[new_bios_entry].type = current_type;
 364                                 last_addr = change_point[chgidx]->addr;
 365                         }
 366                         last_type = current_type;
 367                 }
 368         }
 369         /* retain count for new bios entries */
 370         new_nr = new_bios_entry;
 371
 372         /* copy new bios mapping into original location */
 373         memcpy(biosmap, new_bios, new_nr * sizeof(struct e820entry));
 374         *pnr_map = new_nr;
 375
 376         return 0;
 377 }
 378
 379 static int __init __append_e820_map(struct e820entry *biosmap, int nr_map)
 380 {
 381         while (nr_map) {
 382                 u64 start = biosmap->addr;
 383                 u64 size = biosmap->size;
 384                 u64 end = start + size;
 385                 u32 type = biosmap->type;
 386
 387                 /* Overflow in 64 bits? Ignore the memory map. */
 388                 if (start > end)
 389                         return -1;
 390
 391                 e820_add_region(start, size, type);
 392
 393                 biosmap++;
 394                 nr_map--;
 395         }
 396         return 0;
 397 }
 398
 399 /*
 400  * Copy the BIOS e820 map into a safe place.
 401  *
 402  * Sanity-check it while we're at it..
 403  *
 404  * If we're lucky and live on a modern system, the setup code
 405  * will have given us a memory map that we can use to properly
 406  * set up memory.  If we aren't, we'll fake a memory map.
 407  */
 408 static int __init append_e820_map(struct e820entry *biosmap, int nr_map)
 409 {
 410         /* Only one memory region (or negative)? Ignore it */
 411         if (nr_map < 2)
 412                 return -1;
 413
 414         return __append_e820_map(biosmap, nr_map);
 415 }
 416
 417 static u64 __init e820_update_range_map(struct e820map *e820x, u64 start,
 418                                         u64 size, unsigned old_type,
 419                                         unsigned new_type)
 420 {
 421         int i;
 422         u64 real_updated_size = 0;
 423
 424         BUG_ON(old_type == new_type);
 425
 426         if (size > (ULLONG_MAX - start))
 427                 size = ULLONG_MAX - start;
 428
 429         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
 430                 struct e820entry *ei = &e820x->map[i];
 431                 u64 final_start, final_end;
 432                 if (ei->type != old_type)
 433                         continue;
 434                 /* totally covered? */
 435                 if (ei->addr >= start &&
 436                     (ei->addr + ei->size) <= (start + size)) {
 437                         ei->type = new_type;
 438                         real_updated_size += ei->size;
 439                         continue;
 440                 }
 441                 /* partially covered */
 442                 final_start = max(start, ei->addr);
 443                 final_end = min(start + size, ei->addr + ei->size);
 444                 if (final_start >= final_end)
 445                         continue;
 446                 e820_add_region(final_start, final_end - final_start,
 447                                          new_type);
 448                 real_updated_size += final_end - final_start;
 449
 450                 ei->size -= final_end - final_start;
 451                 if (ei->addr < final_start)
 452                         continue;
 453                 ei->addr = final_end;
 454         }
 455         return real_updated_size;
 456 }
 457
 458 u64 __init e820_update_range(u64 start, u64 size, unsigned old_type,
 459                              unsigned new_type)
 460 {
 461         return e820_update_range_map(&e820, start, size, old_type, new_type);
 462 }
 463
 464 static u64 __init e820_update_range_saved(u64 start, u64 size,
 465                                           unsigned old_type, unsigned new_type)
 466 {
 467         return e820_update_range_map(&e820_saved, start, size, old_type,
 468                                      new_type);
 469 }
 470
 471 /* make e820 not cover the range */
 472 u64 __init e820_remove_range(u64 start, u64 size, unsigned old_type,
 473                              int checktype)
 474 {
 475         int i;
 476         u64 real_removed_size = 0;
 477
 478         if (size > (ULLONG_MAX - start))
 479                 size = ULLONG_MAX - start;
 480
 481         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
 482                 struct e820entry *ei = &e820.map[i];
 483                 u64 final_start, final_end;
 484
 485                 if (checktype && ei->type != old_type)
 486                         continue;
 487                 /* totally covered? */
 488                 if (ei->addr >= start &&
 489                     (ei->addr + ei->size) <= (start + size)) {
 490                         real_removed_size += ei->size;
 491                         memset(ei, 0, sizeof(struct e820entry));
 492                         continue;
 493                 }
 494                 /* partially covered */
 495                 final_start = max(start, ei->addr);
 496                 final_end = min(start + size, ei->addr + ei->size);
 497                 if (final_start >= final_end)
 498                         continue;
 499                 real_removed_size += final_end - final_start;
 500
 501                 ei->size -= final_end - final_start;
 502                 if (ei->addr < final_start)
 503                         continue;
 504                 ei->addr = final_end;
 505         }
 506         return real_removed_size;
 507 }
 508
 509 void __init update_e820(void)
 510 {
 511         int nr_map;
 512
 513         nr_map = e820.nr_map;
 514         if (sanitize_e820_map(e820.map, ARRAY_SIZE(e820.map), &nr_map))
 515                 return;
 516         e820.nr_map = nr_map;
 517         printk(KERN_INFO "modified physical RAM map:\n");
 518         e820_print_map("modified");
 519 }
 520 static void __init update_e820_saved(void)
 521 {
 522         int nr_map;
 523
 524         nr_map = e820_saved.nr_map;
 525         if (sanitize_e820_map(e820_saved.map, ARRAY_SIZE(e820_saved.map), &nr_map))
 526                 return;
 527         e820_saved.nr_map = nr_map;
 528 }
 529 #define MAX_GAP_END 0x100000000ull
 530 /*
 531  * Search for a gap in the e820 memory space from start_addr to end_addr.
 532  */
 533 __init int e820_search_gap(unsigned long *gapstart, unsigned long *gapsize,
 534                 unsigned long start_addr, unsigned long long end_addr)
 535 {
 536         unsigned long long last;
 537         int i = e820.nr_map;
 538         int found = 0;
 539
 540         last = (end_addr && end_addr < MAX_GAP_END) ? end_addr : MAX_GAP_END;
 541
 542         while (--i >= 0) {
 543                 unsigned long long start = e820.map[i].addr;
 544                 unsigned long long end = start + e820.map[i].size;
 545
 546                 if (end < start_addr)
 547                         continue;
 548
 549                 /*
 550                  * Since "last" is at most 4GB, we know we'll
 551                  * fit in 32 bits if this condition is true
 552                  */
 553                 if (last > end) {
 554                         unsigned long gap = last - end;
 555
 556                         if (gap >= *gapsize) {
 557                                 *gapsize = gap;
 558                                 *gapstart = end;
 559                                 found = 1;
 560                         }
 561                 }
 562                 if (start < last)
 563                         last = start;
 564         }
 565         return found;
 566 }
 567
 568 /*
 569  * Search for the biggest gap in the low 32 bits of the e820
 570  * memory space.  We pass this space to PCI to assign MMIO resources
 571  * for hotplug or unconfigured devices in.
 572  * Hopefully the BIOS let enough space left.
 573  */
 574 __init void e820_setup_gap(void)
 575 {
 576         unsigned long gapstart, gapsize, round;
 577         int found;
 578
 579         gapstart = 0x10000000;
 580         gapsize = 0x400000;
 581         found  = e820_search_gap(&gapstart, &gapsize, 0, MAX_GAP_END);
 582
 583 #ifdef CONFIG_X86_64
 584         if (!found) {
 585                 gapstart = (max_pfn << PAGE_SHIFT) + 1024*1024;
 586                 printk(KERN_ERR "PCI: Warning: Cannot find a gap in the 32bit "
 587                        "address range\n"
 588                        KERN_ERR "PCI: Unassigned devices with 32bit resource "
 589                        "registers may break!\n");
 590         }
 591 #endif
 592
 593         /*
 594          * See how much we want to round up: start off with
 595          * rounding to the next 1MB area.
 596          */
 597         round = 0x100000;
 598         while ((gapsize >> 4) > round)
 599                 round += round;
 600         /* Fun with two's complement */
 601         pci_mem_start = (gapstart + round) & -round;
 602
 603         printk(KERN_INFO
 604                "Allocating PCI resources starting at %lx (gap: %lx:%lx)\n",
 605                pci_mem_start, gapstart, gapsize);
 606 }
 607
 608 /**
 609  * Because of the size limitation of struct boot_params, only first
 610  * 128 E820 memory entries are passed to kernel via
 611  * boot_params.e820_map, others are passed via SETUP_E820_EXT node of
 612  * linked list of struct setup_data, which is parsed here.
 613  */
 614 void __init parse_e820_ext(struct setup_data *sdata, unsigned long pa_data)
 615 {
 616         u32 map_len;
 617         int entries;
 618         struct e820entry *extmap;
 619
 620         entries = sdata->len / sizeof(struct e820entry);
 621         map_len = sdata->len + sizeof(struct setup_data);
 622         if (map_len > PAGE_SIZE)
 623                 sdata = early_ioremap(pa_data, map_len);
 624         extmap = (struct e820entry *)(sdata->data);
 625         __append_e820_map(extmap, entries);
 626         sanitize_e820_map(e820.map, ARRAY_SIZE(e820.map), &e820.nr_map);
 627         if (map_len > PAGE_SIZE)
 628                 early_iounmap(sdata, map_len);
 629         printk(KERN_INFO "extended physical RAM map:\n");
 630         e820_print_map("extended");
 631 }
 632
 633 #if defined(CONFIG_X86_64) || \
 634         (defined(CONFIG_X86_32) && defined(CONFIG_HIBERNATION))
 635 /**
 636  * Find the ranges of physical addresses that do not correspond to
 637  * e820 RAM areas and mark the corresponding pages as nosave for
 638  * hibernation (32 bit) or software suspend and suspend to RAM (64 bit).
 639  *
 640  * This function requires the e820 map to be sorted and without any
 641  * overlapping entries and assumes the first e820 area to be RAM.
 642  */
 643 void __init e820_mark_nosave_regions(unsigned long limit_pfn)
 644 {
 645         int i;
 646         unsigned long pfn;
 647
 648         pfn = PFN_DOWN(e820.map[0].addr + e820.map[0].size);
 649         for (i = 1; i < e820.nr_map; i++) {
 650                 struct e820entry *ei = &e820.map[i];
 651
 652                 if (pfn < PFN_UP(ei->addr))
 653                         register_nosave_region(pfn, PFN_UP(ei->addr));
 654
 655                 pfn = PFN_DOWN(ei->addr + ei->size);
 656                 if (ei->type != E820_RAM && ei->type != E820_RESERVED_KERN)
 657                         register_nosave_region(PFN_UP(ei->addr), pfn);
 658
 659                 if (pfn >= limit_pfn)
 660                         break;
 661         }
 662 }
 663 #endif
 664
 665 /*
 666  * Early reserved memory areas.
 667  */
 668 #define MAX_EARLY_RES 20
 669
 670 struct early_res {
 671         u64 start, end;
 672         char name[16];
 673         char overlap_ok;
 674 };
 675 static struct early_res early_res[MAX_EARLY_RES] __initdata = {
 676         { 0, PAGE_SIZE, "BIOS data page" },     /* BIOS data page */
 677 #if defined(CONFIG_X86_64) && defined(CONFIG_X86_TRAMPOLINE)
 678         { TRAMPOLINE_BASE, TRAMPOLINE_BASE + 2 * PAGE_SIZE, "TRAMPOLINE" },
 679 #endif
 680 #if defined(CONFIG_X86_32) && defined(CONFIG_SMP)
 681         /*
 682          * But first pinch a few for the stack/trampoline stuff
 683          * FIXME: Don't need the extra page at 4K, but need to fix
 684          * trampoline before removing it. (see the GDT stuff)
 685          */
 686         { PAGE_SIZE, PAGE_SIZE + PAGE_SIZE, "EX TRAMPOLINE" },
 687         /*
 688          * Has to be in very low memory so we can execute
 689          * real-mode AP code.
 690          */
 691         { TRAMPOLINE_BASE, TRAMPOLINE_BASE + PAGE_SIZE, "TRAMPOLINE" },
 692 #endif
 693         {}
 694 };
 695
 696 static int __init find_overlapped_early(u64 start, u64 end)
 697 {
 698         int i;
 699         struct early_res *r;
 700
 701         for (i = 0; i < MAX_EARLY_RES && early_res[i].end; i++) {
 702                 r = &early_res[i];
 703                 if (end > r->start && start < r->end)
 704                         break;
 705         }
 706
 707         return i;
 708 }
 709
 710 /*
 711  * Drop the i-th range from the early reservation map,
 712  * by copying any higher ranges down one over it, and
 713  * clearing what had been the last slot.
 714  */
 715 static void __init drop_range(int i)
 716 {
 717         int j;
 718
 719         for (j = i + 1; j < MAX_EARLY_RES && early_res[j].end; j++)
 720                 ;
 721
 722         memmove(&early_res[i], &early_res[i + 1],
 723                (j - 1 - i) * sizeof(struct early_res));
 724
 725         early_res[j - 1].end = 0;
 726 }
 727
 728 /*
 729  * Split any existing ranges that:
 730  *  1) are marked 'overlap_ok', and
 731  *  2) overlap with the stated range [start, end)
 732  * into whatever portion (if any) of the existing range is entirely
 733  * below or entirely above the stated range.  Drop the portion
 734  * of the existing range that overlaps with the stated range,
 735  * which will allow the caller of this routine to then add that
 736  * stated range without conflicting with any existing range.
 737  */
 738 static void __init drop_overlaps_that_are_ok(u64 start, u64 end)
 739 {
 740         int i;
 741         struct early_res *r;
 742         u64 lower_start, lower_end;
 743         u64 upper_start, upper_end;
 744         char name[16];
 745
 746         for (i = 0; i < MAX_EARLY_RES && early_res[i].end; i++) {
 747                 r = &early_res[i];
 748
 749                 /* Continue past non-overlapping ranges */
 750                 if (end <= r->start || start >= r->end)
 751                         continue;
 752
 753                 /*
 754                  * Leave non-ok overlaps as is; let caller
 755                  * panic "Overlapping early reservations"
 756                  * when it hits this overlap.
 757                  */
 758                 if (!r->overlap_ok)
 759                         return;
 760
 761                 /*
 762                  * We have an ok overlap.  We will drop it from the early
 763                  * reservation map, and add back in any non-overlapping
 764                  * portions (lower or upper) as separate, overlap_ok,
 765                  * non-overlapping ranges.
 766                  */
 767
 768                 /* 1. Note any non-overlapping (lower or upper) ranges. */
 769                 strncpy(name, r->name, sizeof(name) - 1);
 770
 771                 lower_start = lower_end = 0;
 772                 upper_start = upper_end = 0;
 773                 if (r->start < start) {
 774                         lower_start = r->start;
 775                         lower_end = start;
 776                 }
 777                 if (r->end > end) {
 778                         upper_start = end;
 779                         upper_end = r->end;
 780                 }
 781
 782                 /* 2. Drop the original ok overlapping range */
 783                 drop_range(i);
 784
 785                 i--;            /* resume for-loop on copied down entry */
 786
 787                 /* 3. Add back in any non-overlapping ranges. */
 788                 if (lower_end)
 789                         reserve_early_overlap_ok(lower_start, lower_end, name);
 790                 if (upper_end)
 791                         reserve_early_overlap_ok(upper_start, upper_end, name);
 792         }
 793 }
 794
 795 static void __init __reserve_early(u64 start, u64 end, char *name,
 796                                                 int overlap_ok)
 797 {
 798         int i;
 799         struct early_res *r;
 800
 801         i = find_overlapped_early(start, end);
 802         if (i >= MAX_EARLY_RES)
 803                 panic("Too many early reservations");
 804         r = &early_res[i];
 805         if (r->end)
 806                 panic("Overlapping early reservations "
 807                       "%llx-%llx %s to %llx-%llx %s\n",
 808                       start, end - 1, name?name:"", r->start,
 809                       r->end - 1, r->name);
 810         r->start = start;
 811         r->end = end;
 812         r->overlap_ok = overlap_ok;
 813         if (name)
 814                 strncpy(r->name, name, sizeof(r->name) - 1);
 815 }
 816
 817 /*
 818  * A few early reservtations come here.
 819  *
 820  * The 'overlap_ok' in the name of this routine does -not- mean it
 821  * is ok for these reservations to overlap an earlier reservation.
 822  * Rather it means that it is ok for subsequent reservations to
 823  * overlap this one.
 824  *
 825  * Use this entry point to reserve early ranges when you are doing
 826  * so out of "Paranoia", reserving perhaps more memory than you need,
 827  * just in case, and don't mind a subsequent overlapping reservation
 828  * that is known to be needed.
 829  *
 830  * The drop_overlaps_that_are_ok() call here isn't really needed.
 831  * It would be needed if we had two colliding 'overlap_ok'
 832  * reservations, so that the second such would not panic on the
 833  * overlap with the first.  We don't have any such as of this
 834  * writing, but might as well tolerate such if it happens in
 835  * the future.
 836  */
 837 void __init reserve_early_overlap_ok(u64 start, u64 end, char *name)
 838 {
 839         drop_overlaps_that_are_ok(start, end);
 840         __reserve_early(start, end, name, 1);
 841 }
 842
 843 /*
 844  * Most early reservations come here.
 845  *
 846  * We first have drop_overlaps_that_are_ok() drop any pre-existing
 847  * 'overlap_ok' ranges, so that we can then reserve this memory
 848  * range without risk of panic'ing on an overlapping overlap_ok
 849  * early reservation.
 850  */
 851 void __init reserve_early(u64 start, u64 end, char *name)
 852 {
 853         drop_overlaps_that_are_ok(start, end);
 854         __reserve_early(start, end, name, 0);
 855 }
 856
 857 void __init free_early(u64 start, u64 end)
 858 {
 859         struct early_res *r;
 860         int i;
 861
 862         i = find_overlapped_early(start, end);
 863         r = &early_res[i];
 864         if (i >= MAX_EARLY_RES || r->end != end || r->start != start)
 865                 panic("free_early on not reserved area: %llx-%llx!",
 866                          start, end - 1);
 867
 868         drop_range(i);
 869 }
 870
 871 void __init early_res_to_bootmem(u64 start, u64 end)
 872 {
 873         int i, count;
 874         u64 final_start, final_end;
 875
 876         count  = 0;
 877         for (i = 0; i < MAX_EARLY_RES && early_res[i].end; i++)
 878                 count++;
 879
 880         printk(KERN_INFO "(%d early reservations) ==> bootmem [%010llx - %010llx]\n",
 881                          count, start, end);
 882         for (i = 0; i < count; i++) {
 883                 struct early_res *r = &early_res[i];
 884                 printk(KERN_INFO "  #%d [%010llx - %010llx] %16s", i,
 885                         r->start, r->end, r->name);
 886                 final_start = max(start, r->start);
 887                 final_end = min(end, r->end);
 888                 if (final_start >= final_end) {
 889                         printk(KERN_CONT "\n");
 890                         continue;
 891                 }
 892                 printk(KERN_CONT " ==> [%010llx - %010llx]\n",
 893                         final_start, final_end);
 894                 reserve_bootmem_generic(final_start, final_end - final_start,
 895                                 BOOTMEM_DEFAULT);
 896         }
 897 }
 898
 899 /* Check for already reserved areas */
 900 static inline int __init bad_addr(u64 *addrp, u64 size, u64 align)
 901 {
 902         int i;
 903         u64 addr = *addrp;
 904         int changed = 0;
 905         struct early_res *r;
 906 again:
 907         i = find_overlapped_early(addr, addr + size);
 908         r = &early_res[i];
 909         if (i < MAX_EARLY_RES && r->end) {
 910                 *addrp = addr = round_up(r->end, align);
 911                 changed = 1;
 912                 goto again;
 913         }
 914         return changed;
 915 }
 916
 917 /* Check for already reserved areas */
 918 static inline int __init bad_addr_size(u64 *addrp, u64 *sizep, u64 align)
 919 {
 920         int i;
 921         u64 addr = *addrp, last;
 922         u64 size = *sizep;
 923         int changed = 0;
 924 again:
 925         last = addr + size;
 926         for (i = 0; i < MAX_EARLY_RES && early_res[i].end; i++) {
 927                 struct early_res *r = &early_res[i];
 928                 if (last > r->start && addr < r->start) {
 929                         size = r->start - addr;
 930                         changed = 1;
 931                         goto again;
 932                 }
 933                 if (last > r->end && addr < r->end) {
 934                         addr = round_up(r->end, align);
 935                         size = last - addr;
 936                         changed = 1;
 937                         goto again;
 938                 }
 939                 if (last <= r->end && addr >= r->start) {
 940                         (*sizep)++;
 941                         return 0;
 942                 }
 943         }
 944         if (changed) {
 945                 *addrp = addr;
 946                 *sizep = size;
 947         }
 948         return changed;
 949 }
 950
 951 /*
 952  * Find a free area with specified alignment in a specific range.
 953  */
 954 u64 __init find_e820_area(u64 start, u64 end, u64 size, u64 align)
 955 {
 956         int i;
 957
 958         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
 959                 struct e820entry *ei = &e820.map[i];
 960                 u64 addr, last;
 961                 u64 ei_last;
 962
 963                 if (ei->type != E820_RAM)
 964                         continue;
 965                 addr = round_up(ei->addr, align);
 966                 ei_last = ei->addr + ei->size;
 967                 if (addr < start)
 968                         addr = round_up(start, align);
 969                 if (addr >= ei_last)
 970                         continue;
 971                 while (bad_addr(&addr, size, align) && addr+size <= ei_last)
 972                         ;
 973                 last = addr + size;
 974                 if (last > ei_last)
 975                         continue;
 976                 if (last > end)
 977                         continue;
 978                 return addr;
 979         }
 980         return -1ULL;
 981 }
 982
 983 /*
 984  * Find next free range after *start
 985  */
 986 u64 __init find_e820_area_size(u64 start, u64 *sizep, u64 align)
 987 {
 988         int i;
 989
 990         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
 991                 struct e820entry *ei = &e820.map[i];
 992                 u64 addr, last;
 993                 u64 ei_last;
 994
 995                 if (ei->type != E820_RAM)
 996                         continue;
 997                 addr = round_up(ei->addr, align);
 998                 ei_last = ei->addr + ei->size;
 999                 if (addr < start)
1000                         addr = round_up(start, align);
1001                 if (addr >= ei_last)
1002                         continue;
1003                 *sizep = ei_last - addr;
1004                 while (bad_addr_size(&addr, sizep, align) &&
1005                         addr + *sizep <= ei_last)
1006                         ;
1007                 last = addr + *sizep;
1008                 if (last > ei_last)
1009                         continue;
1010                 return addr;
1011         }
1012         return -1UL;
1013
1014 }
1015
1016 /*
1017  * pre allocated 4k and reserved it in e820
1018  */
1019 u64 __init early_reserve_e820(u64 startt, u64 sizet, u64 align)
1020 {
1021         u64 size = 0;
1022         u64 addr;
1023         u64 start;
1024
1025         start = startt;
1026         while (size < sizet)
1027                 start = find_e820_area_size(start, &size, align);
1028
1029         if (size < sizet)
1030                 return 0;
1031
1032         addr = round_down(start + size - sizet, align);
1033         e820_update_range(addr, sizet, E820_RAM, E820_RESERVED);
1034         e820_update_range_saved(addr, sizet, E820_RAM, E820_RESERVED);
1035         printk(KERN_INFO "update e820 for early_reserve_e820\n");
1036         update_e820();
1037         update_e820_saved();
1038
1039         return addr;
1040 }
1041
1042 #ifdef CONFIG_X86_32
1043 # ifdef CONFIG_X86_PAE
1044 #  define MAX_ARCH_PFN          (1ULL<<(36-PAGE_SHIFT))
1045 # else
1046 #  define MAX_ARCH_PFN          (1ULL<<(32-PAGE_SHIFT))
1047 # endif
1048 #else /* CONFIG_X86_32 */
1049 # define MAX_ARCH_PFN MAXMEM>>PAGE_SHIFT
1050 #endif
1051
1052 /*
1053  * Find the highest page frame number we have available
1054  */
1055 static unsigned long __init e820_end_pfn(unsigned long limit_pfn, unsigned type)
1056 {
1057         int i;
1058         unsigned long last_pfn = 0;
1059         unsigned long max_arch_pfn = MAX_ARCH_PFN;
1060
1061         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
1062                 struct e820entry *ei = &e820.map[i];
1063                 unsigned long start_pfn;
1064                 unsigned long end_pfn;
1065
1066                 if (ei->type != type)
1067                         continue;
1068
1069                 start_pfn = ei->addr >> PAGE_SHIFT;
1070                 end_pfn = (ei->addr + ei->size) >> PAGE_SHIFT;
1071
1072                 if (start_pfn >= limit_pfn)
1073                         continue;
1074                 if (end_pfn > limit_pfn) {
1075                         last_pfn = limit_pfn;
1076                         break;
1077                 }
1078                 if (end_pfn > last_pfn)
1079                         last_pfn = end_pfn;
1080         }
1081
1082         if (last_pfn > max_arch_pfn)
1083                 last_pfn = max_arch_pfn;
1084
1085         printk(KERN_INFO "last_pfn = %#lx max_arch_pfn = %#lx\n",
1086                          last_pfn, max_arch_pfn);
1087         return last_pfn;
1088 }
1089 unsigned long __init e820_end_of_ram_pfn(void)
1090 {
1091         return e820_end_pfn(MAX_ARCH_PFN, E820_RAM);
1092 }
1093
1094 unsigned long __init e820_end_of_low_ram_pfn(void)
1095 {
1096         return e820_end_pfn(1UL<<(32 - PAGE_SHIFT), E820_RAM);
1097 }
1098 /*
1099  * Finds an active region in the address range from start_pfn to last_pfn and
1100  * returns its range in ei_startpfn and ei_endpfn for the e820 entry.
1101  */
1102 int __init e820_find_active_region(const struct e820entry *ei,
1103                                   unsigned long start_pfn,
1104                                   unsigned long last_pfn,
1105                                   unsigned long *ei_startpfn,
1106                                   unsigned long *ei_endpfn)
1107 {
1108         u64 align = PAGE_SIZE;
1109
1110         *ei_startpfn = round_up(ei->addr, align) >> PAGE_SHIFT;
1111         *ei_endpfn = round_down(ei->addr + ei->size, align) >> PAGE_SHIFT;
1112
1113         /* Skip map entries smaller than a page */
1114         if (*ei_startpfn >= *ei_endpfn)
1115                 return 0;
1116
1117         /* Skip if map is outside the node */
1118         if (ei->type != E820_RAM || *ei_endpfn <= start_pfn ||
1119                                     *ei_startpfn >= last_pfn)
1120                 return 0;
1121
1122         /* Check for overlaps */
1123         if (*ei_startpfn < start_pfn)
1124                 *ei_startpfn = start_pfn;
1125         if (*ei_endpfn > last_pfn)
1126                 *ei_endpfn = last_pfn;
1127
1128         return 1;
1129 }
1130
1131 /* Walk the e820 map and register active regions within a node */
1132 void __init e820_register_active_regions(int nid, unsigned long start_pfn,
1133                                          unsigned long last_pfn)
1134 {
1135         unsigned long ei_startpfn;
1136         unsigned long ei_endpfn;
1137         int i;
1138
1139         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++)
1140                 if (e820_find_active_region(&e820.map[i],
1141                                             start_pfn, last_pfn,
1142                                             &ei_startpfn, &ei_endpfn))
1143                         add_active_range(nid, ei_startpfn, ei_endpfn);
1144 }
1145
1146 /*
1147  * Find the hole size (in bytes) in the memory range.
1148  * @start: starting address of the memory range to scan
1149  * @end: ending address of the memory range to scan
1150  */
1151 u64 __init e820_hole_size(u64 start, u64 end)
1152 {
1153         unsigned long start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
1154         unsigned long last_pfn = end >> PAGE_SHIFT;
1155         unsigned long ei_startpfn, ei_endpfn, ram = 0;
1156         int i;
1157
1158         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
1159                 if (e820_find_active_region(&e820.map[i],
1160                                             start_pfn, last_pfn,
1161                                             &ei_startpfn, &ei_endpfn))
1162                         ram += ei_endpfn - ei_startpfn;
1163         }
1164         return end - start - ((u64)ram << PAGE_SHIFT);
1165 }
1166
1167 static void early_panic(char *msg)
1168 {
1169         early_printk(msg);
1170         panic(msg);
1171 }
1172
1173 static int userdef __initdata;
1174
1175 /* "mem=nopentium" disables the 4MB page tables. */
1176 static int __init parse_memopt(char *p)
1177 {
1178         u64 mem_size;
1179
1180         if (!p)
1181                 return -EINVAL;
1182
1183 #ifdef CONFIG_X86_32
1184         if (!strcmp(p, "nopentium")) {
1185                 setup_clear_cpu_cap(X86_FEATURE_PSE);
1186                 return 0;
1187         }
1188 #endif
1189
1190         userdef = 1;
1191         mem_size = memparse(p, &p);
1192         e820_remove_range(mem_size, ULLONG_MAX - mem_size, E820_RAM, 1);
1193
1194         return 0;
1195 }
1196 early_param("mem", parse_memopt);
1197
1198 static int __init parse_memmap_opt(char *p)
1199 {
1200         char *oldp;
1201         u64 start_at, mem_size;
1202
1203         if (!p)
1204                 return -EINVAL;
1205
1206         if (!strncmp(p, "exactmap", 8)) {
1207 #ifdef CONFIG_CRASH_DUMP
1208                 /*
1209                  * If we are doing a crash dump, we still need to know
1210                  * the real mem size before original memory map is
1211                  * reset.
1212                  */
1213                 saved_max_pfn = e820_end_of_ram_pfn();
1214 #endif
1215                 e820.nr_map = 0;
1216                 userdef = 1;
1217                 return 0;
1218         }
1219
1220         oldp = p;
1221         mem_size = memparse(p, &p);
1222         if (p == oldp)
1223                 return -EINVAL;
1224
1225         userdef = 1;
1226         if (*p == '@') {
1227                 start_at = memparse(p+1, &p);
1228                 e820_add_region(start_at, mem_size, E820_RAM);
1229         } else if (*p == '#') {
1230                 start_at = memparse(p+1, &p);
1231                 e820_add_region(start_at, mem_size, E820_ACPI);
1232         } else if (*p == '$') {
1233                 start_at = memparse(p+1, &p);
1234                 e820_add_region(start_at, mem_size, E820_RESERVED);
1235         } else
1236                 e820_remove_range(mem_size, ULLONG_MAX - mem_size, E820_RAM, 1);
1237
1238         return *p == '\0' ? 0 : -EINVAL;
1239 }
1240 early_param("memmap", parse_memmap_opt);
1241
1242 void __init finish_e820_parsing(void)
1243 {
1244         if (userdef) {
1245                 int nr = e820.nr_map;
1246
1247                 if (sanitize_e820_map(e820.map, ARRAY_SIZE(e820.map), &nr) < 0)
1248                         early_panic("Invalid user supplied memory map");
1249                 e820.nr_map = nr;
1250
1251                 printk(KERN_INFO "user-defined physical RAM map:\n");
1252                 e820_print_map("user");
1253         }
1254 }
1255
1256 static inline const char *e820_type_to_string(int e820_type)
1257 {
1258         switch (e820_type) {
1259         case E820_RESERVED_KERN:
1260         case E820_RAM:  return "System RAM";
1261         case E820_ACPI: return "ACPI Tables";
1262         case E820_NVS:  return "ACPI Non-volatile Storage";
1263         default:        return "reserved";
1264         }
1265 }
1266
1267 /*
1268  * Mark e820 reserved areas as busy for the resource manager.
1269  */
1270 void __init e820_reserve_resources(void)
1271 {
1272         int i;
1273         struct resource *res;
1274         u64 end;
1275
1276         res = alloc_bootmem_low(sizeof(struct resource) * e820.nr_map);
1277         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
1278                 end = e820.map[i].addr + e820.map[i].size - 1;
1279 #ifndef CONFIG_RESOURCES_64BIT
1280                 if (end > 0x100000000ULL) {
1281                         res++;
1282                         continue;
1283                 }
1284 #endif
1285                 res->name = e820_type_to_string(e820.map[i].type);
1286                 res->start = e820.map[i].addr;
1287                 res->end = end;
1288
1289                 res->flags = IORESOURCE_MEM | IORESOURCE_BUSY;
1290                 insert_resource(&iomem_resource, res);
1291                 res++;
1292         }
1293
1294         for (i = 0; i < e820_saved.nr_map; i++) {
1295                 struct e820entry *entry = &e820_saved.map[i];
1296                 firmware_map_add_early(entry->addr,
1297                         entry->addr + entry->size - 1,
1298                         e820_type_to_string(entry->type));
1299         }
1300 }
1301
1302 char *__init default_machine_specific_memory_setup(void)
1303 {
1304         char *who = "BIOS-e820";
1305         int new_nr;
1306         /*
1307          * Try to copy the BIOS-supplied E820-map.
1308          *
1309          * Otherwise fake a memory map; one section from 0k->640k,
1310          * the next section from 1mb->appropriate_mem_k
1311          */
1312         new_nr = boot_params.e820_entries;
1313         sanitize_e820_map(boot_params.e820_map,
1314                         ARRAY_SIZE(boot_params.e820_map),
1315                         &new_nr);
1316         boot_params.e820_entries = new_nr;
1317         if (append_e820_map(boot_params.e820_map, boot_params.e820_entries)
1318           < 0) {
1319                 u64 mem_size;
1320
1321                 /* compare results from other methods and take the greater */
1322                 if (boot_params.alt_mem_k
1323                     < boot_params.screen_info.ext_mem_k) {
1324                         mem_size = boot_params.screen_info.ext_mem_k;
1325                         who = "BIOS-88";
1326                 } else {
1327                         mem_size = boot_params.alt_mem_k;
1328                         who = "BIOS-e801";
1329                 }
1330
1331                 e820.nr_map = 0;
1332                 e820_add_region(0, LOWMEMSIZE(), E820_RAM);
1333                 e820_add_region(HIGH_MEMORY, mem_size << 10, E820_RAM);
1334         }
1335
1336         /* In case someone cares... */
1337         return who;
1338 }
1339
1340 char *__init __attribute__((weak)) machine_specific_memory_setup(void)
1341 {
1342         if (x86_quirks->arch_memory_setup) {
1343                 char *who = x86_quirks->arch_memory_setup();
1344
1345                 if (who)
1346                         return who;
1347         }
1348         return default_machine_specific_memory_setup();
1349 }
1350
1351 /* Overridden in paravirt.c if CONFIG_PARAVIRT */
1352 char * __init __attribute__((weak)) memory_setup(void)
1353 {
1354         return machine_specific_memory_setup();
1355 }
1356
1357 void __init setup_memory_map(void)
1358 {
1359         char *who;
1360
1361         who = memory_setup();
1362         memcpy(&e820_saved, &e820, sizeof(struct e820map));
1363         printk(KERN_INFO "BIOS-provided physical RAM map:\n");
1364         e820_print_map(who);
1365 }