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 #include <linux/swiotlb.h>
  37
  38 #include <asm/fixmap.h>
  39 #include <asm/kasan.h>
  40 #include <asm/memory.h>
  41 #include <asm/sections.h>
  42 #include <asm/setup.h>
  43 #include <asm/sizes.h>
  44 #include <asm/tlb.h>
  45 #include <asm/alternative.h>
  46
  47 #include "mm.h"
  48
  49 phys_addr_t memstart_addr __read_mostly = 0;
  50 phys_addr_t arm64_dma_phys_limit __read_mostly;
  51
  52 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
  53 static int __init early_initrd(char *p)
  54 {
  55         unsigned long start, size;
  56         char *endp;
  57
  58         start = memparse(p, &endp);
  59         if (*endp == ',') {
  60                 size = memparse(endp + 1, NULL);
  61
  62                 initrd_start = start;
  63                 initrd_end = start + size;
  64         }
  65         return 0;
  66 }
  67 early_param("initrd", early_initrd);
  68 #endif
  69
  70 /*
  71  * Return the maximum physical address for ZONE_DMA (DMA_BIT_MASK(32)). It
  72  * currently assumes that for memory starting above 4G, 32-bit devices will
  73  * use a DMA offset.
  74  */
  75 static phys_addr_t __init max_zone_dma_phys(void)
  76 {
  77         phys_addr_t offset = memblock_start_of_DRAM() & GENMASK_ULL(63, 32);
  78         return min(offset + (1ULL << 32), memblock_end_of_DRAM());
  79 }
  80
  81 static void __init zone_sizes_init(unsigned long min, unsigned long max)
  82 {
  83         struct memblock_region *reg;
  84         unsigned long zone_size[MAX_NR_ZONES], zhole_size[MAX_NR_ZONES];
  85         unsigned long max_dma = min;
  86
  87         memset(zone_size, 0, sizeof(zone_size));
  88
  89         /* 4GB maximum for 32-bit only capable devices */
  90 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
  91         max_dma = PFN_DOWN(arm64_dma_phys_limit);
  92         zone_size[ZONE_DMA] = max_dma - min;
  93 #endif
  94         zone_size[ZONE_NORMAL] = max - max_dma;
  95
  96         memcpy(zhole_size, zone_size, sizeof(zhole_size));
  97
  98         for_each_memblock(memory, reg) {
  99                 unsigned long start = memblock_region_memory_base_pfn(reg);
 100                 unsigned long end = memblock_region_memory_end_pfn(reg);
 101
 102                 if (start >= max)
 103                         continue;
 104
 105 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
 106                 if (start < max_dma) {
 107                         unsigned long dma_end = min(end, max_dma);
 108                         zhole_size[ZONE_DMA] -= dma_end - start;
 109                 }
 110 #endif
 111                 if (end > max_dma) {
 112                         unsigned long normal_end = min(end, max);
 113                         unsigned long normal_start = max(start, max_dma);
 114                         zhole_size[ZONE_NORMAL] -= normal_end - normal_start;
 115                 }
 116         }
 117
 118         free_area_init_node(0, zone_size, min, zhole_size);
 119 }
 120
 121 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_PFN_VALID
 122 int pfn_valid(unsigned long pfn)
 123 {
 124         return memblock_is_memory(pfn << PAGE_SHIFT);
 125 }
 126 EXPORT_SYMBOL(pfn_valid);
 127 #endif
 128
 129 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
 130 static void __init arm64_memory_present(void)
 131 {
 132 }
 133 #else
 134 static void __init arm64_memory_present(void)
 135 {
 136         struct memblock_region *reg;
 137
 138         for_each_memblock(memory, reg)
 139                 memory_present(0, memblock_region_memory_base_pfn(reg),
 140                                memblock_region_memory_end_pfn(reg));
 141 }
 142 #endif
 143
 144 static phys_addr_t memory_limit = (phys_addr_t)ULLONG_MAX;
 145
 146 /*
 147  * Limit the memory size that was specified via FDT.
 148  */
 149 static int __init early_mem(char *p)
 150 {
 151         if (!p)
 152                 return 1;
 153
 154         memory_limit = memparse(p, &p) & PAGE_MASK;
 155         pr_notice("Memory limited to %lldMB\n", memory_limit >> 20);
 156
 157         return 0;
 158 }
 159 early_param("mem", early_mem);
 160
 161 void __init arm64_memblock_init(void)
 162 {
 163         memblock_enforce_memory_limit(memory_limit);
 164
 165         /*
 166          * Register the kernel text, kernel data, initrd, and initial
 167          * pagetables with memblock.
 168          */
 169         memblock_reserve(__pa(_text), _end - _text);
 170 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
 171         if (initrd_start) {
 172                 memblock_reserve(initrd_start, initrd_end - initrd_start);
 173
 174                 /* the generic initrd code expects virtual addresses */
 175                 initrd_start = __phys_to_virt(initrd_start);
 176                 initrd_end = __phys_to_virt(initrd_end);
 177         }
 178 #endif
 179
 180         early_init_fdt_scan_reserved_mem();
 181
 182         /* 4GB maximum for 32-bit only capable devices */
 183         if (IS_ENABLED(CONFIG_ZONE_DMA))
 184                 arm64_dma_phys_limit = max_zone_dma_phys();
 185         else
 186                 arm64_dma_phys_limit = PHYS_MASK + 1;
 187         dma_contiguous_reserve(arm64_dma_phys_limit);
 188
 189         memblock_allow_resize();
 190         memblock_dump_all();
 191 }
 192
 193 void __init bootmem_init(void)
 194 {
 195         unsigned long min, max;
 196
 197         min = PFN_UP(memblock_start_of_DRAM());
 198         max = PFN_DOWN(memblock_end_of_DRAM());
 199
 200         early_memtest(min << PAGE_SHIFT, max << PAGE_SHIFT);
 201
 202         /*
 203          * Sparsemem tries to allocate bootmem in memory_present(), so must be
 204          * done after the fixed reservations.
 205          */
 206         arm64_memory_present();
 207
 208         sparse_init();
 209         zone_sizes_init(min, max);
 210
 211         high_memory = __va((max << PAGE_SHIFT) - 1) + 1;
 212         max_pfn = max_low_pfn = max;
 213 }
 214
 215 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
 216 static inline void free_memmap(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
 217 {
 218         struct page *start_pg, *end_pg;
 219         unsigned long pg, pgend;
 220
 221         /*
 222          * Convert start_pfn/end_pfn to a struct page pointer.
 223          */
 224         start_pg = pfn_to_page(start_pfn - 1) + 1;
 225         end_pg = pfn_to_page(end_pfn - 1) + 1;
 226
 227         /*
 228          * Convert to physical addresses, and round start upwards and end
 229          * downwards.
 230          */
 231         pg = (unsigned long)PAGE_ALIGN(__pa(start_pg));
 232         pgend = (unsigned long)__pa(end_pg) & PAGE_MASK;
 233
 234         /*
 235          * If there are free pages between these, free the section of the
 236          * memmap array.
 237          */
 238         if (pg < pgend)
 239                 free_bootmem(pg, pgend - pg);
 240 }
 241
 242 /*
 243  * The mem_map array can get very big. Free the unused area of the memory map.
 244  */
 245 static void __init free_unused_memmap(void)
 246 {
 247         unsigned long start, prev_end = 0;
 248         struct memblock_region *reg;
 249
 250         for_each_memblock(memory, reg) {
 251                 start = __phys_to_pfn(reg->base);
 252
 253 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
 254                 /*
 255                  * Take care not to free memmap entries that don't exist due
 256                  * to SPARSEMEM sections which aren't present.
 257                  */
 258                 start = min(start, ALIGN(prev_end, PAGES_PER_SECTION));
 259 #endif
 260                 /*
 261                  * If we had a previous bank, and there is a space between the
 262                  * current bank and the previous, free it.
 263                  */
 264                 if (prev_end && prev_end < start)
 265                         free_memmap(prev_end, start);
 266
 267                 /*
 268                  * Align up here since the VM subsystem insists that the
 269                  * memmap entries are valid from the bank end aligned to
 270                  * MAX_ORDER_NR_PAGES.
 271                  */
 272                 prev_end = ALIGN(__phys_to_pfn(reg->base + reg->size),
 273                                  MAX_ORDER_NR_PAGES);
 274         }
 275
 276 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
 277         if (!IS_ALIGNED(prev_end, PAGES_PER_SECTION))
 278                 free_memmap(prev_end, ALIGN(prev_end, PAGES_PER_SECTION));
 279 #endif
 280 }
 281 #endif  /* !CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP */
 282
 283 /*
 284  * mem_init() marks the free areas in the mem_map and tells us how much memory
 285  * is free.  This is done after various parts of the system have claimed their
 286  * memory after the kernel image.
 287  */
 288 void __init mem_init(void)
 289 {
 290         swiotlb_init(1);
 291
 292         set_max_mapnr(pfn_to_page(max_pfn) - mem_map);
 293
 294 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
 295         free_unused_memmap();
 296 #endif
 297         /* this will put all unused low memory onto the freelists */
 298         free_all_bootmem();
 299
 300         mem_init_print_info(NULL);
 301
 302 #define MLK(b, t) b, t, ((t) - (b)) >> 10
 303 #define MLM(b, t) b, t, ((t) - (b)) >> 20
 304 #define MLG(b, t) b, t, ((t) - (b)) >> 30
 305 #define MLK_ROUNDUP(b, t) b, t, DIV_ROUND_UP(((t) - (b)), SZ_1K)
 306
 307         pr_notice("Virtual kernel memory layout:\n"
 308 #ifdef CONFIG_KASAN
 309                   "    kasan   : 0x%16lx - 0x%16lx   (%6ld GB)\n"
 310 #endif
 311                   "    modules : 0x%16lx - 0x%16lx   (%6ld MB)\n"
 312                   "    vmalloc : 0x%16lx - 0x%16lx   (%6ld GB)\n"
 313                   "      .init : 0x%p" " - 0x%p" "   (%6ld KB)\n"
 314                   "      .text : 0x%p" " - 0x%p" "   (%6ld KB)\n"
 315                   "      .data : 0x%p" " - 0x%p" "   (%6ld KB)\n"
 316 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
 317                   "    vmemmap : 0x%16lx - 0x%16lx   (%6ld GB maximum)\n"
 318                   "              0x%16lx - 0x%16lx   (%6ld MB actual)\n"
 319 #endif
 320                   "    fixed   : 0x%16lx - 0x%16lx   (%6ld KB)\n"
 321                   "    PCI I/O : 0x%16lx - 0x%16lx   (%6ld MB)\n"
 322                   "    memory  : 0x%16lx - 0x%16lx   (%6ld MB)\n",
 323 #ifdef CONFIG_KASAN
 324                   MLG(KASAN_SHADOW_START, KASAN_SHADOW_END),
 325 #endif
 326                   MLM(MODULES_VADDR, MODULES_END),
 327                   MLG(VMALLOC_START, VMALLOC_END),
 328                   MLK_ROUNDUP(__init_begin, __init_end),
 329                   MLK_ROUNDUP(_text, _etext),
 330                   MLK_ROUNDUP(_sdata, _edata),
 331 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
 332                   MLG(VMEMMAP_START,
 333                       VMEMMAP_START + VMEMMAP_SIZE),
 334                   MLM((unsigned long)virt_to_page(PAGE_OFFSET),
 335                       (unsigned long)virt_to_page(high_memory)),
 336 #endif
 337                   MLK(FIXADDR_START, FIXADDR_TOP),
 338                   MLM(PCI_IO_START, PCI_IO_END),
 339                   MLM(PAGE_OFFSET, (unsigned long)high_memory));
 340
 341 #undef MLK
 342 #undef MLM
 343 #undef MLK_ROUNDUP
 344
 345         /*
 346          * Check boundaries twice: Some fundamental inconsistencies can be
 347          * detected at build time already.
 348          */
 349 #ifdef CONFIG_COMPAT
 350         BUILD_BUG_ON(TASK_SIZE_32                       > TASK_SIZE_64);
 351 #endif
 352         BUILD_BUG_ON(TASK_SIZE_64                       > MODULES_VADDR);
 353         BUG_ON(TASK_SIZE_64                             > MODULES_VADDR);
 354
 355         if (PAGE_SIZE >= 16384 && get_num_physpages() <= 128) {
 356                 extern int sysctl_overcommit_memory;
 357                 /*
 358                  * On a machine this small we won't get anywhere without
 359                  * overcommit, so turn it on by default.
 360                  */
 361                 sysctl_overcommit_memory = OVERCOMMIT_ALWAYS;
 362         }
 363 }
 364
 365 void free_initmem(void)
 366 {
 367         free_initmem_default(0);
 368         fixup_init();
 369 }
 370
 371 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
 372
 373 static int keep_initrd __initdata;
 374
 375 void __init free_initrd_mem(unsigned long start, unsigned long end)
 376 {
 377         if (!keep_initrd)
 378                 free_reserved_area((void *)start, (void *)end, 0, "initrd");
 379 }
 380
 381 static int __init keepinitrd_setup(char *__unused)
 382 {
 383         keep_initrd = 1;
 384         return 1;
 385 }
 386
 387 __setup("keepinitrd", keepinitrd_setup);
 388 #endif