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/boot.h>
  39 #include <asm/fixmap.h>
  40 #include <asm/kasan.h>
  41 #include <asm/kernel-pgtable.h>
  42 #include <asm/memory.h>
  43 #include <asm/sections.h>
  44 #include <asm/setup.h>
  45 #include <asm/sizes.h>
  46 #include <asm/tlb.h>
  47 #include <asm/alternative.h>
  48
  49 #include "mm.h"
  50
  51 /*
  52  * We need to be able to catch inadvertent references to memstart_addr
  53  * that occur (potentially in generic code) before arm64_memblock_init()
  54  * executes, which assigns it its actual value. So use a default value
  55  * that cannot be mistaken for a real physical address.
  56  */
  57 s64 memstart_addr __read_mostly = -1;
  58 phys_addr_t arm64_dma_phys_limit __read_mostly;
  59
  60 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
  61 static int __init early_initrd(char *p)
  62 {
  63         unsigned long start, size;
  64         char *endp;
  65
  66         start = memparse(p, &endp);
  67         if (*endp == ',') {
  68                 size = memparse(endp + 1, NULL);
  69
  70                 initrd_start = start;
  71                 initrd_end = start + size;
  72         }
  73         return 0;
  74 }
  75 early_param("initrd", early_initrd);
  76 #endif
  77
  78 /*
  79  * Return the maximum physical address for ZONE_DMA (DMA_BIT_MASK(32)). It
  80  * currently assumes that for memory starting above 4G, 32-bit devices will
  81  * use a DMA offset.
  82  */
  83 static phys_addr_t __init max_zone_dma_phys(void)
  84 {
  85         phys_addr_t offset = memblock_start_of_DRAM() & GENMASK_ULL(63, 32);
  86         return min(offset + (1ULL << 32), memblock_end_of_DRAM());
  87 }
  88
  89 static void __init zone_sizes_init(unsigned long min, unsigned long max)
  90 {
  91         struct memblock_region *reg;
  92         unsigned long zone_size[MAX_NR_ZONES], zhole_size[MAX_NR_ZONES];
  93         unsigned long max_dma = min;
  94
  95         memset(zone_size, 0, sizeof(zone_size));
  96
  97         /* 4GB maximum for 32-bit only capable devices */
  98 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
  99         max_dma = PFN_DOWN(arm64_dma_phys_limit);
 100         zone_size[ZONE_DMA] = max_dma - min;
 101 #endif
 102         zone_size[ZONE_NORMAL] = max - max_dma;
 103
 104         memcpy(zhole_size, zone_size, sizeof(zhole_size));
 105
 106         for_each_memblock(memory, reg) {
 107                 unsigned long start = memblock_region_memory_base_pfn(reg);
 108                 unsigned long end = memblock_region_memory_end_pfn(reg);
 109
 110                 if (start >= max)
 111                         continue;
 112
 113 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
 114                 if (start < max_dma) {
 115                         unsigned long dma_end = min(end, max_dma);
 116                         zhole_size[ZONE_DMA] -= dma_end - start;
 117                 }
 118 #endif
 119                 if (end > max_dma) {
 120                         unsigned long normal_end = min(end, max);
 121                         unsigned long normal_start = max(start, max_dma);
 122                         zhole_size[ZONE_NORMAL] -= normal_end - normal_start;
 123                 }
 124         }
 125
 126         free_area_init_node(0, zone_size, min, zhole_size);
 127 }
 128
 129 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_PFN_VALID
 130 #define PFN_MASK ((1UL << (64 - PAGE_SHIFT)) - 1)
 131
 132 int pfn_valid(unsigned long pfn)
 133 {
 134         return (pfn & PFN_MASK) == pfn && memblock_is_memory(pfn << PAGE_SHIFT);
 135 }
 136 EXPORT_SYMBOL(pfn_valid);
 137 #endif
 138
 139 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
 140 static void __init arm64_memory_present(void)
 141 {
 142 }
 143 #else
 144 static void __init arm64_memory_present(void)
 145 {
 146         struct memblock_region *reg;
 147
 148         for_each_memblock(memory, reg)
 149                 memory_present(0, memblock_region_memory_base_pfn(reg),
 150                                memblock_region_memory_end_pfn(reg));
 151 }
 152 #endif
 153
 154 static phys_addr_t memory_limit = (phys_addr_t)ULLONG_MAX;
 155
 156 /*
 157  * Limit the memory size that was specified via FDT.
 158  */
 159 static int __init early_mem(char *p)
 160 {
 161         if (!p)
 162                 return 1;
 163
 164         memory_limit = memparse(p, &p) & PAGE_MASK;
 165         pr_notice("Memory limited to %lldMB\n", memory_limit >> 20);
 166
 167         return 0;
 168 }
 169 early_param("mem", early_mem);
 170
 171 void __init arm64_memblock_init(void)
 172 {
 173         const s64 linear_region_size = -(s64)PAGE_OFFSET;
 174
 175         /*
 176          * Ensure that the linear region takes up exactly half of the kernel
 177          * virtual address space. This way, we can distinguish a linear address
 178          * from a kernel/module/vmalloc address by testing a single bit.
 179          */
 180         BUILD_BUG_ON(linear_region_size != BIT(VA_BITS - 1));
 181
 182         /*
 183          * Select a suitable value for the base of physical memory.
 184          */
 185         memstart_addr = round_down(memblock_start_of_DRAM(),
 186                                    ARM64_MEMSTART_ALIGN);
 187
 188         /*
 189          * Remove the memory that we will not be able to cover with the
 190          * linear mapping. Take care not to clip the kernel which may be
 191          * high in memory.
 192          */
 193         memblock_remove(max_t(u64, memstart_addr + linear_region_size, __pa(_end)),
 194                         ULLONG_MAX);
 195         if (memblock_end_of_DRAM() > linear_region_size)
 196                 memblock_remove(0, memblock_end_of_DRAM() - linear_region_size);
 197
 198         /*
 199          * Apply the memory limit if it was set. Since the kernel may be loaded
 200          * high up in memory, add back the kernel region that must be accessible
 201          * via the linear mapping.
 202          */
 203         if (memory_limit != (phys_addr_t)ULLONG_MAX) {
 204                 memblock_enforce_memory_limit(memory_limit);
 205                 memblock_add(__pa(_text), (u64)(_end - _text));
 206         }
 207
 208         if (IS_ENABLED(CONFIG_RANDOMIZE_BASE)) {
 209                 extern u16 memstart_offset_seed;
 210                 u64 range = linear_region_size -
 211                             (memblock_end_of_DRAM() - memblock_start_of_DRAM());
 212
 213                 /*
 214                  * If the size of the linear region exceeds, by a sufficient
 215                  * margin, the size of the region that the available physical
 216                  * memory spans, randomize the linear region as well.
 217                  */
 218                 if (memstart_offset_seed > 0 && range >= ARM64_MEMSTART_ALIGN) {
 219                         range = range / ARM64_MEMSTART_ALIGN + 1;
 220                         memstart_addr -= ARM64_MEMSTART_ALIGN *
 221                                          ((range * memstart_offset_seed) >> 16);
 222                 }
 223         }
 224
 225         /*
 226          * Register the kernel text, kernel data, initrd, and initial
 227          * pagetables with memblock.
 228          */
 229         memblock_reserve(__pa(_text), _end - _text);
 230 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
 231         if (initrd_start) {
 232                 memblock_reserve(initrd_start, initrd_end - initrd_start);
 233
 234                 /* the generic initrd code expects virtual addresses */
 235                 initrd_start = __phys_to_virt(initrd_start);
 236                 initrd_end = __phys_to_virt(initrd_end);
 237         }
 238 #endif
 239
 240         early_init_fdt_scan_reserved_mem();
 241
 242         /* 4GB maximum for 32-bit only capable devices */
 243         if (IS_ENABLED(CONFIG_ZONE_DMA))
 244                 arm64_dma_phys_limit = max_zone_dma_phys();
 245         else
 246                 arm64_dma_phys_limit = PHYS_MASK + 1;
 247         dma_contiguous_reserve(arm64_dma_phys_limit);
 248
 249         memblock_allow_resize();
 250         memblock_dump_all();
 251 }
 252
 253 void __init bootmem_init(void)
 254 {
 255         unsigned long min, max;
 256
 257         min = PFN_UP(memblock_start_of_DRAM());
 258         max = PFN_DOWN(memblock_end_of_DRAM());
 259
 260         early_memtest(min << PAGE_SHIFT, max << PAGE_SHIFT);
 261
 262         /*
 263          * Sparsemem tries to allocate bootmem in memory_present(), so must be
 264          * done after the fixed reservations.
 265          */
 266         arm64_memory_present();
 267
 268         sparse_init();
 269         zone_sizes_init(min, max);
 270
 271         high_memory = __va((max << PAGE_SHIFT) - 1) + 1;
 272         max_pfn = max_low_pfn = max;
 273 }
 274
 275 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
 276 static inline void free_memmap(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
 277 {
 278         struct page *start_pg, *end_pg;
 279         unsigned long pg, pgend;
 280
 281         /*
 282          * Convert start_pfn/end_pfn to a struct page pointer.
 283          */
 284         start_pg = pfn_to_page(start_pfn - 1) + 1;
 285         end_pg = pfn_to_page(end_pfn - 1) + 1;
 286
 287         /*
 288          * Convert to physical addresses, and round start upwards and end
 289          * downwards.
 290          */
 291         pg = (unsigned long)PAGE_ALIGN(__pa(start_pg));
 292         pgend = (unsigned long)__pa(end_pg) & PAGE_MASK;
 293
 294         /*
 295          * If there are free pages between these, free the section of the
 296          * memmap array.
 297          */
 298         if (pg < pgend)
 299                 free_bootmem(pg, pgend - pg);
 300 }
 301
 302 /*
 303  * The mem_map array can get very big. Free the unused area of the memory map.
 304  */
 305 static void __init free_unused_memmap(void)
 306 {
 307         unsigned long start, prev_end = 0;
 308         struct memblock_region *reg;
 309
 310         for_each_memblock(memory, reg) {
 311                 start = __phys_to_pfn(reg->base);
 312
 313 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
 314                 /*
 315                  * Take care not to free memmap entries that don't exist due
 316                  * to SPARSEMEM sections which aren't present.
 317                  */
 318                 start = min(start, ALIGN(prev_end, PAGES_PER_SECTION));
 319 #endif
 320                 /*
 321                  * If we had a previous bank, and there is a space between the
 322                  * current bank and the previous, free it.
 323                  */
 324                 if (prev_end && prev_end < start)
 325                         free_memmap(prev_end, start);
 326
 327                 /*
 328                  * Align up here since the VM subsystem insists that the
 329                  * memmap entries are valid from the bank end aligned to
 330                  * MAX_ORDER_NR_PAGES.
 331                  */
 332                 prev_end = ALIGN(__phys_to_pfn(reg->base + reg->size),
 333                                  MAX_ORDER_NR_PAGES);
 334         }
 335
 336 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
 337         if (!IS_ALIGNED(prev_end, PAGES_PER_SECTION))
 338                 free_memmap(prev_end, ALIGN(prev_end, PAGES_PER_SECTION));
 339 #endif
 340 }
 341 #endif  /* !CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP */
 342
 343 /*
 344  * mem_init() marks the free areas in the mem_map and tells us how much memory
 345  * is free.  This is done after various parts of the system have claimed their
 346  * memory after the kernel image.
 347  */
 348 void __init mem_init(void)
 349 {
 350         swiotlb_init(1);
 351
 352         set_max_mapnr(pfn_to_page(max_pfn) - mem_map);
 353
 354 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
 355         free_unused_memmap();
 356 #endif
 357         /* this will put all unused low memory onto the freelists */
 358         free_all_bootmem();
 359
 360         mem_init_print_info(NULL);
 361
 362 #define MLK(b, t) b, t, ((t) - (b)) >> 10
 363 #define MLM(b, t) b, t, ((t) - (b)) >> 20
 364 #define MLG(b, t) b, t, ((t) - (b)) >> 30
 365 #define MLK_ROUNDUP(b, t) b, t, DIV_ROUND_UP(((t) - (b)), SZ_1K)
 366
 367         pr_notice("Virtual kernel memory layout:\n"
 368 #ifdef CONFIG_KASAN
 369                   "    kasan   : 0x%16lx - 0x%16lx   (%6ld GB)\n"
 370 #endif
 371                   "    modules : 0x%16lx - 0x%16lx   (%6ld MB)\n"
 372                   "    vmalloc : 0x%16lx - 0x%16lx   (%6ld GB)\n"
 373                   "      .init : 0x%p" " - 0x%p" "   (%6ld KB)\n"
 374                   "      .text : 0x%p" " - 0x%p" "   (%6ld KB)\n"
 375                   "      .data : 0x%p" " - 0x%p" "   (%6ld KB)\n"
 376 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
 377                   "    vmemmap : 0x%16lx - 0x%16lx   (%6ld GB maximum)\n"
 378                   "              0x%16lx - 0x%16lx   (%6ld MB actual)\n"
 379 #endif
 380                   "    fixed   : 0x%16lx - 0x%16lx   (%6ld KB)\n"
 381                   "    PCI I/O : 0x%16lx - 0x%16lx   (%6ld MB)\n"
 382                   "    memory  : 0x%16lx - 0x%16lx   (%6ld MB)\n",
 383 #ifdef CONFIG_KASAN
 384                   MLG(KASAN_SHADOW_START, KASAN_SHADOW_END),
 385 #endif
 386                   MLM(MODULES_VADDR, MODULES_END),
 387                   MLG(VMALLOC_START, VMALLOC_END),
 388                   MLK_ROUNDUP(__init_begin, __init_end),
 389                   MLK_ROUNDUP(_text, _etext),
 390                   MLK_ROUNDUP(_sdata, _edata),
 391 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
 392                   MLG(VMEMMAP_START,
 393                       VMEMMAP_START + VMEMMAP_SIZE),
 394                   MLM((unsigned long)phys_to_page(memblock_start_of_DRAM()),
 395                       (unsigned long)virt_to_page(high_memory)),
 396 #endif
 397                   MLK(FIXADDR_START, FIXADDR_TOP),
 398                   MLM(PCI_IO_START, PCI_IO_END),
 399                   MLM(__phys_to_virt(memblock_start_of_DRAM()),
 400                       (unsigned long)high_memory));
 401
 402 #undef MLK
 403 #undef MLM
 404 #undef MLK_ROUNDUP
 405
 406         /*
 407          * Check boundaries twice: Some fundamental inconsistencies can be
 408          * detected at build time already.
 409          */
 410 #ifdef CONFIG_COMPAT
 411         BUILD_BUG_ON(TASK_SIZE_32                       > TASK_SIZE_64);
 412 #endif
 413         BUILD_BUG_ON(TASK_SIZE_64                       > MODULES_VADDR);
 414         BUG_ON(TASK_SIZE_64                             > MODULES_VADDR);
 415
 416         if (PAGE_SIZE >= 16384 && get_num_physpages() <= 128) {
 417                 extern int sysctl_overcommit_memory;
 418                 /*
 419                  * On a machine this small we won't get anywhere without
 420                  * overcommit, so turn it on by default.
 421                  */
 422                 sysctl_overcommit_memory = OVERCOMMIT_ALWAYS;
 423         }
 424 }
 425
 426 void free_initmem(void)
 427 {
 428         free_initmem_default(0);
 429         fixup_init();
 430 }
 431
 432 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
 433
 434 static int keep_initrd __initdata;
 435
 436 void __init free_initrd_mem(unsigned long start, unsigned long end)
 437 {
 438         if (!keep_initrd)
 439                 free_reserved_area((void *)start, (void *)end, 0, "initrd");
 440 }
 441
 442 static int __init keepinitrd_setup(char *__unused)
 443 {
 444         keep_initrd = 1;
 445         return 1;
 446 }
 447
 448 __setup("keepinitrd", keepinitrd_setup);
 449 #endif
 450
 451 /*
 452  * Dump out memory limit information on panic.
 453  */
 454 static int dump_mem_limit(struct notifier_block *self, unsigned long v, void *p)
 455 {
 456         if (memory_limit != (phys_addr_t)ULLONG_MAX) {
 457                 pr_emerg("Memory Limit: %llu MB\n", memory_limit >> 20);
 458         } else {
 459                 pr_emerg("Memory Limit: none\n");
 460         }
 461         return 0;
 462 }
 463
 464 static struct notifier_block mem_limit_notifier = {
 465         .notifier_call = dump_mem_limit,
 466 };
 467
 468 static int __init register_mem_limit_dumper(void)
 469 {
 470         atomic_notifier_chain_register(&panic_notifier_list,
 471                                        &mem_limit_notifier);
 472         return 0;
 473 }
 474 __initcall(register_mem_limit_dumper);