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
  36 #include <asm/prom.h>
  37 #include <asm/sections.h>
  38 #include <asm/setup.h>
  39 #include <asm/sizes.h>
  40 #include <asm/tlb.h>
  41
  42 #include "mm.h"
  43
  44 static unsigned long phys_initrd_start __initdata = 0;
  45 static unsigned long phys_initrd_size __initdata = 0;
  46
  47 phys_addr_t memstart_addr __read_mostly = 0;
  48
  49 void __init early_init_dt_setup_initrd_arch(u64 start, u64 end)
  50 {
  51         phys_initrd_start = start;
  52         phys_initrd_size = end - start;
  53 }
  54
  55 static int __init early_initrd(char *p)
  56 {
  57         unsigned long start, size;
  58         char *endp;
  59
  60         start = memparse(p, &endp);
  61         if (*endp == ',') {
  62                 size = memparse(endp + 1, NULL);
  63
  64                 phys_initrd_start = start;
  65                 phys_initrd_size = size;
  66         }
  67         return 0;
  68 }
  69 early_param("initrd", early_initrd);
  70
  71 /*
  72  * Return the maximum physical address for ZONE_DMA (DMA_BIT_MASK(32)). It
  73  * currently assumes that for memory starting above 4G, 32-bit devices will
  74  * use a DMA offset.
  75  */
  76 static phys_addr_t max_zone_dma_phys(void)
  77 {
  78         phys_addr_t offset = memblock_start_of_DRAM() & GENMASK_ULL(63, 32);
  79         return min(offset + (1ULL << 32), memblock_end_of_DRAM());
  80 }
  81
  82 static void __init zone_sizes_init(unsigned long min, unsigned long max)
  83 {
  84         struct memblock_region *reg;
  85         unsigned long zone_size[MAX_NR_ZONES], zhole_size[MAX_NR_ZONES];
  86         unsigned long max_dma = min;
  87
  88         memset(zone_size, 0, sizeof(zone_size));
  89
  90         /* 4GB maximum for 32-bit only capable devices */
  91         if (IS_ENABLED(CONFIG_ZONE_DMA)) {
  92                 max_dma = PFN_DOWN(max_zone_dma_phys());
  93                 zone_size[ZONE_DMA] = max_dma - min;
  94         }
  95         zone_size[ZONE_NORMAL] = max - max_dma;
  96
  97         memcpy(zhole_size, zone_size, sizeof(zhole_size));
  98
  99         for_each_memblock(memory, reg) {
 100                 unsigned long start = memblock_region_memory_base_pfn(reg);
 101                 unsigned long end = memblock_region_memory_end_pfn(reg);
 102
 103                 if (start >= max)
 104                         continue;
 105
 106                 if (IS_ENABLED(CONFIG_ZONE_DMA) && start < max_dma) {
 107                         unsigned long dma_end = min(end, max_dma);
 108                         zhole_size[ZONE_DMA] -= dma_end - start;
 109                 }
 110
 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 arm64_memory_present(void)
 131 {
 132 }
 133 #else
 134 static void 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 void __init arm64_memblock_init(void)
 145 {
 146         u64 *reserve_map, base, size;
 147         phys_addr_t dma_phys_limit = 0;
 148
 149         /*
 150          * Register the kernel text, kernel data, initrd, and initial
 151          * pagetables with memblock.
 152          */
 153         memblock_reserve(__pa(_text), _end - _text);
 154 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
 155         if (phys_initrd_size) {
 156                 memblock_reserve(phys_initrd_start, phys_initrd_size);
 157
 158                 /* Now convert initrd to virtual addresses */
 159                 initrd_start = __phys_to_virt(phys_initrd_start);
 160                 initrd_end = initrd_start + phys_initrd_size;
 161         }
 162 #endif
 163
 164         /* Reserve the dtb region */
 165         memblock_reserve(virt_to_phys(initial_boot_params),
 166                          be32_to_cpu(initial_boot_params->totalsize));
 167
 168         /*
 169          * Process the reserve map.  This will probably overlap the initrd
 170          * and dtb locations which are already reserved, but overlapping
 171          * doesn't hurt anything
 172          */
 173         reserve_map = ((void*)initial_boot_params) +
 174                         be32_to_cpu(initial_boot_params->off_mem_rsvmap);
 175         while (1) {
 176                 base = be64_to_cpup(reserve_map++);
 177                 size = be64_to_cpup(reserve_map++);
 178                 if (!size)
 179                         break;
 180                 memblock_reserve(base, size);
 181         }
 182
 183         early_init_fdt_scan_reserved_mem();
 184
 185         /* 4GB maximum for 32-bit only capable devices */
 186         if (IS_ENABLED(CONFIG_ZONE_DMA))
 187                 dma_phys_limit = max_zone_dma_phys();
 188         dma_contiguous_reserve(dma_phys_limit);
 189
 190         memblock_allow_resize();
 191         memblock_dump_all();
 192 }
 193
 194 void __init bootmem_init(void)
 195 {
 196         unsigned long min, max;
 197
 198         min = PFN_UP(memblock_start_of_DRAM());
 199         max = PFN_DOWN(memblock_end_of_DRAM());
 200
 201         /*
 202          * Sparsemem tries to allocate bootmem in memory_present(), so must be
 203          * done after the fixed reservations.
 204          */
 205         arm64_memory_present();
 206
 207         sparse_init();
 208         zone_sizes_init(min, max);
 209
 210         high_memory = __va((max << PAGE_SHIFT) - 1) + 1;
 211         max_pfn = max_low_pfn = max;
 212 }
 213
 214 /*
 215  * Poison init memory with an undefined instruction (0x0).
 216  */
 217 static inline void poison_init_mem(void *s, size_t count)
 218 {
 219         memset(s, 0, count);
 220 }
 221
 222 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
 223 static inline void free_memmap(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
 224 {
 225         struct page *start_pg, *end_pg;
 226         unsigned long pg, pgend;
 227
 228         /*
 229          * Convert start_pfn/end_pfn to a struct page pointer.
 230          */
 231         start_pg = pfn_to_page(start_pfn - 1) + 1;
 232         end_pg = pfn_to_page(end_pfn - 1) + 1;
 233
 234         /*
 235          * Convert to physical addresses, and round start upwards and end
 236          * downwards.
 237          */
 238         pg = (unsigned long)PAGE_ALIGN(__pa(start_pg));
 239         pgend = (unsigned long)__pa(end_pg) & PAGE_MASK;
 240
 241         /*
 242          * If there are free pages between these, free the section of the
 243          * memmap array.
 244          */
 245         if (pg < pgend)
 246                 free_bootmem(pg, pgend - pg);
 247 }
 248
 249 /*
 250  * The mem_map array can get very big. Free the unused area of the memory map.
 251  */
 252 static void __init free_unused_memmap(void)
 253 {
 254         unsigned long start, prev_end = 0;
 255         struct memblock_region *reg;
 256
 257         for_each_memblock(memory, reg) {
 258                 start = __phys_to_pfn(reg->base);
 259
 260 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
 261                 /*
 262                  * Take care not to free memmap entries that don't exist due
 263                  * to SPARSEMEM sections which aren't present.
 264                  */
 265                 start = min(start, ALIGN(prev_end, PAGES_PER_SECTION));
 266 #endif
 267                 /*
 268                  * If we had a previous bank, and there is a space between the
 269                  * current bank and the previous, free it.
 270                  */
 271                 if (prev_end && prev_end < start)
 272                         free_memmap(prev_end, start);
 273
 274                 /*
 275                  * Align up here since the VM subsystem insists that the
 276                  * memmap entries are valid from the bank end aligned to
 277                  * MAX_ORDER_NR_PAGES.
 278                  */
 279                 prev_end = ALIGN(start + __phys_to_pfn(reg->size),
 280                                  MAX_ORDER_NR_PAGES);
 281         }
 282
 283 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
 284         if (!IS_ALIGNED(prev_end, PAGES_PER_SECTION))
 285                 free_memmap(prev_end, ALIGN(prev_end, PAGES_PER_SECTION));
 286 #endif
 287 }
 288 #endif  /* !CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP */
 289
 290 /*
 291  * mem_init() marks the free areas in the mem_map and tells us how much memory
 292  * is free.  This is done after various parts of the system have claimed their
 293  * memory after the kernel image.
 294  */
 295 void __init mem_init(void)
 296 {
 297         unsigned long reserved_pages, free_pages;
 298         struct memblock_region *reg;
 299
 300         max_mapnr   = pfn_to_page(max_pfn + PHYS_PFN_OFFSET) - mem_map;
 301
 302 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
 303         /* this will put all unused low memory onto the freelists */
 304         free_unused_memmap();
 305 #endif
 306
 307         totalram_pages += free_all_bootmem();
 308
 309         reserved_pages = free_pages = 0;
 310
 311         for_each_memblock(memory, reg) {
 312                 unsigned int pfn1, pfn2;
 313                 struct page *page, *end;
 314
 315                 pfn1 = __phys_to_pfn(reg->base);
 316                 pfn2 = pfn1 + __phys_to_pfn(reg->size);
 317
 318                 page = pfn_to_page(pfn1);
 319                 end  = pfn_to_page(pfn2 - 1) + 1;
 320
 321                 do {
 322                         if (PageReserved(page))
 323                                 reserved_pages++;
 324                         else if (!page_count(page))
 325                                 free_pages++;
 326                         page++;
 327                 } while (page < end);
 328         }
 329
 330         /*
 331          * Since our memory may not be contiguous, calculate the real number
 332          * of pages we have in this system.
 333          */
 334         pr_info("Memory:");
 335         num_physpages = 0;
 336         for_each_memblock(memory, reg) {
 337                 unsigned long pages = memblock_region_memory_end_pfn(reg) -
 338                         memblock_region_memory_base_pfn(reg);
 339                 num_physpages += pages;
 340                 printk(" %ldMB", pages >> (20 - PAGE_SHIFT));
 341         }
 342         printk(" = %luMB total\n", num_physpages >> (20 - PAGE_SHIFT));
 343
 344         pr_notice("Memory: %luk/%luk available, %luk reserved\n",
 345                   nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10),
 346                   free_pages << (PAGE_SHIFT-10),
 347                   reserved_pages << (PAGE_SHIFT-10));
 348
 349 #define MLK(b, t) b, t, ((t) - (b)) >> 10
 350 #define MLM(b, t) b, t, ((t) - (b)) >> 20
 351 #define MLK_ROUNDUP(b, t) b, t, DIV_ROUND_UP(((t) - (b)), SZ_1K)
 352
 353         pr_notice("Virtual kernel memory layout:\n"
 354                   "    vmalloc : 0x%16lx - 0x%16lx   (%6ld MB)\n"
 355 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
 356                   "    vmemmap : 0x%16lx - 0x%16lx   (%6ld MB)\n"
 357 #endif
 358                   "    modules : 0x%16lx - 0x%16lx   (%6ld MB)\n"
 359                   "    memory  : 0x%16lx - 0x%16lx   (%6ld MB)\n"
 360                   "      .init : 0x%p" " - 0x%p" "   (%6ld kB)\n"
 361                   "      .text : 0x%p" " - 0x%p" "   (%6ld kB)\n"
 362                   "      .data : 0x%p" " - 0x%p" "   (%6ld kB)\n",
 363                   MLM(VMALLOC_START, VMALLOC_END),
 364 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
 365                   MLM((unsigned long)virt_to_page(PAGE_OFFSET),
 366                       (unsigned long)virt_to_page(high_memory)),
 367 #endif
 368                   MLM(MODULES_VADDR, MODULES_END),
 369                   MLM(PAGE_OFFSET, (unsigned long)high_memory),
 370
 371                   MLK_ROUNDUP(__init_begin, __init_end),
 372                   MLK_ROUNDUP(_text, _etext),
 373                   MLK_ROUNDUP(_sdata, _edata));
 374
 375 #undef MLK
 376 #undef MLM
 377 #undef MLK_ROUNDUP
 378
 379         /*
 380          * Check boundaries twice: Some fundamental inconsistencies can be
 381          * detected at build time already.
 382          */
 383 #ifdef CONFIG_COMPAT
 384         BUILD_BUG_ON(TASK_SIZE_32                       > TASK_SIZE_64);
 385 #endif
 386         BUILD_BUG_ON(TASK_SIZE_64                       > MODULES_VADDR);
 387         BUG_ON(TASK_SIZE_64                             > MODULES_VADDR);
 388
 389         if (PAGE_SIZE >= 16384 && num_physpages <= 128) {
 390                 extern int sysctl_overcommit_memory;
 391                 /*
 392                  * On a machine this small we won't get anywhere without
 393                  * overcommit, so turn it on by default.
 394                  */
 395                 sysctl_overcommit_memory = OVERCOMMIT_ALWAYS;
 396         }
 397 }
 398
 399 void free_initmem(void)
 400 {
 401         poison_init_mem(__init_begin, __init_end - __init_begin);
 402         free_initmem_default(0);
 403 }
 404
 405 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
 406
 407 static int keep_initrd;
 408
 409 void free_initrd_mem(unsigned long start, unsigned long end)
 410 {
 411         if (!keep_initrd) {
 412                 poison_init_mem((void *)start, PAGE_ALIGN(end) - start);
 413                 free_reserved_area(start, end, 0, "initrd");
 414         }
 415 }
 416
 417 static int __init keepinitrd_setup(char *__unused)
 418 {
 419         keep_initrd = 1;
 420         return 1;
 421 }
 422
 423 __setup("keepinitrd", keepinitrd_setup);
 424 #endif