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 static void __init zone_sizes_init(unsigned long min, unsigned long max)
  72 {
  73         struct memblock_region *reg;
  74         unsigned long zone_size[MAX_NR_ZONES], zhole_size[MAX_NR_ZONES];
  75         unsigned long max_dma = min;
  76
  77         memset(zone_size, 0, sizeof(zone_size));
  78
  79         /* 4GB maximum for 32-bit only capable devices */
  80         if (IS_ENABLED(CONFIG_ZONE_DMA)) {
  81                 unsigned long max_dma_phys =
  82                         (unsigned long)dma_to_phys(NULL, DMA_BIT_MASK(32) + 1);
  83                 max_dma = max(min, min(max, max_dma_phys >> PAGE_SHIFT));
  84                 zone_size[ZONE_DMA] = max_dma - min;
  85         }
  86         zone_size[ZONE_NORMAL] = max - max_dma;
  87
  88         memcpy(zhole_size, zone_size, sizeof(zhole_size));
  89
  90         for_each_memblock(memory, reg) {
  91                 unsigned long start = memblock_region_memory_base_pfn(reg);
  92                 unsigned long end = memblock_region_memory_end_pfn(reg);
  93
  94                 if (start >= max)
  95                         continue;
  96
  97                 if (IS_ENABLED(CONFIG_ZONE_DMA) && start < max_dma) {
  98                         unsigned long dma_end = min(end, max_dma);
  99                         zhole_size[ZONE_DMA] -= dma_end - start;
 100                 }
 101
 102                 if (end > max_dma) {
 103                         unsigned long normal_end = min(end, max);
 104                         unsigned long normal_start = max(start, max_dma);
 105                         zhole_size[ZONE_NORMAL] -= normal_end - normal_start;
 106                 }
 107         }
 108
 109         free_area_init_node(0, zone_size, min, zhole_size);
 110 }
 111
 112 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_PFN_VALID
 113 int pfn_valid(unsigned long pfn)
 114 {
 115         return memblock_is_memory(pfn << PAGE_SHIFT);
 116 }
 117 EXPORT_SYMBOL(pfn_valid);
 118 #endif
 119
 120 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
 121 static void arm64_memory_present(void)
 122 {
 123 }
 124 #else
 125 static void arm64_memory_present(void)
 126 {
 127         struct memblock_region *reg;
 128
 129         for_each_memblock(memory, reg)
 130                 memory_present(0, memblock_region_memory_base_pfn(reg),
 131                                memblock_region_memory_end_pfn(reg));
 132 }
 133 #endif
 134
 135 void __init arm64_memblock_init(void)
 136 {
 137         u64 *reserve_map, base, size;
 138
 139         /*
 140          * Register the kernel text, kernel data, initrd, and initial
 141          * pagetables with memblock.
 142          */
 143         memblock_reserve(__pa(_text), _end - _text);
 144 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
 145         if (phys_initrd_size) {
 146                 memblock_reserve(phys_initrd_start, phys_initrd_size);
 147
 148                 /* Now convert initrd to virtual addresses */
 149                 initrd_start = __phys_to_virt(phys_initrd_start);
 150                 initrd_end = initrd_start + phys_initrd_size;
 151         }
 152 #endif
 153
 154         /* Reserve the dtb region */
 155         memblock_reserve(virt_to_phys(initial_boot_params),
 156                          be32_to_cpu(initial_boot_params->totalsize));
 157
 158         /*
 159          * Process the reserve map.  This will probably overlap the initrd
 160          * and dtb locations which are already reserved, but overlapping
 161          * doesn't hurt anything
 162          */
 163         reserve_map = ((void*)initial_boot_params) +
 164                         be32_to_cpu(initial_boot_params->off_mem_rsvmap);
 165         while (1) {
 166                 base = be64_to_cpup(reserve_map++);
 167                 size = be64_to_cpup(reserve_map++);
 168                 if (!size)
 169                         break;
 170                 memblock_reserve(base, size);
 171         }
 172
 173         dma_contiguous_reserve(0);
 174
 175         memblock_allow_resize();
 176         memblock_dump_all();
 177 }
 178
 179 void __init bootmem_init(void)
 180 {
 181         unsigned long min, max;
 182
 183         min = PFN_UP(memblock_start_of_DRAM());
 184         max = PFN_DOWN(memblock_end_of_DRAM());
 185
 186         /*
 187          * Sparsemem tries to allocate bootmem in memory_present(), so must be
 188          * done after the fixed reservations.
 189          */
 190         arm64_memory_present();
 191
 192         sparse_init();
 193         zone_sizes_init(min, max);
 194
 195         high_memory = __va((max << PAGE_SHIFT) - 1) + 1;
 196         max_pfn = max_low_pfn = max;
 197 }
 198
 199 /*
 200  * Poison init memory with an undefined instruction (0x0).
 201  */
 202 static inline void poison_init_mem(void *s, size_t count)
 203 {
 204         memset(s, 0, count);
 205 }
 206
 207 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
 208 static inline void free_memmap(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
 209 {
 210         struct page *start_pg, *end_pg;
 211         unsigned long pg, pgend;
 212
 213         /*
 214          * Convert start_pfn/end_pfn to a struct page pointer.
 215          */
 216         start_pg = pfn_to_page(start_pfn - 1) + 1;
 217         end_pg = pfn_to_page(end_pfn - 1) + 1;
 218
 219         /*
 220          * Convert to physical addresses, and round start upwards and end
 221          * downwards.
 222          */
 223         pg = (unsigned long)PAGE_ALIGN(__pa(start_pg));
 224         pgend = (unsigned long)__pa(end_pg) & PAGE_MASK;
 225
 226         /*
 227          * If there are free pages between these, free the section of the
 228          * memmap array.
 229          */
 230         if (pg < pgend)
 231                 free_bootmem(pg, pgend - pg);
 232 }
 233
 234 /*
 235  * The mem_map array can get very big. Free the unused area of the memory map.
 236  */
 237 static void __init free_unused_memmap(void)
 238 {
 239         unsigned long start, prev_end = 0;
 240         struct memblock_region *reg;
 241
 242         for_each_memblock(memory, reg) {
 243                 start = __phys_to_pfn(reg->base);
 244
 245 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
 246                 /*
 247                  * Take care not to free memmap entries that don't exist due
 248                  * to SPARSEMEM sections which aren't present.
 249                  */
 250                 start = min(start, ALIGN(prev_end, PAGES_PER_SECTION));
 251 #endif
 252                 /*
 253                  * If we had a previous bank, and there is a space between the
 254                  * current bank and the previous, free it.
 255                  */
 256                 if (prev_end && prev_end < start)
 257                         free_memmap(prev_end, start);
 258
 259                 /*
 260                  * Align up here since the VM subsystem insists that the
 261                  * memmap entries are valid from the bank end aligned to
 262                  * MAX_ORDER_NR_PAGES.
 263                  */
 264                 prev_end = ALIGN(start + __phys_to_pfn(reg->size),
 265                                  MAX_ORDER_NR_PAGES);
 266         }
 267
 268 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
 269         if (!IS_ALIGNED(prev_end, PAGES_PER_SECTION))
 270                 free_memmap(prev_end, ALIGN(prev_end, PAGES_PER_SECTION));
 271 #endif
 272 }
 273 #endif  /* !CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP */
 274
 275 /*
 276  * mem_init() marks the free areas in the mem_map and tells us how much memory
 277  * is free.  This is done after various parts of the system have claimed their
 278  * memory after the kernel image.
 279  */
 280 void __init mem_init(void)
 281 {
 282         unsigned long reserved_pages, free_pages;
 283         struct memblock_region *reg;
 284
 285         max_mapnr   = pfn_to_page(max_pfn + PHYS_PFN_OFFSET) - mem_map;
 286
 287 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
 288         /* this will put all unused low memory onto the freelists */
 289         free_unused_memmap();
 290 #endif
 291
 292         totalram_pages += free_all_bootmem();
 293
 294         reserved_pages = free_pages = 0;
 295
 296         for_each_memblock(memory, reg) {
 297                 unsigned int pfn1, pfn2;
 298                 struct page *page, *end;
 299
 300                 pfn1 = __phys_to_pfn(reg->base);
 301                 pfn2 = pfn1 + __phys_to_pfn(reg->size);
 302
 303                 page = pfn_to_page(pfn1);
 304                 end  = pfn_to_page(pfn2 - 1) + 1;
 305
 306                 do {
 307                         if (PageReserved(page))
 308                                 reserved_pages++;
 309                         else if (!page_count(page))
 310                                 free_pages++;
 311                         page++;
 312                 } while (page < end);
 313         }
 314
 315         /*
 316          * Since our memory may not be contiguous, calculate the real number
 317          * of pages we have in this system.
 318          */
 319         pr_info("Memory:");
 320         num_physpages = 0;
 321         for_each_memblock(memory, reg) {
 322                 unsigned long pages = memblock_region_memory_end_pfn(reg) -
 323                         memblock_region_memory_base_pfn(reg);
 324                 num_physpages += pages;
 325                 printk(" %ldMB", pages >> (20 - PAGE_SHIFT));
 326         }
 327         printk(" = %luMB total\n", num_physpages >> (20 - PAGE_SHIFT));
 328
 329         pr_notice("Memory: %luk/%luk available, %luk reserved\n",
 330                   nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10),
 331                   free_pages << (PAGE_SHIFT-10),
 332                   reserved_pages << (PAGE_SHIFT-10));
 333
 334 #define MLK(b, t) b, t, ((t) - (b)) >> 10
 335 #define MLM(b, t) b, t, ((t) - (b)) >> 20
 336 #define MLK_ROUNDUP(b, t) b, t, DIV_ROUND_UP(((t) - (b)), SZ_1K)
 337
 338         pr_notice("Virtual kernel memory layout:\n"
 339                   "    vmalloc : 0x%16lx - 0x%16lx   (%6ld MB)\n"
 340 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
 341                   "    vmemmap : 0x%16lx - 0x%16lx   (%6ld MB)\n"
 342 #endif
 343                   "    modules : 0x%16lx - 0x%16lx   (%6ld MB)\n"
 344                   "    memory  : 0x%16lx - 0x%16lx   (%6ld MB)\n"
 345                   "      .init : 0x%p" " - 0x%p" "   (%6ld kB)\n"
 346                   "      .text : 0x%p" " - 0x%p" "   (%6ld kB)\n"
 347                   "      .data : 0x%p" " - 0x%p" "   (%6ld kB)\n",
 348                   MLM(VMALLOC_START, VMALLOC_END),
 349 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
 350                   MLM((unsigned long)virt_to_page(PAGE_OFFSET),
 351                       (unsigned long)virt_to_page(high_memory)),
 352 #endif
 353                   MLM(MODULES_VADDR, MODULES_END),
 354                   MLM(PAGE_OFFSET, (unsigned long)high_memory),
 355
 356                   MLK_ROUNDUP(__init_begin, __init_end),
 357                   MLK_ROUNDUP(_text, _etext),
 358                   MLK_ROUNDUP(_sdata, _edata));
 359
 360 #undef MLK
 361 #undef MLM
 362 #undef MLK_ROUNDUP
 363
 364         /*
 365          * Check boundaries twice: Some fundamental inconsistencies can be
 366          * detected at build time already.
 367          */
 368 #ifdef CONFIG_COMPAT
 369         BUILD_BUG_ON(TASK_SIZE_32                       > TASK_SIZE_64);
 370 #endif
 371         BUILD_BUG_ON(TASK_SIZE_64                       > MODULES_VADDR);
 372         BUG_ON(TASK_SIZE_64                             > MODULES_VADDR);
 373
 374         if (PAGE_SIZE >= 16384 && num_physpages <= 128) {
 375                 extern int sysctl_overcommit_memory;
 376                 /*
 377                  * On a machine this small we won't get anywhere without
 378                  * overcommit, so turn it on by default.
 379                  */
 380                 sysctl_overcommit_memory = OVERCOMMIT_ALWAYS;
 381         }
 382 }
 383
 384 void free_initmem(void)
 385 {
 386         poison_init_mem(__init_begin, __init_end - __init_begin);
 387         free_initmem_default(0);
 388 }
 389
 390 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
 391
 392 static int keep_initrd;
 393
 394 void free_initrd_mem(unsigned long start, unsigned long end)
 395 {
 396         if (!keep_initrd) {
 397                 poison_init_mem((void *)start, PAGE_ALIGN(end) - start);
 398                 free_reserved_area(start, end, 0, "initrd");
 399         }
 400 }
 401
 402 static int __init keepinitrd_setup(char *__unused)
 403 {
 404         keep_initrd = 1;
 405         return 1;
 406 }
 407
 408 __setup("keepinitrd", keepinitrd_setup);
 409 #endif