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 #define PFN_MASK ((1UL << (64 - PAGE_SHIFT)) - 1)
 123
 124 int pfn_valid(unsigned long pfn)
 125 {
 126         return (pfn & PFN_MASK) == pfn && memblock_is_memory(pfn << PAGE_SHIFT);
 127 }
 128 EXPORT_SYMBOL(pfn_valid);
 129 #endif
 130
 131 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
 132 static void arm64_memory_present(void)
 133 {
 134 }
 135 #else
 136 static void arm64_memory_present(void)
 137 {
 138         struct memblock_region *reg;
 139
 140         for_each_memblock(memory, reg)
 141                 memory_present(0, memblock_region_memory_base_pfn(reg),
 142                                memblock_region_memory_end_pfn(reg));
 143 }
 144 #endif
 145
 146 void __init arm64_memblock_init(void)
 147 {
 148         u64 *reserve_map, base, size;
 149         phys_addr_t dma_phys_limit = 0;
 150
 151         /*
 152          * Register the kernel text, kernel data, initrd, and initial
 153          * pagetables with memblock.
 154          */
 155         memblock_reserve(__pa(_text), _end - _text);
 156 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
 157         if (phys_initrd_size) {
 158                 memblock_reserve(phys_initrd_start, phys_initrd_size);
 159
 160                 /* Now convert initrd to virtual addresses */
 161                 initrd_start = __phys_to_virt(phys_initrd_start);
 162                 initrd_end = initrd_start + phys_initrd_size;
 163         }
 164 #endif
 165
 166         /* Reserve the dtb region */
 167         memblock_reserve(virt_to_phys(initial_boot_params),
 168                          be32_to_cpu(initial_boot_params->totalsize));
 169
 170         /*
 171          * Process the reserve map.  This will probably overlap the initrd
 172          * and dtb locations which are already reserved, but overlapping
 173          * doesn't hurt anything
 174          */
 175         reserve_map = ((void*)initial_boot_params) +
 176                         be32_to_cpu(initial_boot_params->off_mem_rsvmap);
 177         while (1) {
 178                 base = be64_to_cpup(reserve_map++);
 179                 size = be64_to_cpup(reserve_map++);
 180                 if (!size)
 181                         break;
 182                 memblock_reserve(base, size);
 183         }
 184
 185         early_init_fdt_scan_reserved_mem();
 186
 187         /* 4GB maximum for 32-bit only capable devices */
 188         if (IS_ENABLED(CONFIG_ZONE_DMA))
 189                 dma_phys_limit = max_zone_dma_phys();
 190         dma_contiguous_reserve(dma_phys_limit);
 191
 192         memblock_allow_resize();
 193         memblock_dump_all();
 194 }
 195
 196 void __init bootmem_init(void)
 197 {
 198         unsigned long min, max;
 199
 200         min = PFN_UP(memblock_start_of_DRAM());
 201         max = PFN_DOWN(memblock_end_of_DRAM());
 202
 203         /*
 204          * Sparsemem tries to allocate bootmem in memory_present(), so must be
 205          * done after the fixed reservations.
 206          */
 207         arm64_memory_present();
 208
 209         sparse_init();
 210         zone_sizes_init(min, max);
 211
 212         high_memory = __va((max << PAGE_SHIFT) - 1) + 1;
 213         max_pfn = max_low_pfn = max;
 214 }
 215
 216 /*
 217  * Poison init memory with an undefined instruction (0x0).
 218  */
 219 static inline void poison_init_mem(void *s, size_t count)
 220 {
 221         memset(s, 0, count);
 222 }
 223
 224 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
 225 static inline void free_memmap(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
 226 {
 227         struct page *start_pg, *end_pg;
 228         unsigned long pg, pgend;
 229
 230         /*
 231          * Convert start_pfn/end_pfn to a struct page pointer.
 232          */
 233         start_pg = pfn_to_page(start_pfn - 1) + 1;
 234         end_pg = pfn_to_page(end_pfn - 1) + 1;
 235
 236         /*
 237          * Convert to physical addresses, and round start upwards and end
 238          * downwards.
 239          */
 240         pg = (unsigned long)PAGE_ALIGN(__pa(start_pg));
 241         pgend = (unsigned long)__pa(end_pg) & PAGE_MASK;
 242
 243         /*
 244          * If there are free pages between these, free the section of the
 245          * memmap array.
 246          */
 247         if (pg < pgend)
 248                 free_bootmem(pg, pgend - pg);
 249 }
 250
 251 /*
 252  * The mem_map array can get very big. Free the unused area of the memory map.
 253  */
 254 static void __init free_unused_memmap(void)
 255 {
 256         unsigned long start, prev_end = 0;
 257         struct memblock_region *reg;
 258
 259         for_each_memblock(memory, reg) {
 260                 start = __phys_to_pfn(reg->base);
 261
 262 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
 263                 /*
 264                  * Take care not to free memmap entries that don't exist due
 265                  * to SPARSEMEM sections which aren't present.
 266                  */
 267                 start = min(start, ALIGN(prev_end, PAGES_PER_SECTION));
 268 #endif
 269                 /*
 270                  * If we had a previous bank, and there is a space between the
 271                  * current bank and the previous, free it.
 272                  */
 273                 if (prev_end && prev_end < start)
 274                         free_memmap(prev_end, start);
 275
 276                 /*
 277                  * Align up here since the VM subsystem insists that the
 278                  * memmap entries are valid from the bank end aligned to
 279                  * MAX_ORDER_NR_PAGES.
 280                  */
 281                 prev_end = ALIGN(start + __phys_to_pfn(reg->size),
 282                                  MAX_ORDER_NR_PAGES);
 283         }
 284
 285 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
 286         if (!IS_ALIGNED(prev_end, PAGES_PER_SECTION))
 287                 free_memmap(prev_end, ALIGN(prev_end, PAGES_PER_SECTION));
 288 #endif
 289 }
 290 #endif  /* !CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP */
 291
 292 /*
 293  * mem_init() marks the free areas in the mem_map and tells us how much memory
 294  * is free.  This is done after various parts of the system have claimed their
 295  * memory after the kernel image.
 296  */
 297 void __init mem_init(void)
 298 {
 299         unsigned long reserved_pages, free_pages;
 300         struct memblock_region *reg;
 301
 302         max_mapnr   = pfn_to_page(max_pfn + PHYS_PFN_OFFSET) - mem_map;
 303
 304 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
 305         /* this will put all unused low memory onto the freelists */
 306         free_unused_memmap();
 307 #endif
 308
 309         totalram_pages += free_all_bootmem();
 310
 311         reserved_pages = free_pages = 0;
 312
 313         for_each_memblock(memory, reg) {
 314                 unsigned int pfn1, pfn2;
 315                 struct page *page, *end;
 316
 317                 pfn1 = __phys_to_pfn(reg->base);
 318                 pfn2 = pfn1 + __phys_to_pfn(reg->size);
 319
 320                 page = pfn_to_page(pfn1);
 321                 end  = pfn_to_page(pfn2 - 1) + 1;
 322
 323                 do {
 324                         if (PageReserved(page))
 325                                 reserved_pages++;
 326                         else if (!page_count(page))
 327                                 free_pages++;
 328                         page++;
 329                 } while (page < end);
 330         }
 331
 332         /*
 333          * Since our memory may not be contiguous, calculate the real number
 334          * of pages we have in this system.
 335          */
 336         pr_info("Memory:");
 337         num_physpages = 0;
 338         for_each_memblock(memory, reg) {
 339                 unsigned long pages = memblock_region_memory_end_pfn(reg) -
 340                         memblock_region_memory_base_pfn(reg);
 341                 num_physpages += pages;
 342                 printk(" %ldMB", pages >> (20 - PAGE_SHIFT));
 343         }
 344         printk(" = %luMB total\n", num_physpages >> (20 - PAGE_SHIFT));
 345
 346         pr_notice("Memory: %luk/%luk available, %luk reserved\n",
 347                   nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10),
 348                   free_pages << (PAGE_SHIFT-10),
 349                   reserved_pages << (PAGE_SHIFT-10));
 350
 351 #define MLK(b, t) b, t, ((t) - (b)) >> 10
 352 #define MLM(b, t) b, t, ((t) - (b)) >> 20
 353 #define MLK_ROUNDUP(b, t) b, t, DIV_ROUND_UP(((t) - (b)), SZ_1K)
 354
 355         pr_notice("Virtual kernel memory layout:\n"
 356                   "    vmalloc : 0x%16lx - 0x%16lx   (%6ld MB)\n"
 357 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
 358                   "    vmemmap : 0x%16lx - 0x%16lx   (%6ld MB)\n"
 359 #endif
 360                   "    modules : 0x%16lx - 0x%16lx   (%6ld MB)\n"
 361                   "    memory  : 0x%16lx - 0x%16lx   (%6ld MB)\n"
 362                   "      .init : 0x%p" " - 0x%p" "   (%6ld kB)\n"
 363                   "      .text : 0x%p" " - 0x%p" "   (%6ld kB)\n"
 364                   "      .data : 0x%p" " - 0x%p" "   (%6ld kB)\n",
 365                   MLM(VMALLOC_START, VMALLOC_END),
 366 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
 367                   MLM((unsigned long)virt_to_page(PAGE_OFFSET),
 368                       (unsigned long)virt_to_page(high_memory)),
 369 #endif
 370                   MLM(MODULES_VADDR, MODULES_END),
 371                   MLM(PAGE_OFFSET, (unsigned long)high_memory),
 372
 373                   MLK_ROUNDUP(__init_begin, __init_end),
 374                   MLK_ROUNDUP(_text, _etext),
 375                   MLK_ROUNDUP(_sdata, _edata));
 376
 377 #undef MLK
 378 #undef MLM
 379 #undef MLK_ROUNDUP
 380
 381         /*
 382          * Check boundaries twice: Some fundamental inconsistencies can be
 383          * detected at build time already.
 384          */
 385 #ifdef CONFIG_COMPAT
 386         BUILD_BUG_ON(TASK_SIZE_32                       > TASK_SIZE_64);
 387 #endif
 388         BUILD_BUG_ON(TASK_SIZE_64                       > MODULES_VADDR);
 389         BUG_ON(TASK_SIZE_64                             > MODULES_VADDR);
 390
 391         if (PAGE_SIZE >= 16384 && num_physpages <= 128) {
 392                 extern int sysctl_overcommit_memory;
 393                 /*
 394                  * On a machine this small we won't get anywhere without
 395                  * overcommit, so turn it on by default.
 396                  */
 397                 sysctl_overcommit_memory = OVERCOMMIT_ALWAYS;
 398         }
 399 }
 400
 401 void free_initmem(void)
 402 {
 403         poison_init_mem(__init_begin, __init_end - __init_begin);
 404         free_initmem_default(0);
 405 }
 406
 407 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
 408
 409 static int keep_initrd;
 410
 411 void free_initrd_mem(unsigned long start, unsigned long end)
 412 {
 413         if (!keep_initrd) {
 414                 poison_init_mem((void *)start, PAGE_ALIGN(end) - start);
 415                 free_reserved_area(start, end, 0, "initrd");
 416         }
 417 }
 418
 419 static int __init keepinitrd_setup(char *__unused)
 420 {
 421         keep_initrd = 1;
 422         return 1;
 423 }
 424
 425 __setup("keepinitrd", keepinitrd_setup);
 426 #endif