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 = (unsigned long)__va(start);
  63                 initrd_end = (unsigned long)__va(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(__virt_to_phys(initrd_start), initrd_end - initrd_start);
 173 #endif
 174
 175         early_init_fdt_scan_reserved_mem();
 176
 177         /* 4GB maximum for 32-bit only capable devices */
 178         if (IS_ENABLED(CONFIG_ZONE_DMA))
 179                 arm64_dma_phys_limit = max_zone_dma_phys();
 180         else
 181                 arm64_dma_phys_limit = PHYS_MASK + 1;
 182         dma_contiguous_reserve(arm64_dma_phys_limit);
 183
 184         memblock_allow_resize();
 185         memblock_dump_all();
 186 }
 187
 188 void __init bootmem_init(void)
 189 {
 190         unsigned long min, max;
 191
 192         min = PFN_UP(memblock_start_of_DRAM());
 193         max = PFN_DOWN(memblock_end_of_DRAM());
 194
 195         early_memtest(min << PAGE_SHIFT, max << PAGE_SHIFT);
 196
 197         /*
 198          * Sparsemem tries to allocate bootmem in memory_present(), so must be
 199          * done after the fixed reservations.
 200          */
 201         arm64_memory_present();
 202
 203         sparse_init();
 204         zone_sizes_init(min, max);
 205
 206         high_memory = __va((max << PAGE_SHIFT) - 1) + 1;
 207         max_pfn = max_low_pfn = max;
 208 }
 209
 210 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
 211 static inline void free_memmap(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
 212 {
 213         struct page *start_pg, *end_pg;
 214         unsigned long pg, pgend;
 215
 216         /*
 217          * Convert start_pfn/end_pfn to a struct page pointer.
 218          */
 219         start_pg = pfn_to_page(start_pfn - 1) + 1;
 220         end_pg = pfn_to_page(end_pfn - 1) + 1;
 221
 222         /*
 223          * Convert to physical addresses, and round start upwards and end
 224          * downwards.
 225          */
 226         pg = (unsigned long)PAGE_ALIGN(__pa(start_pg));
 227         pgend = (unsigned long)__pa(end_pg) & PAGE_MASK;
 228
 229         /*
 230          * If there are free pages between these, free the section of the
 231          * memmap array.
 232          */
 233         if (pg < pgend)
 234                 free_bootmem(pg, pgend - pg);
 235 }
 236
 237 /*
 238  * The mem_map array can get very big. Free the unused area of the memory map.
 239  */
 240 static void __init free_unused_memmap(void)
 241 {
 242         unsigned long start, prev_end = 0;
 243         struct memblock_region *reg;
 244
 245         for_each_memblock(memory, reg) {
 246                 start = __phys_to_pfn(reg->base);
 247
 248 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
 249                 /*
 250                  * Take care not to free memmap entries that don't exist due
 251                  * to SPARSEMEM sections which aren't present.
 252                  */
 253                 start = min(start, ALIGN(prev_end, PAGES_PER_SECTION));
 254 #endif
 255                 /*
 256                  * If we had a previous bank, and there is a space between the
 257                  * current bank and the previous, free it.
 258                  */
 259                 if (prev_end && prev_end < start)
 260                         free_memmap(prev_end, start);
 261
 262                 /*
 263                  * Align up here since the VM subsystem insists that the
 264                  * memmap entries are valid from the bank end aligned to
 265                  * MAX_ORDER_NR_PAGES.
 266                  */
 267                 prev_end = ALIGN(__phys_to_pfn(reg->base + reg->size),
 268                                  MAX_ORDER_NR_PAGES);
 269         }
 270
 271 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
 272         if (!IS_ALIGNED(prev_end, PAGES_PER_SECTION))
 273                 free_memmap(prev_end, ALIGN(prev_end, PAGES_PER_SECTION));
 274 #endif
 275 }
 276 #endif  /* !CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP */
 277
 278 /*
 279  * mem_init() marks the free areas in the mem_map and tells us how much memory
 280  * is free.  This is done after various parts of the system have claimed their
 281  * memory after the kernel image.
 282  */
 283 void __init mem_init(void)
 284 {
 285         swiotlb_init(1);
 286
 287         set_max_mapnr(pfn_to_page(max_pfn) - mem_map);
 288
 289 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
 290         free_unused_memmap();
 291 #endif
 292         /* this will put all unused low memory onto the freelists */
 293         free_all_bootmem();
 294
 295         mem_init_print_info(NULL);
 296
 297 #define MLK(b, t) b, t, ((t) - (b)) >> 10
 298 #define MLM(b, t) b, t, ((t) - (b)) >> 20
 299 #define MLG(b, t) b, t, ((t) - (b)) >> 30
 300 #define MLK_ROUNDUP(b, t) b, t, DIV_ROUND_UP(((t) - (b)), SZ_1K)
 301
 302         pr_notice("Virtual kernel memory layout:\n"
 303 #ifdef CONFIG_KASAN
 304                   "    kasan   : 0x%16lx - 0x%16lx   (%6ld GB)\n"
 305 #endif
 306                   "    modules : 0x%16lx - 0x%16lx   (%6ld MB)\n"
 307                   "    vmalloc : 0x%16lx - 0x%16lx   (%6ld GB)\n"
 308                   "      .init : 0x%p" " - 0x%p" "   (%6ld KB)\n"
 309                   "      .text : 0x%p" " - 0x%p" "   (%6ld KB)\n"
 310                   "      .data : 0x%p" " - 0x%p" "   (%6ld KB)\n"
 311 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
 312                   "    vmemmap : 0x%16lx - 0x%16lx   (%6ld GB maximum)\n"
 313                   "              0x%16lx - 0x%16lx   (%6ld MB actual)\n"
 314 #endif
 315                   "    fixed   : 0x%16lx - 0x%16lx   (%6ld KB)\n"
 316                   "    PCI I/O : 0x%16lx - 0x%16lx   (%6ld MB)\n"
 317                   "    memory  : 0x%16lx - 0x%16lx   (%6ld MB)\n",
 318 #ifdef CONFIG_KASAN
 319                   MLG(KASAN_SHADOW_START, KASAN_SHADOW_END),
 320 #endif
 321                   MLM(MODULES_VADDR, MODULES_END),
 322                   MLG(VMALLOC_START, VMALLOC_END),
 323                   MLK_ROUNDUP(__init_begin, __init_end),
 324                   MLK_ROUNDUP(_text, _etext),
 325                   MLK_ROUNDUP(_sdata, _edata),
 326 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
 327                   MLG(VMEMMAP_START,
 328                       VMEMMAP_START + VMEMMAP_SIZE),
 329                   MLM((unsigned long)virt_to_page(PAGE_OFFSET),
 330                       (unsigned long)virt_to_page(high_memory)),
 331 #endif
 332                   MLK(FIXADDR_START, FIXADDR_TOP),
 333                   MLM(PCI_IO_START, PCI_IO_END),
 334                   MLM(PAGE_OFFSET, (unsigned long)high_memory));
 335
 336 #undef MLK
 337 #undef MLM
 338 #undef MLK_ROUNDUP
 339
 340         /*
 341          * Check boundaries twice: Some fundamental inconsistencies can be
 342          * detected at build time already.
 343          */
 344 #ifdef CONFIG_COMPAT
 345         BUILD_BUG_ON(TASK_SIZE_32                       > TASK_SIZE_64);
 346 #endif
 347         BUILD_BUG_ON(TASK_SIZE_64                       > MODULES_VADDR);
 348         BUG_ON(TASK_SIZE_64                             > MODULES_VADDR);
 349
 350         if (PAGE_SIZE >= 16384 && get_num_physpages() <= 128) {
 351                 extern int sysctl_overcommit_memory;
 352                 /*
 353                  * On a machine this small we won't get anywhere without
 354                  * overcommit, so turn it on by default.
 355                  */
 356                 sysctl_overcommit_memory = OVERCOMMIT_ALWAYS;
 357         }
 358 }
 359
 360 void free_initmem(void)
 361 {
 362         free_initmem_default(0);
 363         fixup_init();
 364 }
 365
 366 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
 367
 368 static int keep_initrd __initdata;
 369
 370 void __init free_initrd_mem(unsigned long start, unsigned long end)
 371 {
 372         if (!keep_initrd)
 373                 free_reserved_area((void *)start, (void *)end, 0, "initrd");
 374 }
 375
 376 static int __init keepinitrd_setup(char *__unused)
 377 {
 378         keep_initrd = 1;
 379         return 1;
 380 }
 381
 382 __setup("keepinitrd", keepinitrd_setup);
 383 #endif