arch/x86/kernel/e820.c

   1 /*
   2  * Low level x86 E820 memory map handling functions.
   3  *
   4  * The firmware and bootloader passes us the "E820 table", which is the primary
   5  * physical memory layout description available about x86 systems.
   6  *
   7  * The kernel takes the E820 memory layout and optionally modifies it with
   8  * quirks and other tweaks, and feeds that into the generic Linux memory
   9  * allocation code routines via a platform independent interface (memblock, etc.).
  10  */
  11 #include <linux/crash_dump.h>
  12 #include <linux/bootmem.h>
  13 #include <linux/suspend.h>
  14 #include <linux/acpi.h>
  15 #include <linux/firmware-map.h>
  16 #include <linux/memblock.h>
  17 #include <linux/sort.h>
  18
  19 #include <asm/e820/api.h>
  20 #include <asm/setup.h>
  21
  22 /*
  23  * We organize the E820 table into three main data structures:
  24  *
  25  * - 'e820_table_firmware': the original firmware version passed to us by the
  26  *   bootloader - not modified by the kernel. It is composed of two parts:
  27  *   the first 128 E820 memory entries in boot_params.e820_table and the remaining
  28  *   (if any) entries of the SETUP_E820_EXT nodes. We use this to:
  29  *
  30  *       - inform the user about the firmware's notion of memory layout
  31  *         via /sys/firmware/memmap
  32  *
  33  *       - the hibernation code uses it to generate a kernel-independent MD5
  34  *         fingerprint of the physical memory layout of a system.
  35  *
  36  * - 'e820_table_kexec': a slightly modified (by the kernel) firmware version
  37  *   passed to us by the bootloader - the major difference between
  38  *   e820_table_firmware[] and this one is that, the latter marks the setup_data
  39  *   list created by the EFI boot stub as reserved, so that kexec can reuse the
  40  *   setup_data information in the second kernel. Besides, e820_table_kexec[]
  41  *   might also be modified by the kexec itself to fake a mptable.
  42  *   We use this to:
  43  *
  44  *       - kexec, which is a bootloader in disguise, uses the original E820
  45  *         layout to pass to the kexec-ed kernel. This way the original kernel
  46  *         can have a restricted E820 map while the kexec()-ed kexec-kernel
  47  *         can have access to full memory - etc.
  48  *
  49  * - 'e820_table': this is the main E820 table that is massaged by the
  50  *   low level x86 platform code, or modified by boot parameters, before
  51  *   passed on to higher level MM layers.
  52  *
  53  * Once the E820 map has been converted to the standard Linux memory layout
  54  * information its role stops - modifying it has no effect and does not get
  55  * re-propagated. So itsmain role is a temporary bootstrap storage of firmware
  56  * specific memory layout data during early bootup.
  57  */
  58 static struct e820_table e820_table_init                __initdata;
  59 static struct e820_table e820_table_kexec_init          __initdata;
  60 static struct e820_table e820_table_firmware_init       __initdata;
  61
  62 struct e820_table *e820_table __refdata                 = &e820_table_init;
  63 struct e820_table *e820_table_kexec __refdata           = &e820_table_kexec_init;
  64 struct e820_table *e820_table_firmware __refdata        = &e820_table_firmware_init;
  65
  66 /* For PCI or other memory-mapped resources */
  67 unsigned long pci_mem_start = 0xaeedbabe;
  68 #ifdef CONFIG_PCI
  69 EXPORT_SYMBOL(pci_mem_start);
  70 #endif
  71
  72 /*
  73  * This function checks if any part of the range <start,end> is mapped
  74  * with type.
  75  */
  76 bool e820__mapped_any(u64 start, u64 end, enum e820_type type)
  77 {
  78         int i;
  79
  80         for (i = 0; i < e820_table->nr_entries; i++) {
  81                 struct e820_entry *entry = &e820_table->entries[i];
  82
  83                 if (type && entry->type != type)
  84                         continue;
  85                 if (entry->addr >= end || entry->addr + entry->size <= start)
  86                         continue;
  87                 return 1;
  88         }
  89         return 0;
  90 }
  91 EXPORT_SYMBOL_GPL(e820__mapped_any);
  92
  93 /*
  94  * This function checks if the entire <start,end> range is mapped with 'type'.
  95  *
  96  * Note: this function only works correctly once the E820 table is sorted and
  97  * not-overlapping (at least for the range specified), which is the case normally.
  98  */
  99 static struct e820_entry *__e820__mapped_all(u64 start, u64 end,
 100                                              enum e820_type type)
 101 {
 102         int i;
 103
 104         for (i = 0; i < e820_table->nr_entries; i++) {
 105                 struct e820_entry *entry = &e820_table->entries[i];
 106
 107                 if (type && entry->type != type)
 108                         continue;
 109
 110                 /* Is the region (part) in overlap with the current region? */
 111                 if (entry->addr >= end || entry->addr + entry->size <= start)
 112                         continue;
 113
 114                 /*
 115                  * If the region is at the beginning of <start,end> we move
 116                  * 'start' to the end of the region since it's ok until there
 117                  */
 118                 if (entry->addr <= start)
 119                         start = entry->addr + entry->size;
 120
 121                 /*
 122                  * If 'start' is now at or beyond 'end', we're done, full
 123                  * coverage of the desired range exists:
 124                  */
 125                 if (start >= end)
 126                         return entry;
 127         }
 128
 129         return NULL;
 130 }
 131
 132 /*
 133  * This function checks if the entire range <start,end> is mapped with type.
 134  */
 135 bool __init e820__mapped_all(u64 start, u64 end, enum e820_type type)
 136 {
 137         return __e820__mapped_all(start, end, type);
 138 }
 139
 140 /*
 141  * This function returns the type associated with the range <start,end>.
 142  */
 143 int e820__get_entry_type(u64 start, u64 end)
 144 {
 145         struct e820_entry *entry = __e820__mapped_all(start, end, 0);
 146
 147         return entry ? entry->type : -EINVAL;
 148 }
 149
 150 /*
 151  * Add a memory region to the kernel E820 map.
 152  */
 153 static void __init __e820__range_add(struct e820_table *table, u64 start, u64 size, enum e820_type type)
 154 {
 155         int x = table->nr_entries;
 156
 157         if (x >= ARRAY_SIZE(table->entries)) {
 158                 pr_err("too many entries; ignoring [mem %#010llx-%#010llx]\n",
 159                        start, start + size - 1);
 160                 return;
 161         }
 162
 163         table->entries[x].addr = start;
 164         table->entries[x].size = size;
 165         table->entries[x].type = type;
 166         table->nr_entries++;
 167 }
 168
 169 void __init e820__range_add(u64 start, u64 size, enum e820_type type)
 170 {
 171         __e820__range_add(e820_table, start, size, type);
 172 }
 173
 174 static void __init e820_print_type(enum e820_type type)
 175 {
 176         switch (type) {
 177         case E820_TYPE_RAM:             /* Fall through: */
 178         case E820_TYPE_RESERVED_KERN:   pr_cont("usable");                      break;
 179         case E820_TYPE_RESERVED:        pr_cont("reserved");                    break;
 180         case E820_TYPE_ACPI:            pr_cont("ACPI data");                   break;
 181         case E820_TYPE_NVS:             pr_cont("ACPI NVS");                    break;
 182         case E820_TYPE_UNUSABLE:        pr_cont("unusable");                    break;
 183         case E820_TYPE_PMEM:            /* Fall through: */
 184         case E820_TYPE_PRAM:            pr_cont("persistent (type %u)", type);  break;
 185         default:                        pr_cont("type %u", type);               break;
 186         }
 187 }
 188
 189 void __init e820__print_table(char *who)
 190 {
 191         int i;
 192
 193         for (i = 0; i < e820_table->nr_entries; i++) {
 194                 pr_info("%s: [mem %#018Lx-%#018Lx] ",
 195                         who,
 196                         e820_table->entries[i].addr,
 197                         e820_table->entries[i].addr + e820_table->entries[i].size - 1);
 198
 199                 e820_print_type(e820_table->entries[i].type);
 200                 pr_cont("\n");
 201         }
 202 }
 203
 204 /*
 205  * Sanitize an E820 map.
 206  *
 207  * Some E820 layouts include overlapping entries. The following
 208  * replaces the original E820 map with a new one, removing overlaps,
 209  * and resolving conflicting memory types in favor of highest
 210  * numbered type.
 211  *
 212  * The input parameter 'entries' points to an array of 'struct
 213  * e820_entry' which on entry has elements in the range [0, *nr_entries)
 214  * valid, and which has space for up to max_nr_entries entries.
 215  * On return, the resulting sanitized E820 map entries will be in
 216  * overwritten in the same location, starting at 'entries'.
 217  *
 218  * The integer pointed to by nr_entries must be valid on entry (the
 219  * current number of valid entries located at 'entries'). If the
 220  * sanitizing succeeds the *nr_entries will be updated with the new
 221  * number of valid entries (something no more than max_nr_entries).
 222  *
 223  * The return value from e820__update_table() is zero if it
 224  * successfully 'sanitized' the map entries passed in, and is -1
 225  * if it did nothing, which can happen if either of (1) it was
 226  * only passed one map entry, or (2) any of the input map entries
 227  * were invalid (start + size < start, meaning that the size was
 228  * so big the described memory range wrapped around through zero.)
 229  *
 230  *      Visually we're performing the following
 231  *      (1,2,3,4 = memory types)...
 232  *
 233  *      Sample memory map (w/overlaps):
 234  *         ____22__________________
 235  *         ______________________4_
 236  *         ____1111________________
 237  *         _44_____________________
 238  *         11111111________________
 239  *         ____________________33__
 240  *         ___________44___________
 241  *         __________33333_________
 242  *         ______________22________
 243  *         ___________________2222_
 244  *         _________111111111______
 245  *         _____________________11_
 246  *         _________________4______
 247  *
 248  *      Sanitized equivalent (no overlap):
 249  *         1_______________________
 250  *         _44_____________________
 251  *         ___1____________________
 252  *         ____22__________________
 253  *         ______11________________
 254  *         _________1______________
 255  *         __________3_____________
 256  *         ___________44___________
 257  *         _____________33_________
 258  *         _______________2________
 259  *         ________________1_______
 260  *         _________________4______
 261  *         ___________________2____
 262  *         ____________________33__
 263  *         ______________________4_
 264  */
 265 struct change_member {
 266         /* Pointer to the original entry: */
 267         struct e820_entry       *entry;
 268         /* Address for this change point: */
 269         unsigned long long      addr;
 270 };
 271
 272 static struct change_member     change_point_list[2*E820_MAX_ENTRIES]   __initdata;
 273 static struct change_member     *change_point[2*E820_MAX_ENTRIES]       __initdata;
 274 static struct e820_entry        *overlap_list[E820_MAX_ENTRIES]         __initdata;
 275 static struct e820_entry        new_entries[E820_MAX_ENTRIES]           __initdata;
 276
 277 static int __init cpcompare(const void *a, const void *b)
 278 {
 279         struct change_member * const *app = a, * const *bpp = b;
 280         const struct change_member *ap = *app, *bp = *bpp;
 281
 282         /*
 283          * Inputs are pointers to two elements of change_point[].  If their
 284          * addresses are not equal, their difference dominates.  If the addresses
 285          * are equal, then consider one that represents the end of its region
 286          * to be greater than one that does not.
 287          */
 288         if (ap->addr != bp->addr)
 289                 return ap->addr > bp->addr ? 1 : -1;
 290
 291         return (ap->addr != ap->entry->addr) - (bp->addr != bp->entry->addr);
 292 }
 293
 294 int __init e820__update_table(struct e820_table *table)
 295 {
 296         struct e820_entry *entries = table->entries;
 297         u32 max_nr_entries = ARRAY_SIZE(table->entries);
 298         enum e820_type current_type, last_type;
 299         unsigned long long last_addr;
 300         u32 new_nr_entries, overlap_entries;
 301         u32 i, chg_idx, chg_nr;
 302
 303         /* If there's only one memory region, don't bother: */
 304         if (table->nr_entries < 2)
 305                 return -1;
 306
 307         BUG_ON(table->nr_entries > max_nr_entries);
 308
 309         /* Bail out if we find any unreasonable addresses in the map: */
 310         for (i = 0; i < table->nr_entries; i++) {
 311                 if (entries[i].addr + entries[i].size < entries[i].addr)
 312                         return -1;
 313         }
 314
 315         /* Create pointers for initial change-point information (for sorting): */
 316         for (i = 0; i < 2 * table->nr_entries; i++)
 317                 change_point[i] = &change_point_list[i];
 318
 319         /*
 320          * Record all known change-points (starting and ending addresses),
 321          * omitting empty memory regions:
 322          */
 323         chg_idx = 0;
 324         for (i = 0; i < table->nr_entries; i++) {
 325                 if (entries[i].size != 0) {
 326                         change_point[chg_idx]->addr     = entries[i].addr;
 327                         change_point[chg_idx++]->entry  = &entries[i];
 328                         change_point[chg_idx]->addr     = entries[i].addr + entries[i].size;
 329                         change_point[chg_idx++]->entry  = &entries[i];
 330                 }
 331         }
 332         chg_nr = chg_idx;
 333
 334         /* Sort change-point list by memory addresses (low -> high): */
 335         sort(change_point, chg_nr, sizeof(*change_point), cpcompare, NULL);
 336
 337         /* Create a new memory map, removing overlaps: */
 338         overlap_entries = 0;     /* Number of entries in the overlap table */
 339         new_nr_entries = 0;      /* Index for creating new map entries */
 340         last_type = 0;           /* Start with undefined memory type */
 341         last_addr = 0;           /* Start with 0 as last starting address */
 342
 343         /* Loop through change-points, determining effect on the new map: */
 344         for (chg_idx = 0; chg_idx < chg_nr; chg_idx++) {
 345                 /* Keep track of all overlapping entries */
 346                 if (change_point[chg_idx]->addr == change_point[chg_idx]->entry->addr) {
 347                         /* Add map entry to overlap list (> 1 entry implies an overlap) */
 348                         overlap_list[overlap_entries++] = change_point[chg_idx]->entry;
 349                 } else {
 350                         /* Remove entry from list (order independent, so swap with last): */
 351                         for (i = 0; i < overlap_entries; i++) {
 352                                 if (overlap_list[i] == change_point[chg_idx]->entry)
 353                                         overlap_list[i] = overlap_list[overlap_entries-1];
 354                         }
 355                         overlap_entries--;
 356                 }
 357                 /*
 358                  * If there are overlapping entries, decide which
 359                  * "type" to use (larger value takes precedence --
 360                  * 1=usable, 2,3,4,4+=unusable)
 361                  */
 362                 current_type = 0;
 363                 for (i = 0; i < overlap_entries; i++) {
 364                         if (overlap_list[i]->type > current_type)
 365                                 current_type = overlap_list[i]->type;
 366                 }
 367
 368                 /* Continue building up new map based on this information: */
 369                 if (current_type != last_type || current_type == E820_TYPE_PRAM) {
 370                         if (last_type != 0)      {
 371                                 new_entries[new_nr_entries].size = change_point[chg_idx]->addr - last_addr;
 372                                 /* Move forward only if the new size was non-zero: */
 373                                 if (new_entries[new_nr_entries].size != 0)
 374                                         /* No more space left for new entries? */
 375                                         if (++new_nr_entries >= max_nr_entries)
 376                                                 break;
 377                         }
 378                         if (current_type != 0)  {
 379                                 new_entries[new_nr_entries].addr = change_point[chg_idx]->addr;
 380                                 new_entries[new_nr_entries].type = current_type;
 381                                 last_addr = change_point[chg_idx]->addr;
 382                         }
 383                         last_type = current_type;
 384                 }
 385         }
 386
 387         /* Copy the new entries into the original location: */
 388         memcpy(entries, new_entries, new_nr_entries*sizeof(*entries));
 389         table->nr_entries = new_nr_entries;
 390
 391         return 0;
 392 }
 393
 394 static int __init __append_e820_table(struct boot_e820_entry *entries, u32 nr_entries)
 395 {
 396         struct boot_e820_entry *entry = entries;
 397
 398         while (nr_entries) {
 399                 u64 start = entry->addr;
 400                 u64 size = entry->size;
 401                 u64 end = start + size - 1;
 402                 u32 type = entry->type;
 403
 404                 /* Ignore the entry on 64-bit overflow: */
 405                 if (start > end && likely(size))
 406                         return -1;
 407
 408                 e820__range_add(start, size, type);
 409
 410                 entry++;
 411                 nr_entries--;
 412         }
 413         return 0;
 414 }
 415
 416 /*
 417  * Copy the BIOS E820 map into a safe place.
 418  *
 419  * Sanity-check it while we're at it..
 420  *
 421  * If we're lucky and live on a modern system, the setup code
 422  * will have given us a memory map that we can use to properly
 423  * set up memory.  If we aren't, we'll fake a memory map.
 424  */
 425 static int __init append_e820_table(struct boot_e820_entry *entries, u32 nr_entries)
 426 {
 427         /* Only one memory region (or negative)? Ignore it */
 428         if (nr_entries < 2)
 429                 return -1;
 430
 431         return __append_e820_table(entries, nr_entries);
 432 }
 433
 434 static u64 __init
 435 __e820__range_update(struct e820_table *table, u64 start, u64 size, enum e820_type old_type, enum e820_type new_type)
 436 {
 437         u64 end;
 438         unsigned int i;
 439         u64 real_updated_size = 0;
 440
 441         BUG_ON(old_type == new_type);
 442
 443         if (size > (ULLONG_MAX - start))
 444                 size = ULLONG_MAX - start;
 445
 446         end = start + size;
 447         printk(KERN_DEBUG "e820: update [mem %#010Lx-%#010Lx] ", start, end - 1);
 448         e820_print_type(old_type);
 449         pr_cont(" ==> ");
 450         e820_print_type(new_type);
 451         pr_cont("\n");
 452
 453         for (i = 0; i < table->nr_entries; i++) {
 454                 struct e820_entry *entry = &table->entries[i];
 455                 u64 final_start, final_end;
 456                 u64 entry_end;
 457
 458                 if (entry->type != old_type)
 459                         continue;
 460
 461                 entry_end = entry->addr + entry->size;
 462
 463                 /* Completely covered by new range? */
 464                 if (entry->addr >= start && entry_end <= end) {
 465                         entry->type = new_type;
 466                         real_updated_size += entry->size;
 467                         continue;
 468                 }
 469
 470                 /* New range is completely covered? */
 471                 if (entry->addr < start && entry_end > end) {
 472                         __e820__range_add(table, start, size, new_type);
 473                         __e820__range_add(table, end, entry_end - end, entry->type);
 474                         entry->size = start - entry->addr;
 475                         real_updated_size += size;
 476                         continue;
 477                 }
 478
 479                 /* Partially covered: */
 480                 final_start = max(start, entry->addr);
 481                 final_end = min(end, entry_end);
 482                 if (final_start >= final_end)
 483                         continue;
 484
 485                 __e820__range_add(table, final_start, final_end - final_start, new_type);
 486
 487                 real_updated_size += final_end - final_start;
 488
 489                 /*
 490                  * Left range could be head or tail, so need to update
 491                  * its size first:
 492                  */
 493                 entry->size -= final_end - final_start;
 494                 if (entry->addr < final_start)
 495                         continue;
 496
 497                 entry->addr = final_end;
 498         }
 499         return real_updated_size;
 500 }
 501
 502 u64 __init e820__range_update(u64 start, u64 size, enum e820_type old_type, enum e820_type new_type)
 503 {
 504         return __e820__range_update(e820_table, start, size, old_type, new_type);
 505 }
 506
 507 static u64 __init e820__range_update_kexec(u64 start, u64 size, enum e820_type old_type, enum e820_type  new_type)
 508 {
 509         return __e820__range_update(e820_table_kexec, start, size, old_type, new_type);
 510 }
 511
 512 /* Remove a range of memory from the E820 table: */
 513 u64 __init e820__range_remove(u64 start, u64 size, enum e820_type old_type, bool check_type)
 514 {
 515         int i;
 516         u64 end;
 517         u64 real_removed_size = 0;
 518
 519         if (size > (ULLONG_MAX - start))
 520                 size = ULLONG_MAX - start;
 521
 522         end = start + size;
 523         printk(KERN_DEBUG "e820: remove [mem %#010Lx-%#010Lx] ", start, end - 1);
 524         if (check_type)
 525                 e820_print_type(old_type);
 526         pr_cont("\n");
 527
 528         for (i = 0; i < e820_table->nr_entries; i++) {
 529                 struct e820_entry *entry = &e820_table->entries[i];
 530                 u64 final_start, final_end;
 531                 u64 entry_end;
 532
 533                 if (check_type && entry->type != old_type)
 534                         continue;
 535
 536                 entry_end = entry->addr + entry->size;
 537
 538                 /* Completely covered? */
 539                 if (entry->addr >= start && entry_end <= end) {
 540                         real_removed_size += entry->size;
 541                         memset(entry, 0, sizeof(*entry));
 542                         continue;
 543                 }
 544
 545                 /* Is the new range completely covered? */
 546                 if (entry->addr < start && entry_end > end) {
 547                         e820__range_add(end, entry_end - end, entry->type);
 548                         entry->size = start - entry->addr;
 549                         real_removed_size += size;
 550                         continue;
 551                 }
 552
 553                 /* Partially covered: */
 554                 final_start = max(start, entry->addr);
 555                 final_end = min(end, entry_end);
 556                 if (final_start >= final_end)
 557                         continue;
 558
 559                 real_removed_size += final_end - final_start;
 560
 561                 /*
 562                  * Left range could be head or tail, so need to update
 563                  * the size first:
 564                  */
 565                 entry->size -= final_end - final_start;
 566                 if (entry->addr < final_start)
 567                         continue;
 568
 569                 entry->addr = final_end;
 570         }
 571         return real_removed_size;
 572 }
 573
 574 void __init e820__update_table_print(void)
 575 {
 576         if (e820__update_table(e820_table))
 577                 return;
 578
 579         pr_info("modified physical RAM map:\n");
 580         e820__print_table("modified");
 581 }
 582
 583 static void __init e820__update_table_kexec(void)
 584 {
 585         e820__update_table(e820_table_kexec);
 586 }
 587
 588 #define MAX_GAP_END 0x100000000ull
 589
 590 /*
 591  * Search for a gap in the E820 memory space from 0 to MAX_GAP_END (4GB).
 592  */
 593 static int __init e820_search_gap(unsigned long *gapstart, unsigned long *gapsize)
 594 {
 595         unsigned long long last = MAX_GAP_END;
 596         int i = e820_table->nr_entries;
 597         int found = 0;
 598
 599         while (--i >= 0) {
 600                 unsigned long long start = e820_table->entries[i].addr;
 601                 unsigned long long end = start + e820_table->entries[i].size;
 602
 603                 /*
 604                  * Since "last" is at most 4GB, we know we'll
 605                  * fit in 32 bits if this condition is true:
 606                  */
 607                 if (last > end) {
 608                         unsigned long gap = last - end;
 609
 610                         if (gap >= *gapsize) {
 611                                 *gapsize = gap;
 612                                 *gapstart = end;
 613                                 found = 1;
 614                         }
 615                 }
 616                 if (start < last)
 617                         last = start;
 618         }
 619         return found;
 620 }
 621
 622 /*
 623  * Search for the biggest gap in the low 32 bits of the E820
 624  * memory space. We pass this space to the PCI subsystem, so
 625  * that it can assign MMIO resources for hotplug or
 626  * unconfigured devices in.
 627  *
 628  * Hopefully the BIOS let enough space left.
 629  */
 630 __init void e820__setup_pci_gap(void)
 631 {
 632         unsigned long gapstart, gapsize;
 633         int found;
 634
 635         gapsize = 0x400000;
 636         found  = e820_search_gap(&gapstart, &gapsize);
 637
 638         if (!found) {
 639 #ifdef CONFIG_X86_64
 640                 gapstart = (max_pfn << PAGE_SHIFT) + 1024*1024;
 641                 pr_err("Cannot find an available gap in the 32-bit address range\n");
 642                 pr_err("PCI devices with unassigned 32-bit BARs may not work!\n");
 643 #else
 644                 gapstart = 0x10000000;
 645 #endif
 646         }
 647
 648         /*
 649          * e820__reserve_resources_late() protects stolen RAM already:
 650          */
 651         pci_mem_start = gapstart;
 652
 653         pr_info("[mem %#010lx-%#010lx] available for PCI devices\n",
 654                 gapstart, gapstart + gapsize - 1);
 655 }
 656
 657 /*
 658  * Called late during init, in free_initmem().
 659  *
 660  * Initial e820_table and e820_table_kexec are largish __initdata arrays.
 661  *
 662  * Copy them to a (usually much smaller) dynamically allocated area that is
 663  * sized precisely after the number of e820 entries.
 664  *
 665  * This is done after we've performed all the fixes and tweaks to the tables.
 666  * All functions which modify them are __init functions, which won't exist
 667  * after free_initmem().
 668  */
 669 __init void e820__reallocate_tables(void)
 670 {
 671         struct e820_table *n;
 672         int size;
 673
 674         size = offsetof(struct e820_table, entries) + sizeof(struct e820_entry)*e820_table->nr_entries;
 675         n = kmalloc(size, GFP_KERNEL);
 676         BUG_ON(!n);
 677         memcpy(n, e820_table, size);
 678         e820_table = n;
 679
 680         size = offsetof(struct e820_table, entries) + sizeof(struct e820_entry)*e820_table_kexec->nr_entries;
 681         n = kmalloc(size, GFP_KERNEL);
 682         BUG_ON(!n);
 683         memcpy(n, e820_table_kexec, size);
 684         e820_table_kexec = n;
 685
 686         size = offsetof(struct e820_table, entries) + sizeof(struct e820_entry)*e820_table_firmware->nr_entries;
 687         n = kmalloc(size, GFP_KERNEL);
 688         BUG_ON(!n);
 689         memcpy(n, e820_table_firmware, size);
 690         e820_table_firmware = n;
 691 }
 692
 693 /*
 694  * Because of the small fixed size of struct boot_params, only the first
 695  * 128 E820 memory entries are passed to the kernel via boot_params.e820_table,
 696  * the remaining (if any) entries are passed via the SETUP_E820_EXT node of
 697  * struct setup_data, which is parsed here.
 698  */
 699 void __init e820__memory_setup_extended(u64 phys_addr, u32 data_len)
 700 {
 701         int entries;
 702         struct boot_e820_entry *extmap;
 703         struct setup_data *sdata;
 704
 705         sdata = early_memremap(phys_addr, data_len);
 706         entries = sdata->len / sizeof(*extmap);
 707         extmap = (struct boot_e820_entry *)(sdata->data);
 708
 709         __append_e820_table(extmap, entries);
 710         e820__update_table(e820_table);
 711
 712         memcpy(e820_table_kexec, e820_table, sizeof(*e820_table_kexec));
 713         memcpy(e820_table_firmware, e820_table, sizeof(*e820_table_firmware));
 714
 715         early_memunmap(sdata, data_len);
 716         pr_info("extended physical RAM map:\n");
 717         e820__print_table("extended");
 718 }
 719
 720 /*
 721  * Find the ranges of physical addresses that do not correspond to
 722  * E820 RAM areas and register the corresponding pages as 'nosave' for
 723  * hibernation (32-bit) or software suspend and suspend to RAM (64-bit).
 724  *
 725  * This function requires the E820 map to be sorted and without any
 726  * overlapping entries.
 727  */
 728 void __init e820__register_nosave_regions(unsigned long limit_pfn)
 729 {
 730         int i;
 731         unsigned long pfn = 0;
 732
 733         for (i = 0; i < e820_table->nr_entries; i++) {
 734                 struct e820_entry *entry = &e820_table->entries[i];
 735
 736                 if (pfn < PFN_UP(entry->addr))
 737                         register_nosave_region(pfn, PFN_UP(entry->addr));
 738
 739                 pfn = PFN_DOWN(entry->addr + entry->size);
 740
 741                 if (entry->type != E820_TYPE_RAM && entry->type != E820_TYPE_RESERVED_KERN)
 742                         register_nosave_region(PFN_UP(entry->addr), pfn);
 743
 744                 if (pfn >= limit_pfn)
 745                         break;
 746         }
 747 }
 748
 749 #ifdef CONFIG_ACPI
 750 /*
 751  * Register ACPI NVS memory regions, so that we can save/restore them during
 752  * hibernation and the subsequent resume:
 753  */
 754 static int __init e820__register_nvs_regions(void)
 755 {
 756         int i;
 757
 758         for (i = 0; i < e820_table->nr_entries; i++) {
 759                 struct e820_entry *entry = &e820_table->entries[i];
 760
 761                 if (entry->type == E820_TYPE_NVS)
 762                         acpi_nvs_register(entry->addr, entry->size);
 763         }
 764
 765         return 0;
 766 }
 767 core_initcall(e820__register_nvs_regions);
 768 #endif
 769
 770 /*
 771  * Allocate the requested number of bytes with the requsted alignment
 772  * and return (the physical address) to the caller. Also register this
 773  * range in the 'kexec' E820 table as a reserved range.
 774  *
 775  * This allows kexec to fake a new mptable, as if it came from the real
 776  * system.
 777  */
 778 u64 __init e820__memblock_alloc_reserved(u64 size, u64 align)
 779 {
 780         u64 addr;
 781
 782         addr = __memblock_alloc_base(size, align, MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE);
 783         if (addr) {
 784                 e820__range_update_kexec(addr, size, E820_TYPE_RAM, E820_TYPE_RESERVED);
 785                 pr_info("update e820_table_kexec for e820__memblock_alloc_reserved()\n");
 786                 e820__update_table_kexec();
 787         }
 788
 789         return addr;
 790 }
 791
 792 #ifdef CONFIG_X86_32
 793 # ifdef CONFIG_X86_PAE
 794 #  define MAX_ARCH_PFN          (1ULL<<(36-PAGE_SHIFT))
 795 # else
 796 #  define MAX_ARCH_PFN          (1ULL<<(32-PAGE_SHIFT))
 797 # endif
 798 #else /* CONFIG_X86_32 */
 799 # define MAX_ARCH_PFN MAXMEM>>PAGE_SHIFT
 800 #endif
 801
 802 /*
 803  * Find the highest page frame number we have available
 804  */
 805 static unsigned long __init e820_end_pfn(unsigned long limit_pfn, enum e820_type type)
 806 {
 807         int i;
 808         unsigned long last_pfn = 0;
 809         unsigned long max_arch_pfn = MAX_ARCH_PFN;
 810
 811         for (i = 0; i < e820_table->nr_entries; i++) {
 812                 struct e820_entry *entry = &e820_table->entries[i];
 813                 unsigned long start_pfn;
 814                 unsigned long end_pfn;
 815
 816                 if (entry->type != type)
 817                         continue;
 818
 819                 start_pfn = entry->addr >> PAGE_SHIFT;
 820                 end_pfn = (entry->addr + entry->size) >> PAGE_SHIFT;
 821
 822                 if (start_pfn >= limit_pfn)
 823                         continue;
 824                 if (end_pfn > limit_pfn) {
 825                         last_pfn = limit_pfn;
 826                         break;
 827                 }
 828                 if (end_pfn > last_pfn)
 829                         last_pfn = end_pfn;
 830         }
 831
 832         if (last_pfn > max_arch_pfn)
 833                 last_pfn = max_arch_pfn;
 834
 835         pr_info("last_pfn = %#lx max_arch_pfn = %#lx\n",
 836                 last_pfn, max_arch_pfn);
 837         return last_pfn;
 838 }
 839
 840 unsigned long __init e820__end_of_ram_pfn(void)
 841 {
 842         return e820_end_pfn(MAX_ARCH_PFN, E820_TYPE_RAM);
 843 }
 844
 845 unsigned long __init e820__end_of_low_ram_pfn(void)
 846 {
 847         return e820_end_pfn(1UL << (32 - PAGE_SHIFT), E820_TYPE_RAM);
 848 }
 849
 850 static void __init early_panic(char *msg)
 851 {
 852         early_printk(msg);
 853         panic(msg);
 854 }
 855
 856 static int userdef __initdata;
 857
 858 /* The "mem=nopentium" boot option disables 4MB page tables on 32-bit kernels: */
 859 static int __init parse_memopt(char *p)
 860 {
 861         u64 mem_size;
 862
 863         if (!p)
 864                 return -EINVAL;
 865
 866         if (!strcmp(p, "nopentium")) {
 867 #ifdef CONFIG_X86_32
 868                 setup_clear_cpu_cap(X86_FEATURE_PSE);
 869                 return 0;
 870 #else
 871                 pr_warn("mem=nopentium ignored! (only supported on x86_32)\n");
 872                 return -EINVAL;
 873 #endif
 874         }
 875
 876         userdef = 1;
 877         mem_size = memparse(p, &p);
 878
 879         /* Don't remove all memory when getting "mem={invalid}" parameter: */
 880         if (mem_size == 0)
 881                 return -EINVAL;
 882
 883         e820__range_remove(mem_size, ULLONG_MAX - mem_size, E820_TYPE_RAM, 1);
 884
 885         return 0;
 886 }
 887 early_param("mem", parse_memopt);
 888
 889 static int __init parse_memmap_one(char *p)
 890 {
 891         char *oldp;
 892         u64 start_at, mem_size;
 893
 894         if (!p)
 895                 return -EINVAL;
 896
 897         if (!strncmp(p, "exactmap", 8)) {
 898 #ifdef CONFIG_CRASH_DUMP
 899                 /*
 900                  * If we are doing a crash dump, we still need to know
 901                  * the real memory size before the original memory map is
 902                  * reset.
 903                  */
 904                 saved_max_pfn = e820__end_of_ram_pfn();
 905 #endif
 906                 e820_table->nr_entries = 0;
 907                 userdef = 1;
 908                 return 0;
 909         }
 910
 911         oldp = p;
 912         mem_size = memparse(p, &p);
 913         if (p == oldp)
 914                 return -EINVAL;
 915
 916         userdef = 1;
 917         if (*p == '@') {
 918                 start_at = memparse(p+1, &p);
 919                 e820__range_add(start_at, mem_size, E820_TYPE_RAM);
 920         } else if (*p == '#') {
 921                 start_at = memparse(p+1, &p);
 922                 e820__range_add(start_at, mem_size, E820_TYPE_ACPI);
 923         } else if (*p == '$') {
 924                 start_at = memparse(p+1, &p);
 925                 e820__range_add(start_at, mem_size, E820_TYPE_RESERVED);
 926         } else if (*p == '!') {
 927                 start_at = memparse(p+1, &p);
 928                 e820__range_add(start_at, mem_size, E820_TYPE_PRAM);
 929         } else if (*p == '%') {
 930                 enum e820_type from = 0, to = 0;
 931
 932                 start_at = memparse(p + 1, &p);
 933                 if (*p == '-')
 934                         from = simple_strtoull(p + 1, &p, 0);
 935                 if (*p == '+')
 936                         to = simple_strtoull(p + 1, &p, 0);
 937                 if (*p != '\0')
 938                         return -EINVAL;
 939                 if (from && to)
 940                         e820__range_update(start_at, mem_size, from, to);
 941                 else if (to)
 942                         e820__range_add(start_at, mem_size, to);
 943                 else if (from)
 944                         e820__range_remove(start_at, mem_size, from, 1);
 945                 else
 946                         e820__range_remove(start_at, mem_size, 0, 0);
 947         } else {
 948                 e820__range_remove(mem_size, ULLONG_MAX - mem_size, E820_TYPE_RAM, 1);
 949         }
 950
 951         return *p == '\0' ? 0 : -EINVAL;
 952 }
 953
 954 static int __init parse_memmap_opt(char *str)
 955 {
 956         while (str) {
 957                 char *k = strchr(str, ',');
 958
 959                 if (k)
 960                         *k++ = 0;
 961
 962                 parse_memmap_one(str);
 963                 str = k;
 964         }
 965
 966         return 0;
 967 }
 968 early_param("memmap", parse_memmap_opt);
 969
 970 /*
 971  * Reserve all entries from the bootloader's extensible data nodes list,
 972  * because if present we are going to use it later on to fetch e820
 973  * entries from it:
 974  */
 975 void __init e820__reserve_setup_data(void)
 976 {
 977         struct setup_data *data;
 978         u64 pa_data;
 979
 980         pa_data = boot_params.hdr.setup_data;
 981         if (!pa_data)
 982                 return;
 983
 984         while (pa_data) {
 985                 data = early_memremap(pa_data, sizeof(*data));
 986                 e820__range_update(pa_data, sizeof(*data)+data->len, E820_TYPE_RAM, E820_TYPE_RESERVED_KERN);
 987                 e820__range_update_kexec(pa_data, sizeof(*data)+data->len, E820_TYPE_RAM, E820_TYPE_RESERVED_KERN);
 988                 pa_data = data->next;
 989                 early_memunmap(data, sizeof(*data));
 990         }
 991
 992         e820__update_table(e820_table);
 993         e820__update_table(e820_table_kexec);
 994
 995         pr_info("extended physical RAM map:\n");
 996         e820__print_table("reserve setup_data");
 997 }
 998
 999 /*
1000  * Called after parse_early_param(), after early parameters (such as mem=)
1001  * have been processed, in which case we already have an E820 table filled in
1002  * via the parameter callback function(s), but it's not sorted and printed yet:
1003  */
1004 void __init e820__finish_early_params(void)
1005 {
1006         if (userdef) {
1007                 if (e820__update_table(e820_table) < 0)
1008                         early_panic("Invalid user supplied memory map");
1009
1010                 pr_info("user-defined physical RAM map:\n");
1011                 e820__print_table("user");
1012         }
1013 }
1014
1015 static const char *__init e820_type_to_string(struct e820_entry *entry)
1016 {
1017         switch (entry->type) {
1018         case E820_TYPE_RESERVED_KERN:   /* Fall-through: */
1019         case E820_TYPE_RAM:             return "System RAM";
1020         case E820_TYPE_ACPI:            return "ACPI Tables";
1021         case E820_TYPE_NVS:             return "ACPI Non-volatile Storage";
1022         case E820_TYPE_UNUSABLE:        return "Unusable memory";
1023         case E820_TYPE_PRAM:            return "Persistent Memory (legacy)";
1024         case E820_TYPE_PMEM:            return "Persistent Memory";
1025         case E820_TYPE_RESERVED:        return "Reserved";
1026         default:                        return "Unknown E820 type";
1027         }
1028 }
1029
1030 static unsigned long __init e820_type_to_iomem_type(struct e820_entry *entry)
1031 {
1032         switch (entry->type) {
1033         case E820_TYPE_RESERVED_KERN:   /* Fall-through: */
1034         case E820_TYPE_RAM:             return IORESOURCE_SYSTEM_RAM;
1035         case E820_TYPE_ACPI:            /* Fall-through: */
1036         case E820_TYPE_NVS:             /* Fall-through: */
1037         case E820_TYPE_UNUSABLE:        /* Fall-through: */
1038         case E820_TYPE_PRAM:            /* Fall-through: */
1039         case E820_TYPE_PMEM:            /* Fall-through: */
1040         case E820_TYPE_RESERVED:        /* Fall-through: */
1041         default:                        return IORESOURCE_MEM;
1042         }
1043 }
1044
1045 static unsigned long __init e820_type_to_iores_desc(struct e820_entry *entry)
1046 {
1047         switch (entry->type) {
1048         case E820_TYPE_ACPI:            return IORES_DESC_ACPI_TABLES;
1049         case E820_TYPE_NVS:             return IORES_DESC_ACPI_NV_STORAGE;
1050         case E820_TYPE_PMEM:            return IORES_DESC_PERSISTENT_MEMORY;
1051         case E820_TYPE_PRAM:            return IORES_DESC_PERSISTENT_MEMORY_LEGACY;
1052         case E820_TYPE_RESERVED_KERN:   /* Fall-through: */
1053         case E820_TYPE_RAM:             /* Fall-through: */
1054         case E820_TYPE_UNUSABLE:        /* Fall-through: */
1055         case E820_TYPE_RESERVED:        /* Fall-through: */
1056         default:                        return IORES_DESC_NONE;
1057         }
1058 }
1059
1060 static bool __init do_mark_busy(enum e820_type type, struct resource *res)
1061 {
1062         /* this is the legacy bios/dos rom-shadow + mmio region */
1063         if (res->start < (1ULL<<20))
1064                 return true;
1065
1066         /*
1067          * Treat persistent memory like device memory, i.e. reserve it
1068          * for exclusive use of a driver
1069          */
1070         switch (type) {
1071         case E820_TYPE_RESERVED:
1072         case E820_TYPE_PRAM:
1073         case E820_TYPE_PMEM:
1074                 return false;
1075         case E820_TYPE_RESERVED_KERN:
1076         case E820_TYPE_RAM:
1077         case E820_TYPE_ACPI:
1078         case E820_TYPE_NVS:
1079         case E820_TYPE_UNUSABLE:
1080         default:
1081                 return true;
1082         }
1083 }
1084
1085 /*
1086  * Mark E820 reserved areas as busy for the resource manager:
1087  */
1088
1089 static struct resource __initdata *e820_res;
1090
1091 void __init e820__reserve_resources(void)
1092 {
1093         int i;
1094         struct resource *res;
1095         u64 end;
1096
1097         res = alloc_bootmem(sizeof(*res) * e820_table->nr_entries);
1098         e820_res = res;
1099
1100         for (i = 0; i < e820_table->nr_entries; i++) {
1101                 struct e820_entry *entry = e820_table->entries + i;
1102
1103                 end = entry->addr + entry->size - 1;
1104                 if (end != (resource_size_t)end) {
1105                         res++;
1106                         continue;
1107                 }
1108                 res->start = entry->addr;
1109                 res->end   = end;
1110                 res->name  = e820_type_to_string(entry);
1111                 res->flags = e820_type_to_iomem_type(entry);
1112                 res->desc  = e820_type_to_iores_desc(entry);
1113
1114                 /*
1115                  * Don't register the region that could be conflicted with
1116                  * PCI device BAR resources and insert them later in
1117                  * pcibios_resource_survey():
1118                  */
1119                 if (do_mark_busy(entry->type, res)) {
1120                         res->flags |= IORESOURCE_BUSY;
1121                         insert_resource(&iomem_resource, res);
1122                 }
1123                 res++;
1124         }
1125
1126         /* Expose the bootloader-provided memory layout to the sysfs. */
1127         for (i = 0; i < e820_table_firmware->nr_entries; i++) {
1128                 struct e820_entry *entry = e820_table_firmware->entries + i;
1129
1130                 firmware_map_add_early(entry->addr, entry->addr + entry->size, e820_type_to_string(entry));
1131         }
1132 }
1133
1134 /*
1135  * How much should we pad the end of RAM, depending on where it is?
1136  */
1137 static unsigned long __init ram_alignment(resource_size_t pos)
1138 {
1139         unsigned long mb = pos >> 20;
1140
1141         /* To 64kB in the first megabyte */
1142         if (!mb)
1143                 return 64*1024;
1144
1145         /* To 1MB in the first 16MB */
1146         if (mb < 16)
1147                 return 1024*1024;
1148
1149         /* To 64MB for anything above that */
1150         return 64*1024*1024;
1151 }
1152
1153 #define MAX_RESOURCE_SIZE ((resource_size_t)-1)
1154
1155 void __init e820__reserve_resources_late(void)
1156 {
1157         int i;
1158         struct resource *res;
1159
1160         res = e820_res;
1161         for (i = 0; i < e820_table->nr_entries; i++) {
1162                 if (!res->parent && res->end)
1163                         insert_resource_expand_to_fit(&iomem_resource, res);
1164                 res++;
1165         }
1166
1167         /*
1168          * Try to bump up RAM regions to reasonable boundaries, to
1169          * avoid stolen RAM:
1170          */
1171         for (i = 0; i < e820_table->nr_entries; i++) {
1172                 struct e820_entry *entry = &e820_table->entries[i];
1173                 u64 start, end;
1174
1175                 if (entry->type != E820_TYPE_RAM)
1176                         continue;
1177
1178                 start = entry->addr + entry->size;
1179                 end = round_up(start, ram_alignment(start)) - 1;
1180                 if (end > MAX_RESOURCE_SIZE)
1181                         end = MAX_RESOURCE_SIZE;
1182                 if (start >= end)
1183                         continue;
1184
1185                 printk(KERN_DEBUG "e820: reserve RAM buffer [mem %#010llx-%#010llx]\n", start, end);
1186                 reserve_region_with_split(&iomem_resource, start, end, "RAM buffer");
1187         }
1188 }
1189
1190 /*
1191  * Pass the firmware (bootloader) E820 map to the kernel and process it:
1192  */
1193 char *__init e820__memory_setup_default(void)
1194 {
1195         char *who = "BIOS-e820";
1196
1197         /*
1198          * Try to copy the BIOS-supplied E820-map.
1199          *
1200          * Otherwise fake a memory map; one section from 0k->640k,
1201          * the next section from 1mb->appropriate_mem_k
1202          */
1203         if (append_e820_table(boot_params.e820_table, boot_params.e820_entries) < 0) {
1204                 u64 mem_size;
1205
1206                 /* Compare results from other methods and take the one that gives more RAM: */
1207                 if (boot_params.alt_mem_k < boot_params.screen_info.ext_mem_k) {
1208                         mem_size = boot_params.screen_info.ext_mem_k;
1209                         who = "BIOS-88";
1210                 } else {
1211                         mem_size = boot_params.alt_mem_k;
1212                         who = "BIOS-e801";
1213                 }
1214
1215                 e820_table->nr_entries = 0;
1216                 e820__range_add(0, LOWMEMSIZE(), E820_TYPE_RAM);
1217                 e820__range_add(HIGH_MEMORY, mem_size << 10, E820_TYPE_RAM);
1218         }
1219
1220         /* We just appended a lot of ranges, sanitize the table: */
1221         e820__update_table(e820_table);
1222
1223         return who;
1224 }
1225
1226 /*
1227  * Calls e820__memory_setup_default() in essence to pick up the firmware/bootloader
1228  * E820 map - with an optional platform quirk available for virtual platforms
1229  * to override this method of boot environment processing:
1230  */
1231 void __init e820__memory_setup(void)
1232 {
1233         char *who;
1234
1235         /* This is a firmware interface ABI - make sure we don't break it: */
1236         BUILD_BUG_ON(sizeof(struct boot_e820_entry) != 20);
1237
1238         who = x86_init.resources.memory_setup();
1239
1240         memcpy(e820_table_kexec, e820_table, sizeof(*e820_table_kexec));
1241         memcpy(e820_table_firmware, e820_table, sizeof(*e820_table_firmware));
1242
1243         pr_info("BIOS-provided physical RAM map:\n");
1244         e820__print_table(who);
1245 }
1246
1247 void __init e820__memblock_setup(void)
1248 {
1249         int i;
1250         u64 end;
1251
1252         /*
1253          * The bootstrap memblock region count maximum is 128 entries
1254          * (INIT_MEMBLOCK_REGIONS), but EFI might pass us more E820 entries
1255          * than that - so allow memblock resizing.
1256          *
1257          * This is safe, because this call happens pretty late during x86 setup,
1258          * so we know about reserved memory regions already. (This is important
1259          * so that memblock resizing does no stomp over reserved areas.)
1260          */
1261         memblock_allow_resize();
1262
1263         for (i = 0; i < e820_table->nr_entries; i++) {
1264                 struct e820_entry *entry = &e820_table->entries[i];
1265
1266                 end = entry->addr + entry->size;
1267                 if (end != (resource_size_t)end)
1268                         continue;
1269
1270                 if (entry->type != E820_TYPE_RAM && entry->type != E820_TYPE_RESERVED_KERN)
1271                         continue;
1272
1273                 memblock_add(entry->addr, entry->size);
1274         }
1275
1276         /* Throw away partial pages: */
1277         memblock_trim_memory(PAGE_SIZE);
1278
1279         memblock_dump_all();
1280 }