arch/x86/mm/ioremap.c

   1 /*
   2  * Re-map IO memory to kernel address space so that we can access it.
   3  * This is needed for high PCI addresses that aren't mapped in the
   4  * 640k-1MB IO memory area on PC's
   5  *
   6  * (C) Copyright 1995 1996 Linus Torvalds
   7  */
   8
   9 #include <linux/bootmem.h>
  10 #include <linux/init.h>
  11 #include <linux/io.h>
  12 #include <linux/module.h>
  13 #include <linux/slab.h>
  14 #include <linux/vmalloc.h>
  15
  16 #include <asm/cacheflush.h>
  17 #include <asm/e820.h>
  18 #include <asm/fixmap.h>
  19 #include <asm/pgtable.h>
  20 #include <asm/tlbflush.h>
  21
  22 #ifdef CONFIG_X86_64
  23
  24 unsigned long __phys_addr(unsigned long x)
  25 {
  26         if (x >= __START_KERNEL_map)
  27                 return x - __START_KERNEL_map + phys_base;
  28         return x - PAGE_OFFSET;
  29 }
  30 EXPORT_SYMBOL(__phys_addr);
  31
  32 #endif
  33
  34 int page_is_ram(unsigned long pagenr)
  35 {
  36         unsigned long addr, end;
  37         int i;
  38
  39         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
  40                 /*
  41                  * Not usable memory:
  42                  */
  43                 if (e820.map[i].type != E820_RAM)
  44                         continue;
  45                 addr = (e820.map[i].addr + PAGE_SIZE-1) >> PAGE_SHIFT;
  46                 end = (e820.map[i].addr + e820.map[i].size) >> PAGE_SHIFT;
  47
  48                 /*
  49                  * Sanity check: Some BIOSen report areas as RAM that
  50                  * are not. Notably the 640->1Mb area, which is the
  51                  * PCI BIOS area.
  52                  */
  53                 if (addr >= (BIOS_BEGIN >> PAGE_SHIFT) &&
  54                     end < (BIOS_END >> PAGE_SHIFT))
  55                         continue;
  56
  57                 if ((pagenr >= addr) && (pagenr < end))
  58                         return 1;
  59         }
  60         return 0;
  61 }
  62
  63 /*
  64  * Fix up the linear direct mapping of the kernel to avoid cache attribute
  65  * conflicts.
  66  */
  67 static int ioremap_change_attr(unsigned long phys_addr, unsigned long size,
  68                                pgprot_t prot)
  69 {
  70         unsigned long npages, vaddr, last_addr = phys_addr + size - 1;
  71         int err, level;
  72
  73         /* No change for pages after the last mapping */
  74         if (last_addr >= (max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT))
  75                 return 0;
  76
  77         npages = (size + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
  78         vaddr = (unsigned long) __va(phys_addr);
  79
  80         /*
  81          * If there is no identity map for this address,
  82          * change_page_attr_addr is unnecessary
  83          */
  84         if (!lookup_address(vaddr, &level))
  85                 return 0;
  86
  87         /*
  88          * Must use an address here and not struct page because the
  89          * phys addr can be a in hole between nodes and not have a
  90          * memmap entry.
  91          */
  92         err = change_page_attr_addr(vaddr, npages, prot);
  93
  94         if (!err)
  95                 global_flush_tlb();
  96
  97         return err;
  98 }
  99
 100 /*
 101  * Remap an arbitrary physical address space into the kernel virtual
 102  * address space. Needed when the kernel wants to access high addresses
 103  * directly.
 104  *
 105  * NOTE! We need to allow non-page-aligned mappings too: we will obviously
 106  * have to convert them into an offset in a page-aligned mapping, but the
 107  * caller shouldn't need to know that small detail.
 108  */
 109 void __iomem *__ioremap(unsigned long phys_addr, unsigned long size,
 110                         unsigned long flags)
 111 {
 112         void __iomem *addr;
 113         struct vm_struct *area;
 114         unsigned long offset, last_addr;
 115         pgprot_t pgprot;
 116
 117         /* Don't allow wraparound or zero size */
 118         last_addr = phys_addr + size - 1;
 119         if (!size || last_addr < phys_addr)
 120                 return NULL;
 121
 122         /*
 123          * Don't remap the low PCI/ISA area, it's always mapped..
 124          */
 125         if (phys_addr >= ISA_START_ADDRESS && last_addr < ISA_END_ADDRESS)
 126                 return (__force void __iomem *)phys_to_virt(phys_addr);
 127
 128         /*
 129          * Don't allow anybody to remap normal RAM that we're using..
 130          */
 131         for (offset = phys_addr >> PAGE_SHIFT; offset < max_pfn_mapped &&
 132              (offset << PAGE_SHIFT) < last_addr; offset++) {
 133                 if (page_is_ram(offset))
 134                         return NULL;
 135         }
 136
 137         pgprot = MAKE_GLOBAL(__PAGE_KERNEL | flags);
 138
 139         /*
 140          * Mappings have to be page-aligned
 141          */
 142         offset = phys_addr & ~PAGE_MASK;
 143         phys_addr &= PAGE_MASK;
 144         size = PAGE_ALIGN(last_addr+1) - phys_addr;
 145
 146         /*
 147          * Ok, go for it..
 148          */
 149         area = get_vm_area(size, VM_IOREMAP);
 150         if (!area)
 151                 return NULL;
 152         area->phys_addr = phys_addr;
 153         addr = (void __iomem *) area->addr;
 154         if (ioremap_page_range((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size,
 155                                phys_addr, pgprot)) {
 156                 remove_vm_area((void *)(PAGE_MASK & (unsigned long) addr));
 157                 return NULL;
 158         }
 159
 160         if (ioremap_change_attr(phys_addr, size, pgprot) < 0) {
 161                 vunmap(addr);
 162                 return NULL;
 163         }
 164
 165         return (void __iomem *) (offset + (char __iomem *)addr);
 166 }
 167 EXPORT_SYMBOL(__ioremap);
 168
 169 /**
 170  * ioremap_nocache     -   map bus memory into CPU space
 171  * @offset:    bus address of the memory
 172  * @size:      size of the resource to map
 173  *
 174  * ioremap_nocache performs a platform specific sequence of operations to
 175  * make bus memory CPU accessible via the readb/readw/readl/writeb/
 176  * writew/writel functions and the other mmio helpers. The returned
 177  * address is not guaranteed to be usable directly as a virtual
 178  * address.
 179  *
 180  * This version of ioremap ensures that the memory is marked uncachable
 181  * on the CPU as well as honouring existing caching rules from things like
 182  * the PCI bus. Note that there are other caches and buffers on many
 183  * busses. In particular driver authors should read up on PCI writes
 184  *
 185  * It's useful if some control registers are in such an area and
 186  * write combining or read caching is not desirable:
 187  *
 188  * Must be freed with iounmap.
 189  */
 190 void __iomem *ioremap_nocache(unsigned long phys_addr, unsigned long size)
 191 {
 192         return __ioremap(phys_addr, size, _PAGE_PCD | _PAGE_PWT);
 193 }
 194 EXPORT_SYMBOL(ioremap_nocache);
 195
 196 /**
 197  * iounmap - Free a IO remapping
 198  * @addr: virtual address from ioremap_*
 199  *
 200  * Caller must ensure there is only one unmapping for the same pointer.
 201  */
 202 void iounmap(volatile void __iomem *addr)
 203 {
 204         struct vm_struct *p, *o;
 205
 206         if ((void __force *)addr <= high_memory)
 207                 return;
 208
 209         /*
 210          * __ioremap special-cases the PCI/ISA range by not instantiating a
 211          * vm_area and by simply returning an address into the kernel mapping
 212          * of ISA space.   So handle that here.
 213          */
 214         if (addr >= phys_to_virt(ISA_START_ADDRESS) &&
 215             addr < phys_to_virt(ISA_END_ADDRESS))
 216                 return;
 217
 218         addr = (volatile void __iomem *)
 219                 (PAGE_MASK & (unsigned long __force)addr);
 220
 221         /* Use the vm area unlocked, assuming the caller
 222            ensures there isn't another iounmap for the same address
 223            in parallel. Reuse of the virtual address is prevented by
 224            leaving it in the global lists until we're done with it.
 225            cpa takes care of the direct mappings. */
 226         read_lock(&vmlist_lock);
 227         for (p = vmlist; p; p = p->next) {
 228                 if (p->addr == addr)
 229                         break;
 230         }
 231         read_unlock(&vmlist_lock);
 232
 233         if (!p) {
 234                 printk(KERN_ERR "iounmap: bad address %p\n", addr);
 235                 dump_stack();
 236                 return;
 237         }
 238
 239         /* Reset the direct mapping. Can block */
 240         ioremap_change_attr(p->phys_addr, p->size, PAGE_KERNEL);
 241
 242         /* Finally remove it */
 243         o = remove_vm_area((void *)addr);
 244         BUG_ON(p != o || o == NULL);
 245         kfree(p);
 246 }
 247 EXPORT_SYMBOL(iounmap);
 248
 249 #ifdef CONFIG_X86_32
 250
 251 int __initdata early_ioremap_debug;
 252
 253 static int __init early_ioremap_debug_setup(char *str)
 254 {
 255         early_ioremap_debug = 1;
 256
 257         return 0;
 258 }
 259 early_param("early_ioremap_debug", early_ioremap_debug_setup);
 260
 261 static __initdata int after_paging_init;
 262 static __initdata unsigned long bm_pte[1024]
 263                                 __attribute__((aligned(PAGE_SIZE)));
 264
 265 static inline unsigned long * __init early_ioremap_pgd(unsigned long addr)
 266 {
 267         return (unsigned long *)swapper_pg_dir + ((addr >> 22) & 1023);
 268 }
 269
 270 static inline unsigned long * __init early_ioremap_pte(unsigned long addr)
 271 {
 272         return bm_pte + ((addr >> PAGE_SHIFT) & 1023);
 273 }
 274
 275 void __init early_ioremap_init(void)
 276 {
 277         unsigned long *pgd;
 278
 279         if (early_ioremap_debug)
 280                 printk(KERN_DEBUG "early_ioremap_init()\n");
 281
 282         pgd = early_ioremap_pgd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN));
 283         *pgd = __pa(bm_pte) | _PAGE_TABLE;
 284         memset(bm_pte, 0, sizeof(bm_pte));
 285         /*
 286          * The boot-ioremap range spans multiple pgds, for which
 287          * we are not prepared:
 288          */
 289         if (pgd != early_ioremap_pgd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_END))) {
 290                 WARN_ON(1);
 291                 printk(KERN_WARNING "pgd %p != %p\n",
 292                        pgd, early_ioremap_pgd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_END)));
 293                 printk(KERN_WARNING "fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN): %08lx\n",
 294                        fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN));
 295                 printk(KERN_WARNING "fix_to_virt(FIX_BTMAP_END):   %08lx\n",
 296                        fix_to_virt(FIX_BTMAP_END));
 297
 298                 printk(KERN_WARNING "FIX_BTMAP_END:       %d\n", FIX_BTMAP_END);
 299                 printk(KERN_WARNING "FIX_BTMAP_BEGIN:     %d\n",
 300                        FIX_BTMAP_BEGIN);
 301         }
 302 }
 303
 304 void __init early_ioremap_clear(void)
 305 {
 306         unsigned long *pgd;
 307
 308         if (early_ioremap_debug)
 309                 printk(KERN_DEBUG "early_ioremap_clear()\n");
 310
 311         pgd = early_ioremap_pgd(fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN));
 312         *pgd = 0;
 313         __flush_tlb_all();
 314 }
 315
 316 void __init early_ioremap_reset(void)
 317 {
 318         enum fixed_addresses idx;
 319         unsigned long *pte, phys, addr;
 320
 321         after_paging_init = 1;
 322         for (idx = FIX_BTMAP_BEGIN; idx >= FIX_BTMAP_END; idx--) {
 323                 addr = fix_to_virt(idx);
 324                 pte = early_ioremap_pte(addr);
 325                 if (!*pte & _PAGE_PRESENT) {
 326                         phys = *pte & PAGE_MASK;
 327                         set_fixmap(idx, phys);
 328                 }
 329         }
 330 }
 331
 332 static void __init __early_set_fixmap(enum fixed_addresses idx,
 333                                    unsigned long phys, pgprot_t flags)
 334 {
 335         unsigned long *pte, addr = __fix_to_virt(idx);
 336
 337         if (idx >= __end_of_fixed_addresses) {
 338                 BUG();
 339                 return;
 340         }
 341         pte = early_ioremap_pte(addr);
 342         if (pgprot_val(flags))
 343                 *pte = (phys & PAGE_MASK) | pgprot_val(flags);
 344         else
 345                 *pte = 0;
 346         __flush_tlb_one(addr);
 347 }
 348
 349 static inline void __init early_set_fixmap(enum fixed_addresses idx,
 350                                         unsigned long phys)
 351 {
 352         if (after_paging_init)
 353                 set_fixmap(idx, phys);
 354         else
 355                 __early_set_fixmap(idx, phys, PAGE_KERNEL);
 356 }
 357
 358 static inline void __init early_clear_fixmap(enum fixed_addresses idx)
 359 {
 360         if (after_paging_init)
 361                 clear_fixmap(idx);
 362         else
 363                 __early_set_fixmap(idx, 0, __pgprot(0));
 364 }
 365
 366
 367 int __initdata early_ioremap_nested;
 368
 369 static int __init check_early_ioremap_leak(void)
 370 {
 371         if (!early_ioremap_nested)
 372                 return 0;
 373
 374         printk(KERN_WARNING
 375                "Debug warning: early ioremap leak of %d areas detected.\n",
 376                early_ioremap_nested);
 377         printk(KERN_WARNING
 378                "please boot with early_ioremap_debug and report the dmesg.\n");
 379         WARN_ON(1);
 380
 381         return 1;
 382 }
 383 late_initcall(check_early_ioremap_leak);
 384
 385 void __init *early_ioremap(unsigned long phys_addr, unsigned long size)
 386 {
 387         unsigned long offset, last_addr;
 388         unsigned int nrpages, nesting;
 389         enum fixed_addresses idx0, idx;
 390
 391         WARN_ON(system_state != SYSTEM_BOOTING);
 392
 393         nesting = early_ioremap_nested;
 394         if (early_ioremap_debug) {
 395                 printk(KERN_DEBUG "early_ioremap(%08lx, %08lx) [%d] => ",
 396                        phys_addr, size, nesting);
 397                 dump_stack();
 398         }
 399
 400         /* Don't allow wraparound or zero size */
 401         last_addr = phys_addr + size - 1;
 402         if (!size || last_addr < phys_addr) {
 403                 WARN_ON(1);
 404                 return NULL;
 405         }
 406
 407         if (nesting >= FIX_BTMAPS_NESTING) {
 408                 WARN_ON(1);
 409                 return NULL;
 410         }
 411         early_ioremap_nested++;
 412         /*
 413          * Mappings have to be page-aligned
 414          */
 415         offset = phys_addr & ~PAGE_MASK;
 416         phys_addr &= PAGE_MASK;
 417         size = PAGE_ALIGN(last_addr) - phys_addr;
 418
 419         /*
 420          * Mappings have to fit in the FIX_BTMAP area.
 421          */
 422         nrpages = size >> PAGE_SHIFT;
 423         if (nrpages > NR_FIX_BTMAPS) {
 424                 WARN_ON(1);
 425                 return NULL;
 426         }
 427
 428         /*
 429          * Ok, go for it..
 430          */
 431         idx0 = FIX_BTMAP_BEGIN - NR_FIX_BTMAPS*nesting;
 432         idx = idx0;
 433         while (nrpages > 0) {
 434                 early_set_fixmap(idx, phys_addr);
 435                 phys_addr += PAGE_SIZE;
 436                 --idx;
 437                 --nrpages;
 438         }
 439         if (early_ioremap_debug)
 440                 printk(KERN_CONT "%08lx + %08lx\n", offset, fix_to_virt(idx0));
 441
 442         return (void *) (offset + fix_to_virt(idx0));
 443 }
 444
 445 void __init early_iounmap(void *addr, unsigned long size)
 446 {
 447         unsigned long virt_addr;
 448         unsigned long offset;
 449         unsigned int nrpages;
 450         enum fixed_addresses idx;
 451         unsigned int nesting;
 452
 453         nesting = --early_ioremap_nested;
 454         WARN_ON(nesting < 0);
 455
 456         if (early_ioremap_debug) {
 457                 printk(KERN_DEBUG "early_iounmap(%p, %08lx) [%d]\n", addr,
 458                        size, nesting);
 459                 dump_stack();
 460         }
 461
 462         virt_addr = (unsigned long)addr;
 463         if (virt_addr < fix_to_virt(FIX_BTMAP_BEGIN)) {
 464                 WARN_ON(1);
 465                 return;
 466         }
 467         offset = virt_addr & ~PAGE_MASK;
 468         nrpages = PAGE_ALIGN(offset + size - 1) >> PAGE_SHIFT;
 469
 470         idx = FIX_BTMAP_BEGIN - NR_FIX_BTMAPS*nesting;
 471         while (nrpages > 0) {
 472                 early_clear_fixmap(idx);
 473                 --idx;
 474                 --nrpages;
 475         }
 476 }
 477
 478 void __this_fixmap_does_not_exist(void)
 479 {
 480         WARN_ON(1);
 481 }
 482
 483 #endif /* CONFIG_X86_32 */