mm/memblock.c

   1 /*
   2  * Procedures for maintaining information about logical memory blocks.
   3  *
   4  * Peter Bergner, IBM Corp.     June 2001.
   5  * Copyright (C) 2001 Peter Bergner.
   6  *
   7  *      This program is free software; you can redistribute it and/or
   8  *      modify it under the terms of the GNU General Public License
   9  *      as published by the Free Software Foundation; either version
  10  *      2 of the License, or (at your option) any later version.
  11  */
  12
  13 #include <linux/kernel.h>
  14 #include <linux/init.h>
  15 #include <linux/bitops.h>
  16 #include <linux/poison.h>
  17 #include <linux/memblock.h>
  18
  19 struct memblock memblock;
  20
  21 static int memblock_debug;
  22 static struct memblock_region memblock_memory_init_regions[INIT_MEMBLOCK_REGIONS + 1];
  23 static struct memblock_region memblock_reserved_init_regions[INIT_MEMBLOCK_REGIONS + 1];
  24
  25 #define MEMBLOCK_ERROR  (~(phys_addr_t)0)
  26
  27 /*
  28  * Address comparison utilities
  29  */
  30
  31 static phys_addr_t memblock_align_down(phys_addr_t addr, phys_addr_t size)
  32 {
  33         return addr & ~(size - 1);
  34 }
  35
  36 static phys_addr_t memblock_align_up(phys_addr_t addr, phys_addr_t size)
  37 {
  38         return (addr + (size - 1)) & ~(size - 1);
  39 }
  40
  41 static unsigned long memblock_addrs_overlap(phys_addr_t base1, phys_addr_t size1,
  42                                        phys_addr_t base2, phys_addr_t size2)
  43 {
  44         return ((base1 < (base2 + size2)) && (base2 < (base1 + size1)));
  45 }
  46
  47 static long memblock_addrs_adjacent(phys_addr_t base1, phys_addr_t size1,
  48                                phys_addr_t base2, phys_addr_t size2)
  49 {
  50         if (base2 == base1 + size1)
  51                 return 1;
  52         else if (base1 == base2 + size2)
  53                 return -1;
  54
  55         return 0;
  56 }
  57
  58 static long memblock_regions_adjacent(struct memblock_type *type,
  59                                  unsigned long r1, unsigned long r2)
  60 {
  61         phys_addr_t base1 = type->regions[r1].base;
  62         phys_addr_t size1 = type->regions[r1].size;
  63         phys_addr_t base2 = type->regions[r2].base;
  64         phys_addr_t size2 = type->regions[r2].size;
  65
  66         return memblock_addrs_adjacent(base1, size1, base2, size2);
  67 }
  68
  69 long memblock_overlaps_region(struct memblock_type *type, phys_addr_t base, phys_addr_t size)
  70 {
  71         unsigned long i;
  72
  73         for (i = 0; i < type->cnt; i++) {
  74                 phys_addr_t rgnbase = type->regions[i].base;
  75                 phys_addr_t rgnsize = type->regions[i].size;
  76                 if (memblock_addrs_overlap(base, size, rgnbase, rgnsize))
  77                         break;
  78         }
  79
  80         return (i < type->cnt) ? i : -1;
  81 }
  82
  83 /*
  84  * Find, allocate, deallocate or reserve unreserved regions. All allocations
  85  * are top-down.
  86  */
  87
  88 static phys_addr_t __init memblock_find_region(phys_addr_t start, phys_addr_t end,
  89                                           phys_addr_t size, phys_addr_t align)
  90 {
  91         phys_addr_t base, res_base;
  92         long j;
  93
  94         base = memblock_align_down((end - size), align);
  95         while (start <= base) {
  96                 j = memblock_overlaps_region(&memblock.reserved, base, size);
  97                 if (j < 0)
  98                         return base;
  99                 res_base = memblock.reserved.regions[j].base;
 100                 if (res_base < size)
 101                         break;
 102                 base = memblock_align_down(res_base - size, align);
 103         }
 104
 105         return MEMBLOCK_ERROR;
 106 }
 107
 108 static phys_addr_t __init memblock_find_base(phys_addr_t size, phys_addr_t align, phys_addr_t max_addr)
 109 {
 110         long i;
 111         phys_addr_t base = 0;
 112         phys_addr_t res_base;
 113
 114         BUG_ON(0 == size);
 115
 116         size = memblock_align_up(size, align);
 117
 118         /* Pump up max_addr */
 119         if (max_addr == MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE)
 120                 max_addr = memblock.current_limit;
 121
 122         /* We do a top-down search, this tends to limit memory
 123          * fragmentation by keeping early boot allocs near the
 124          * top of memory
 125          */
 126         for (i = memblock.memory.cnt - 1; i >= 0; i--) {
 127                 phys_addr_t memblockbase = memblock.memory.regions[i].base;
 128                 phys_addr_t memblocksize = memblock.memory.regions[i].size;
 129
 130                 if (memblocksize < size)
 131                         continue;
 132                 base = min(memblockbase + memblocksize, max_addr);
 133                 res_base = memblock_find_region(memblockbase, base, size, align);
 134                 if (res_base != MEMBLOCK_ERROR)
 135                         return res_base;
 136         }
 137         return MEMBLOCK_ERROR;
 138 }
 139
 140 static void memblock_remove_region(struct memblock_type *type, unsigned long r)
 141 {
 142         unsigned long i;
 143
 144         for (i = r; i < type->cnt - 1; i++) {
 145                 type->regions[i].base = type->regions[i + 1].base;
 146                 type->regions[i].size = type->regions[i + 1].size;
 147         }
 148         type->cnt--;
 149 }
 150
 151 /* Assumption: base addr of region 1 < base addr of region 2 */
 152 static void memblock_coalesce_regions(struct memblock_type *type,
 153                 unsigned long r1, unsigned long r2)
 154 {
 155         type->regions[r1].size += type->regions[r2].size;
 156         memblock_remove_region(type, r2);
 157 }
 158
 159 static long memblock_add_region(struct memblock_type *type, phys_addr_t base, phys_addr_t size)
 160 {
 161         unsigned long coalesced = 0;
 162         long adjacent, i;
 163
 164         if ((type->cnt == 1) && (type->regions[0].size == 0)) {
 165                 type->regions[0].base = base;
 166                 type->regions[0].size = size;
 167                 return 0;
 168         }
 169
 170         /* First try and coalesce this MEMBLOCK with another. */
 171         for (i = 0; i < type->cnt; i++) {
 172                 phys_addr_t rgnbase = type->regions[i].base;
 173                 phys_addr_t rgnsize = type->regions[i].size;
 174
 175                 if ((rgnbase == base) && (rgnsize == size))
 176                         /* Already have this region, so we're done */
 177                         return 0;
 178
 179                 adjacent = memblock_addrs_adjacent(base, size, rgnbase, rgnsize);
 180                 if (adjacent > 0) {
 181                         type->regions[i].base -= size;
 182                         type->regions[i].size += size;
 183                         coalesced++;
 184                         break;
 185                 } else if (adjacent < 0) {
 186                         type->regions[i].size += size;
 187                         coalesced++;
 188                         break;
 189                 }
 190         }
 191
 192         if ((i < type->cnt - 1) && memblock_regions_adjacent(type, i, i+1)) {
 193                 memblock_coalesce_regions(type, i, i+1);
 194                 coalesced++;
 195         }
 196
 197         if (coalesced)
 198                 return coalesced;
 199         if (type->cnt >= type->max)
 200                 return -1;
 201
 202         /* Couldn't coalesce the MEMBLOCK, so add it to the sorted table. */
 203         for (i = type->cnt - 1; i >= 0; i--) {
 204                 if (base < type->regions[i].base) {
 205                         type->regions[i+1].base = type->regions[i].base;
 206                         type->regions[i+1].size = type->regions[i].size;
 207                 } else {
 208                         type->regions[i+1].base = base;
 209                         type->regions[i+1].size = size;
 210                         break;
 211                 }
 212         }
 213
 214         if (base < type->regions[0].base) {
 215                 type->regions[0].base = base;
 216                 type->regions[0].size = size;
 217         }
 218         type->cnt++;
 219
 220         return 0;
 221 }
 222
 223 long memblock_add(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
 224 {
 225         return memblock_add_region(&memblock.memory, base, size);
 226
 227 }
 228
 229 static long __memblock_remove(struct memblock_type *type, phys_addr_t base, phys_addr_t size)
 230 {
 231         phys_addr_t rgnbegin, rgnend;
 232         phys_addr_t end = base + size;
 233         int i;
 234
 235         rgnbegin = rgnend = 0; /* supress gcc warnings */
 236
 237         /* Find the region where (base, size) belongs to */
 238         for (i=0; i < type->cnt; i++) {
 239                 rgnbegin = type->regions[i].base;
 240                 rgnend = rgnbegin + type->regions[i].size;
 241
 242                 if ((rgnbegin <= base) && (end <= rgnend))
 243                         break;
 244         }
 245
 246         /* Didn't find the region */
 247         if (i == type->cnt)
 248                 return -1;
 249
 250         /* Check to see if we are removing entire region */
 251         if ((rgnbegin == base) && (rgnend == end)) {
 252                 memblock_remove_region(type, i);
 253                 return 0;
 254         }
 255
 256         /* Check to see if region is matching at the front */
 257         if (rgnbegin == base) {
 258                 type->regions[i].base = end;
 259                 type->regions[i].size -= size;
 260                 return 0;
 261         }
 262
 263         /* Check to see if the region is matching at the end */
 264         if (rgnend == end) {
 265                 type->regions[i].size -= size;
 266                 return 0;
 267         }
 268
 269         /*
 270          * We need to split the entry -  adjust the current one to the
 271          * beginging of the hole and add the region after hole.
 272          */
 273         type->regions[i].size = base - type->regions[i].base;
 274         return memblock_add_region(type, end, rgnend - end);
 275 }
 276
 277 long memblock_remove(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
 278 {
 279         return __memblock_remove(&memblock.memory, base, size);
 280 }
 281
 282 long __init memblock_free(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
 283 {
 284         return __memblock_remove(&memblock.reserved, base, size);
 285 }
 286
 287 long __init memblock_reserve(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
 288 {
 289         struct memblock_type *_rgn = &memblock.reserved;
 290
 291         BUG_ON(0 == size);
 292
 293         return memblock_add_region(_rgn, base, size);
 294 }
 295
 296 phys_addr_t __init __memblock_alloc_base(phys_addr_t size, phys_addr_t align, phys_addr_t max_addr)
 297 {
 298         phys_addr_t found;
 299
 300         /* We align the size to limit fragmentation. Without this, a lot of
 301          * small allocs quickly eat up the whole reserve array on sparc
 302          */
 303         size = memblock_align_up(size, align);
 304
 305         found = memblock_find_base(size, align, max_addr);
 306         if (found != MEMBLOCK_ERROR &&
 307             memblock_add_region(&memblock.reserved, found, size) >= 0)
 308                 return found;
 309
 310         return 0;
 311 }
 312
 313 phys_addr_t __init memblock_alloc_base(phys_addr_t size, phys_addr_t align, phys_addr_t max_addr)
 314 {
 315         phys_addr_t alloc;
 316
 317         alloc = __memblock_alloc_base(size, align, max_addr);
 318
 319         if (alloc == 0)
 320                 panic("ERROR: Failed to allocate 0x%llx bytes below 0x%llx.\n",
 321                       (unsigned long long) size, (unsigned long long) max_addr);
 322
 323         return alloc;
 324 }
 325
 326 phys_addr_t __init memblock_alloc(phys_addr_t size, phys_addr_t align)
 327 {
 328         return memblock_alloc_base(size, align, MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE);
 329 }
 330
 331
 332 /*
 333  * Additional node-local allocators. Search for node memory is bottom up
 334  * and walks memblock regions within that node bottom-up as well, but allocation
 335  * within an memblock region is top-down.
 336  */
 337
 338 phys_addr_t __weak __init memblock_nid_range(phys_addr_t start, phys_addr_t end, int *nid)
 339 {
 340         *nid = 0;
 341
 342         return end;
 343 }
 344
 345 static phys_addr_t __init memblock_alloc_nid_region(struct memblock_region *mp,
 346                                                phys_addr_t size,
 347                                                phys_addr_t align, int nid)
 348 {
 349         phys_addr_t start, end;
 350
 351         start = mp->base;
 352         end = start + mp->size;
 353
 354         start = memblock_align_up(start, align);
 355         while (start < end) {
 356                 phys_addr_t this_end;
 357                 int this_nid;
 358
 359                 this_end = memblock_nid_range(start, end, &this_nid);
 360                 if (this_nid == nid) {
 361                         phys_addr_t ret = memblock_find_region(start, this_end, size, align);
 362                         if (ret != MEMBLOCK_ERROR &&
 363                             memblock_add_region(&memblock.reserved, ret, size) >= 0)
 364                                 return ret;
 365                 }
 366                 start = this_end;
 367         }
 368
 369         return MEMBLOCK_ERROR;
 370 }
 371
 372 phys_addr_t __init memblock_alloc_nid(phys_addr_t size, phys_addr_t align, int nid)
 373 {
 374         struct memblock_type *mem = &memblock.memory;
 375         int i;
 376
 377         BUG_ON(0 == size);
 378
 379         /* We align the size to limit fragmentation. Without this, a lot of
 380          * small allocs quickly eat up the whole reserve array on sparc
 381          */
 382         size = memblock_align_up(size, align);
 383
 384         /* We do a bottom-up search for a region with the right
 385          * nid since that's easier considering how memblock_nid_range()
 386          * works
 387          */
 388         for (i = 0; i < mem->cnt; i++) {
 389                 phys_addr_t ret = memblock_alloc_nid_region(&mem->regions[i],
 390                                                size, align, nid);
 391                 if (ret != MEMBLOCK_ERROR)
 392                         return ret;
 393         }
 394
 395         return memblock_alloc(size, align);
 396 }
 397
 398 /* You must call memblock_analyze() before this. */
 399 phys_addr_t __init memblock_phys_mem_size(void)
 400 {
 401         return memblock.memory_size;
 402 }
 403
 404 phys_addr_t memblock_end_of_DRAM(void)
 405 {
 406         int idx = memblock.memory.cnt - 1;
 407
 408         return (memblock.memory.regions[idx].base + memblock.memory.regions[idx].size);
 409 }
 410
 411 /* You must call memblock_analyze() after this. */
 412 void __init memblock_enforce_memory_limit(phys_addr_t memory_limit)
 413 {
 414         unsigned long i;
 415         phys_addr_t limit;
 416         struct memblock_region *p;
 417
 418         if (!memory_limit)
 419                 return;
 420
 421         /* Truncate the memblock regions to satisfy the memory limit. */
 422         limit = memory_limit;
 423         for (i = 0; i < memblock.memory.cnt; i++) {
 424                 if (limit > memblock.memory.regions[i].size) {
 425                         limit -= memblock.memory.regions[i].size;
 426                         continue;
 427                 }
 428
 429                 memblock.memory.regions[i].size = limit;
 430                 memblock.memory.cnt = i + 1;
 431                 break;
 432         }
 433
 434         memory_limit = memblock_end_of_DRAM();
 435
 436         /* And truncate any reserves above the limit also. */
 437         for (i = 0; i < memblock.reserved.cnt; i++) {
 438                 p = &memblock.reserved.regions[i];
 439
 440                 if (p->base > memory_limit)
 441                         p->size = 0;
 442                 else if ((p->base + p->size) > memory_limit)
 443                         p->size = memory_limit - p->base;
 444
 445                 if (p->size == 0) {
 446                         memblock_remove_region(&memblock.reserved, i);
 447                         i--;
 448                 }
 449         }
 450 }
 451
 452 static int memblock_search(struct memblock_type *type, phys_addr_t addr)
 453 {
 454         unsigned int left = 0, right = type->cnt;
 455
 456         do {
 457                 unsigned int mid = (right + left) / 2;
 458
 459                 if (addr < type->regions[mid].base)
 460                         right = mid;
 461                 else if (addr >= (type->regions[mid].base +
 462                                   type->regions[mid].size))
 463                         left = mid + 1;
 464                 else
 465                         return mid;
 466         } while (left < right);
 467         return -1;
 468 }
 469
 470 int __init memblock_is_reserved(phys_addr_t addr)
 471 {
 472         return memblock_search(&memblock.reserved, addr) != -1;
 473 }
 474
 475 int memblock_is_memory(phys_addr_t addr)
 476 {
 477         return memblock_search(&memblock.memory, addr) != -1;
 478 }
 479
 480 int memblock_is_region_memory(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
 481 {
 482         int idx = memblock_search(&memblock.reserved, base);
 483
 484         if (idx == -1)
 485                 return 0;
 486         return memblock.reserved.regions[idx].base <= base &&
 487                 (memblock.reserved.regions[idx].base +
 488                  memblock.reserved.regions[idx].size) >= (base + size);
 489 }
 490
 491 int memblock_is_region_reserved(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
 492 {
 493         return memblock_overlaps_region(&memblock.reserved, base, size) >= 0;
 494 }
 495
 496
 497 void __init memblock_set_current_limit(phys_addr_t limit)
 498 {
 499         memblock.current_limit = limit;
 500 }
 501
 502 static void memblock_dump(struct memblock_type *region, char *name)
 503 {
 504         unsigned long long base, size;
 505         int i;
 506
 507         pr_info(" %s.cnt  = 0x%lx\n", name, region->cnt);
 508
 509         for (i = 0; i < region->cnt; i++) {
 510                 base = region->regions[i].base;
 511                 size = region->regions[i].size;
 512
 513                 pr_info(" %s[0x%x]\t0x%016llx - 0x%016llx, 0x%llx bytes\n",
 514                     name, i, base, base + size - 1, size);
 515         }
 516 }
 517
 518 void memblock_dump_all(void)
 519 {
 520         if (!memblock_debug)
 521                 return;
 522
 523         pr_info("MEMBLOCK configuration:\n");
 524         pr_info(" memory size = 0x%llx\n", (unsigned long long)memblock.memory_size);
 525
 526         memblock_dump(&memblock.memory, "memory");
 527         memblock_dump(&memblock.reserved, "reserved");
 528 }
 529
 530 void __init memblock_analyze(void)
 531 {
 532         int i;
 533
 534         /* Check marker in the unused last array entry */
 535         WARN_ON(memblock_memory_init_regions[INIT_MEMBLOCK_REGIONS].base
 536                 != (phys_addr_t)RED_INACTIVE);
 537         WARN_ON(memblock_reserved_init_regions[INIT_MEMBLOCK_REGIONS].base
 538                 != (phys_addr_t)RED_INACTIVE);
 539
 540         memblock.memory_size = 0;
 541
 542         for (i = 0; i < memblock.memory.cnt; i++)
 543                 memblock.memory_size += memblock.memory.regions[i].size;
 544 }
 545
 546 void __init memblock_init(void)
 547 {
 548         /* Hookup the initial arrays */
 549         memblock.memory.regions = memblock_memory_init_regions;
 550         memblock.memory.max             = INIT_MEMBLOCK_REGIONS;
 551         memblock.reserved.regions       = memblock_reserved_init_regions;
 552         memblock.reserved.max   = INIT_MEMBLOCK_REGIONS;
 553
 554         /* Write a marker in the unused last array entry */
 555         memblock.memory.regions[INIT_MEMBLOCK_REGIONS].base = (phys_addr_t)RED_INACTIVE;
 556         memblock.reserved.regions[INIT_MEMBLOCK_REGIONS].base = (phys_addr_t)RED_INACTIVE;
 557
 558         /* Create a dummy zero size MEMBLOCK which will get coalesced away later.
 559          * This simplifies the memblock_add() code below...
 560          */
 561         memblock.memory.regions[0].base = 0;
 562         memblock.memory.regions[0].size = 0;
 563         memblock.memory.cnt = 1;
 564
 565         /* Ditto. */
 566         memblock.reserved.regions[0].base = 0;
 567         memblock.reserved.regions[0].size = 0;
 568         memblock.reserved.cnt = 1;
 569
 570         memblock.current_limit = MEMBLOCK_ALLOC_ANYWHERE;
 571 }
 572
 573 static int __init early_memblock(char *p)
 574 {
 575         if (p && strstr(p, "debug"))
 576                 memblock_debug = 1;
 577         return 0;
 578 }
 579 early_param("memblock", early_memblock);
 580