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/memblock.h>
  17
  18 struct memblock memblock;
  19
  20 static int memblock_debug;
  21
  22 static int __init early_memblock(char *p)
  23 {
  24         if (p && strstr(p, "debug"))
  25                 memblock_debug = 1;
  26         return 0;
  27 }
  28 early_param("memblock", early_memblock);
  29
  30 static void memblock_dump(struct memblock_type *region, char *name)
  31 {
  32         unsigned long long base, size;
  33         int i;
  34
  35         pr_info(" %s.cnt  = 0x%lx\n", name, region->cnt);
  36
  37         for (i = 0; i < region->cnt; i++) {
  38                 base = region->regions[i].base;
  39                 size = region->regions[i].size;
  40
  41                 pr_info(" %s[0x%x]\t0x%016llx - 0x%016llx, 0x%llx bytes\n",
  42                     name, i, base, base + size - 1, size);
  43         }
  44 }
  45
  46 void memblock_dump_all(void)
  47 {
  48         if (!memblock_debug)
  49                 return;
  50
  51         pr_info("MEMBLOCK configuration:\n");
  52         pr_info(" memory.size = 0x%llx\n", (unsigned long long)memblock.memory.size);
  53
  54         memblock_dump(&memblock.memory, "memory");
  55         memblock_dump(&memblock.reserved, "reserved");
  56 }
  57
  58 static unsigned long memblock_addrs_overlap(u64 base1, u64 size1, u64 base2,
  59                                         u64 size2)
  60 {
  61         return ((base1 < (base2 + size2)) && (base2 < (base1 + size1)));
  62 }
  63
  64 static long memblock_addrs_adjacent(u64 base1, u64 size1, u64 base2, u64 size2)
  65 {
  66         if (base2 == base1 + size1)
  67                 return 1;
  68         else if (base1 == base2 + size2)
  69                 return -1;
  70
  71         return 0;
  72 }
  73
  74 static long memblock_regions_adjacent(struct memblock_type *type,
  75                 unsigned long r1, unsigned long r2)
  76 {
  77         u64 base1 = type->regions[r1].base;
  78         u64 size1 = type->regions[r1].size;
  79         u64 base2 = type->regions[r2].base;
  80         u64 size2 = type->regions[r2].size;
  81
  82         return memblock_addrs_adjacent(base1, size1, base2, size2);
  83 }
  84
  85 static void memblock_remove_region(struct memblock_type *type, unsigned long r)
  86 {
  87         unsigned long i;
  88
  89         for (i = r; i < type->cnt - 1; i++) {
  90                 type->regions[i].base = type->regions[i + 1].base;
  91                 type->regions[i].size = type->regions[i + 1].size;
  92         }
  93         type->cnt--;
  94 }
  95
  96 /* Assumption: base addr of region 1 < base addr of region 2 */
  97 static void memblock_coalesce_regions(struct memblock_type *type,
  98                 unsigned long r1, unsigned long r2)
  99 {
 100         type->regions[r1].size += type->regions[r2].size;
 101         memblock_remove_region(type, r2);
 102 }
 103
 104 void __init memblock_init(void)
 105 {
 106         /* Create a dummy zero size MEMBLOCK which will get coalesced away later.
 107          * This simplifies the memblock_add() code below...
 108          */
 109         memblock.memory.regions[0].base = 0;
 110         memblock.memory.regions[0].size = 0;
 111         memblock.memory.cnt = 1;
 112
 113         /* Ditto. */
 114         memblock.reserved.regions[0].base = 0;
 115         memblock.reserved.regions[0].size = 0;
 116         memblock.reserved.cnt = 1;
 117
 118         memblock.current_limit = MEMBLOCK_ALLOC_ANYWHERE;
 119 }
 120
 121 void __init memblock_analyze(void)
 122 {
 123         int i;
 124
 125         memblock.memory.size = 0;
 126
 127         for (i = 0; i < memblock.memory.cnt; i++)
 128                 memblock.memory.size += memblock.memory.regions[i].size;
 129 }
 130
 131 static long memblock_add_region(struct memblock_type *type, u64 base, u64 size)
 132 {
 133         unsigned long coalesced = 0;
 134         long adjacent, i;
 135
 136         if ((type->cnt == 1) && (type->regions[0].size == 0)) {
 137                 type->regions[0].base = base;
 138                 type->regions[0].size = size;
 139                 return 0;
 140         }
 141
 142         /* First try and coalesce this MEMBLOCK with another. */
 143         for (i = 0; i < type->cnt; i++) {
 144                 u64 rgnbase = type->regions[i].base;
 145                 u64 rgnsize = type->regions[i].size;
 146
 147                 if ((rgnbase == base) && (rgnsize == size))
 148                         /* Already have this region, so we're done */
 149                         return 0;
 150
 151                 adjacent = memblock_addrs_adjacent(base, size, rgnbase, rgnsize);
 152                 if (adjacent > 0) {
 153                         type->regions[i].base -= size;
 154                         type->regions[i].size += size;
 155                         coalesced++;
 156                         break;
 157                 } else if (adjacent < 0) {
 158                         type->regions[i].size += size;
 159                         coalesced++;
 160                         break;
 161                 }
 162         }
 163
 164         if ((i < type->cnt - 1) && memblock_regions_adjacent(type, i, i+1)) {
 165                 memblock_coalesce_regions(type, i, i+1);
 166                 coalesced++;
 167         }
 168
 169         if (coalesced)
 170                 return coalesced;
 171         if (type->cnt >= MAX_MEMBLOCK_REGIONS)
 172                 return -1;
 173
 174         /* Couldn't coalesce the MEMBLOCK, so add it to the sorted table. */
 175         for (i = type->cnt - 1; i >= 0; i--) {
 176                 if (base < type->regions[i].base) {
 177                         type->regions[i+1].base = type->regions[i].base;
 178                         type->regions[i+1].size = type->regions[i].size;
 179                 } else {
 180                         type->regions[i+1].base = base;
 181                         type->regions[i+1].size = size;
 182                         break;
 183                 }
 184         }
 185
 186         if (base < type->regions[0].base) {
 187                 type->regions[0].base = base;
 188                 type->regions[0].size = size;
 189         }
 190         type->cnt++;
 191
 192         return 0;
 193 }
 194
 195 long memblock_add(u64 base, u64 size)
 196 {
 197         return memblock_add_region(&memblock.memory, base, size);
 198
 199 }
 200
 201 static long __memblock_remove(struct memblock_type *type, u64 base, u64 size)
 202 {
 203         u64 rgnbegin, rgnend;
 204         u64 end = base + size;
 205         int i;
 206
 207         rgnbegin = rgnend = 0; /* supress gcc warnings */
 208
 209         /* Find the region where (base, size) belongs to */
 210         for (i=0; i < type->cnt; i++) {
 211                 rgnbegin = type->regions[i].base;
 212                 rgnend = rgnbegin + type->regions[i].size;
 213
 214                 if ((rgnbegin <= base) && (end <= rgnend))
 215                         break;
 216         }
 217
 218         /* Didn't find the region */
 219         if (i == type->cnt)
 220                 return -1;
 221
 222         /* Check to see if we are removing entire region */
 223         if ((rgnbegin == base) && (rgnend == end)) {
 224                 memblock_remove_region(type, i);
 225                 return 0;
 226         }
 227
 228         /* Check to see if region is matching at the front */
 229         if (rgnbegin == base) {
 230                 type->regions[i].base = end;
 231                 type->regions[i].size -= size;
 232                 return 0;
 233         }
 234
 235         /* Check to see if the region is matching at the end */
 236         if (rgnend == end) {
 237                 type->regions[i].size -= size;
 238                 return 0;
 239         }
 240
 241         /*
 242          * We need to split the entry -  adjust the current one to the
 243          * beginging of the hole and add the region after hole.
 244          */
 245         type->regions[i].size = base - type->regions[i].base;
 246         return memblock_add_region(type, end, rgnend - end);
 247 }
 248
 249 long memblock_remove(u64 base, u64 size)
 250 {
 251         return __memblock_remove(&memblock.memory, base, size);
 252 }
 253
 254 long __init memblock_free(u64 base, u64 size)
 255 {
 256         return __memblock_remove(&memblock.reserved, base, size);
 257 }
 258
 259 long __init memblock_reserve(u64 base, u64 size)
 260 {
 261         struct memblock_type *_rgn = &memblock.reserved;
 262
 263         BUG_ON(0 == size);
 264
 265         return memblock_add_region(_rgn, base, size);
 266 }
 267
 268 long memblock_overlaps_region(struct memblock_type *type, u64 base, u64 size)
 269 {
 270         unsigned long i;
 271
 272         for (i = 0; i < type->cnt; i++) {
 273                 u64 rgnbase = type->regions[i].base;
 274                 u64 rgnsize = type->regions[i].size;
 275                 if (memblock_addrs_overlap(base, size, rgnbase, rgnsize))
 276                         break;
 277         }
 278
 279         return (i < type->cnt) ? i : -1;
 280 }
 281
 282 static u64 memblock_align_down(u64 addr, u64 size)
 283 {
 284         return addr & ~(size - 1);
 285 }
 286
 287 static u64 memblock_align_up(u64 addr, u64 size)
 288 {
 289         return (addr + (size - 1)) & ~(size - 1);
 290 }
 291
 292 static u64 __init memblock_alloc_region(u64 start, u64 end,
 293                                    u64 size, u64 align)
 294 {
 295         u64 base, res_base;
 296         long j;
 297
 298         base = memblock_align_down((end - size), align);
 299         while (start <= base) {
 300                 j = memblock_overlaps_region(&memblock.reserved, base, size);
 301                 if (j < 0) {
 302                         /* this area isn't reserved, take it */
 303                         if (memblock_add_region(&memblock.reserved, base, size) < 0)
 304                                 base = ~(u64)0;
 305                         return base;
 306                 }
 307                 res_base = memblock.reserved.regions[j].base;
 308                 if (res_base < size)
 309                         break;
 310                 base = memblock_align_down(res_base - size, align);
 311         }
 312
 313         return ~(u64)0;
 314 }
 315
 316 u64 __weak __init memblock_nid_range(u64 start, u64 end, int *nid)
 317 {
 318         *nid = 0;
 319
 320         return end;
 321 }
 322
 323 static u64 __init memblock_alloc_nid_region(struct memblock_region *mp,
 324                                        u64 size, u64 align, int nid)
 325 {
 326         u64 start, end;
 327
 328         start = mp->base;
 329         end = start + mp->size;
 330
 331         start = memblock_align_up(start, align);
 332         while (start < end) {
 333                 u64 this_end;
 334                 int this_nid;
 335
 336                 this_end = memblock_nid_range(start, end, &this_nid);
 337                 if (this_nid == nid) {
 338                         u64 ret = memblock_alloc_region(start, this_end, size, align);
 339                         if (ret != ~(u64)0)
 340                                 return ret;
 341                 }
 342                 start = this_end;
 343         }
 344
 345         return ~(u64)0;
 346 }
 347
 348 u64 __init memblock_alloc_nid(u64 size, u64 align, int nid)
 349 {
 350         struct memblock_type *mem = &memblock.memory;
 351         int i;
 352
 353         BUG_ON(0 == size);
 354
 355         /* We do a bottom-up search for a region with the right
 356          * nid since that's easier considering how memblock_nid_range()
 357          * works
 358          */
 359         size = memblock_align_up(size, align);
 360
 361         for (i = 0; i < mem->cnt; i++) {
 362                 u64 ret = memblock_alloc_nid_region(&mem->regions[i],
 363                                                size, align, nid);
 364                 if (ret != ~(u64)0)
 365                         return ret;
 366         }
 367
 368         return memblock_alloc(size, align);
 369 }
 370
 371 u64 __init memblock_alloc(u64 size, u64 align)
 372 {
 373         return memblock_alloc_base(size, align, MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE);
 374 }
 375
 376 u64 __init memblock_alloc_base(u64 size, u64 align, u64 max_addr)
 377 {
 378         u64 alloc;
 379
 380         alloc = __memblock_alloc_base(size, align, max_addr);
 381
 382         if (alloc == 0)
 383                 panic("ERROR: Failed to allocate 0x%llx bytes below 0x%llx.\n",
 384                       (unsigned long long) size, (unsigned long long) max_addr);
 385
 386         return alloc;
 387 }
 388
 389 u64 __init __memblock_alloc_base(u64 size, u64 align, u64 max_addr)
 390 {
 391         long i;
 392         u64 base = 0;
 393         u64 res_base;
 394
 395         BUG_ON(0 == size);
 396
 397         size = memblock_align_up(size, align);
 398
 399         /* Pump up max_addr */
 400         if (max_addr == MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE)
 401                 max_addr = memblock.current_limit;
 402
 403         /* We do a top-down search, this tends to limit memory
 404          * fragmentation by keeping early boot allocs near the
 405          * top of memory
 406          */
 407         for (i = memblock.memory.cnt - 1; i >= 0; i--) {
 408                 u64 memblockbase = memblock.memory.regions[i].base;
 409                 u64 memblocksize = memblock.memory.regions[i].size;
 410
 411                 if (memblocksize < size)
 412                         continue;
 413                 base = min(memblockbase + memblocksize, max_addr);
 414                 res_base = memblock_alloc_region(memblockbase, base, size, align);
 415                 if (res_base != ~(u64)0)
 416                         return res_base;
 417         }
 418         return 0;
 419 }
 420
 421 /* You must call memblock_analyze() before this. */
 422 u64 __init memblock_phys_mem_size(void)
 423 {
 424         return memblock.memory.size;
 425 }
 426
 427 u64 memblock_end_of_DRAM(void)
 428 {
 429         int idx = memblock.memory.cnt - 1;
 430
 431         return (memblock.memory.regions[idx].base + memblock.memory.regions[idx].size);
 432 }
 433
 434 /* You must call memblock_analyze() after this. */
 435 void __init memblock_enforce_memory_limit(u64 memory_limit)
 436 {
 437         unsigned long i;
 438         u64 limit;
 439         struct memblock_region *p;
 440
 441         if (!memory_limit)
 442                 return;
 443
 444         /* Truncate the memblock regions to satisfy the memory limit. */
 445         limit = memory_limit;
 446         for (i = 0; i < memblock.memory.cnt; i++) {
 447                 if (limit > memblock.memory.regions[i].size) {
 448                         limit -= memblock.memory.regions[i].size;
 449                         continue;
 450                 }
 451
 452                 memblock.memory.regions[i].size = limit;
 453                 memblock.memory.cnt = i + 1;
 454                 break;
 455         }
 456
 457         memory_limit = memblock_end_of_DRAM();
 458
 459         /* And truncate any reserves above the limit also. */
 460         for (i = 0; i < memblock.reserved.cnt; i++) {
 461                 p = &memblock.reserved.regions[i];
 462
 463                 if (p->base > memory_limit)
 464                         p->size = 0;
 465                 else if ((p->base + p->size) > memory_limit)
 466                         p->size = memory_limit - p->base;
 467
 468                 if (p->size == 0) {
 469                         memblock_remove_region(&memblock.reserved, i);
 470                         i--;
 471                 }
 472         }
 473 }
 474
 475 static int memblock_search(struct memblock_type *type, u64 addr)
 476 {
 477         unsigned int left = 0, right = type->cnt;
 478
 479         do {
 480                 unsigned int mid = (right + left) / 2;
 481
 482                 if (addr < type->regions[mid].base)
 483                         right = mid;
 484                 else if (addr >= (type->regions[mid].base +
 485                                   type->regions[mid].size))
 486                         left = mid + 1;
 487                 else
 488                         return mid;
 489         } while (left < right);
 490         return -1;
 491 }
 492
 493 int __init memblock_is_reserved(u64 addr)
 494 {
 495         return memblock_search(&memblock.reserved, addr) != -1;
 496 }
 497
 498 int memblock_is_memory(u64 addr)
 499 {
 500         return memblock_search(&memblock.memory, addr) != -1;
 501 }
 502
 503 int memblock_is_region_memory(u64 base, u64 size)
 504 {
 505         int idx = memblock_search(&memblock.reserved, base);
 506
 507         if (idx == -1)
 508                 return 0;
 509         return memblock.reserved.regions[idx].base <= base &&
 510                 (memblock.reserved.regions[idx].base +
 511                  memblock.reserved.regions[idx].size) >= (base + size);
 512 }
 513
 514 int memblock_is_region_reserved(u64 base, u64 size)
 515 {
 516         return memblock_overlaps_region(&memblock.reserved, base, size) >= 0;
 517 }
 518
 519
 520 void __init memblock_set_current_limit(u64 limit)
 521 {
 522         memblock.current_limit = limit;
 523 }
 524