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