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 #define MEMBLOCK_ALLOC_ANYWHERE 0
  19
  20 struct memblock memblock;
  21
  22 static int memblock_debug;
  23
  24 static int __init early_memblock(char *p)
  25 {
  26         if (p && strstr(p, "debug"))
  27                 memblock_debug = 1;
  28         return 0;
  29 }
  30 early_param("memblock", early_memblock);
  31
  32 static void memblock_dump(struct memblock_type *region, char *name)
  33 {
  34         unsigned long long base, size;
  35         int i;
  36
  37         pr_info(" %s.cnt  = 0x%lx\n", name, region->cnt);
  38
  39         for (i = 0; i < region->cnt; i++) {
  40                 base = region->regions[i].base;
  41                 size = region->regions[i].size;
  42
  43                 pr_info(" %s[0x%x]\t0x%016llx - 0x%016llx, 0x%llx bytes\n",
  44                     name, i, base, base + size - 1, size);
  45         }
  46 }
  47
  48 void memblock_dump_all(void)
  49 {
  50         if (!memblock_debug)
  51                 return;
  52
  53         pr_info("MEMBLOCK configuration:\n");
  54         pr_info(" rmo_size    = 0x%llx\n", (unsigned long long)memblock.rmo_size);
  55         pr_info(" memory.size = 0x%llx\n", (unsigned long long)memblock.memory.size);
  56
  57         memblock_dump(&memblock.memory, "memory");
  58         memblock_dump(&memblock.reserved, "reserved");
  59 }
  60
  61 static unsigned long memblock_addrs_overlap(u64 base1, u64 size1, u64 base2,
  62                                         u64 size2)
  63 {
  64         return ((base1 < (base2 + size2)) && (base2 < (base1 + size1)));
  65 }
  66
  67 static long memblock_addrs_adjacent(u64 base1, u64 size1, u64 base2, u64 size2)
  68 {
  69         if (base2 == base1 + size1)
  70                 return 1;
  71         else if (base1 == base2 + size2)
  72                 return -1;
  73
  74         return 0;
  75 }
  76
  77 static long memblock_regions_adjacent(struct memblock_type *type,
  78                 unsigned long r1, unsigned long r2)
  79 {
  80         u64 base1 = type->regions[r1].base;
  81         u64 size1 = type->regions[r1].size;
  82         u64 base2 = type->regions[r2].base;
  83         u64 size2 = type->regions[r2].size;
  84
  85         return memblock_addrs_adjacent(base1, size1, base2, size2);
  86 }
  87
  88 static void memblock_remove_region(struct memblock_type *type, unsigned long r)
  89 {
  90         unsigned long i;
  91
  92         for (i = r; i < type->cnt - 1; i++) {
  93                 type->regions[i].base = type->regions[i + 1].base;
  94                 type->regions[i].size = type->regions[i + 1].size;
  95         }
  96         type->cnt--;
  97 }
  98
  99 /* Assumption: base addr of region 1 < base addr of region 2 */
 100 static void memblock_coalesce_regions(struct memblock_type *type,
 101                 unsigned long r1, unsigned long r2)
 102 {
 103         type->regions[r1].size += type->regions[r2].size;
 104         memblock_remove_region(type, r2);
 105 }
 106
 107 void __init memblock_init(void)
 108 {
 109         /* Create a dummy zero size MEMBLOCK which will get coalesced away later.
 110          * This simplifies the memblock_add() code below...
 111          */
 112         memblock.memory.regions[0].base = 0;
 113         memblock.memory.regions[0].size = 0;
 114         memblock.memory.cnt = 1;
 115
 116         /* Ditto. */
 117         memblock.reserved.regions[0].base = 0;
 118         memblock.reserved.regions[0].size = 0;
 119         memblock.reserved.cnt = 1;
 120 }
 121
 122 void __init memblock_analyze(void)
 123 {
 124         int i;
 125
 126         memblock.memory.size = 0;
 127
 128         for (i = 0; i < memblock.memory.cnt; i++)
 129                 memblock.memory.size += memblock.memory.regions[i].size;
 130 }
 131
 132 static long memblock_add_region(struct memblock_type *type, u64 base, u64 size)
 133 {
 134         unsigned long coalesced = 0;
 135         long adjacent, i;
 136
 137         if ((type->cnt == 1) && (type->regions[0].size == 0)) {
 138                 type->regions[0].base = base;
 139                 type->regions[0].size = size;
 140                 return 0;
 141         }
 142
 143         /* First try and coalesce this MEMBLOCK with another. */
 144         for (i = 0; i < type->cnt; i++) {
 145                 u64 rgnbase = type->regions[i].base;
 146                 u64 rgnsize = type->regions[i].size;
 147
 148                 if ((rgnbase == base) && (rgnsize == size))
 149                         /* Already have this region, so we're done */
 150                         return 0;
 151
 152                 adjacent = memblock_addrs_adjacent(base, size, rgnbase, rgnsize);
 153                 if (adjacent > 0) {
 154                         type->regions[i].base -= size;
 155                         type->regions[i].size += size;
 156                         coalesced++;
 157                         break;
 158                 } else if (adjacent < 0) {
 159                         type->regions[i].size += size;
 160                         coalesced++;
 161                         break;
 162                 }
 163         }
 164
 165         if ((i < type->cnt - 1) && memblock_regions_adjacent(type, i, i+1)) {
 166                 memblock_coalesce_regions(type, i, i+1);
 167                 coalesced++;
 168         }
 169
 170         if (coalesced)
 171                 return coalesced;
 172         if (type->cnt >= MAX_MEMBLOCK_REGIONS)
 173                 return -1;
 174
 175         /* Couldn't coalesce the MEMBLOCK, so add it to the sorted table. */
 176         for (i = type->cnt - 1; i >= 0; i--) {
 177                 if (base < type->regions[i].base) {
 178                         type->regions[i+1].base = type->regions[i].base;
 179                         type->regions[i+1].size = type->regions[i].size;
 180                 } else {
 181                         type->regions[i+1].base = base;
 182                         type->regions[i+1].size = size;
 183                         break;
 184                 }
 185         }
 186
 187         if (base < type->regions[0].base) {
 188                 type->regions[0].base = base;
 189                 type->regions[0].size = size;
 190         }
 191         type->cnt++;
 192
 193         return 0;
 194 }
 195
 196 long memblock_add(u64 base, u64 size)
 197 {
 198         /* On pSeries LPAR systems, the first MEMBLOCK is our RMO region. */
 199         if (base == 0)
 200                 memblock.rmo_size = size;
 201
 202         return memblock_add_region(&memblock.memory, base, size);
 203
 204 }
 205
 206 static long __memblock_remove(struct memblock_type *type, u64 base, u64 size)
 207 {
 208         u64 rgnbegin, rgnend;
 209         u64 end = base + size;
 210         int i;
 211
 212         rgnbegin = rgnend = 0; /* supress gcc warnings */
 213
 214         /* Find the region where (base, size) belongs to */
 215         for (i=0; i < type->cnt; i++) {
 216                 rgnbegin = type->regions[i].base;
 217                 rgnend = rgnbegin + type->regions[i].size;
 218
 219                 if ((rgnbegin <= base) && (end <= rgnend))
 220                         break;
 221         }
 222
 223         /* Didn't find the region */
 224         if (i == type->cnt)
 225                 return -1;
 226
 227         /* Check to see if we are removing entire region */
 228         if ((rgnbegin == base) && (rgnend == end)) {
 229                 memblock_remove_region(type, i);
 230                 return 0;
 231         }
 232
 233         /* Check to see if region is matching at the front */
 234         if (rgnbegin == base) {
 235                 type->regions[i].base = end;
 236                 type->regions[i].size -= size;
 237                 return 0;
 238         }
 239
 240         /* Check to see if the region is matching at the end */
 241         if (rgnend == end) {
 242                 type->regions[i].size -= size;
 243                 return 0;
 244         }
 245
 246         /*
 247          * We need to split the entry -  adjust the current one to the
 248          * beginging of the hole and add the region after hole.
 249          */
 250         type->regions[i].size = base - type->regions[i].base;
 251         return memblock_add_region(type, end, rgnend - end);
 252 }
 253
 254 long memblock_remove(u64 base, u64 size)
 255 {
 256         return __memblock_remove(&memblock.memory, base, size);
 257 }
 258
 259 long __init memblock_free(u64 base, u64 size)
 260 {
 261         return __memblock_remove(&memblock.reserved, base, size);
 262 }
 263
 264 long __init memblock_reserve(u64 base, u64 size)
 265 {
 266         struct memblock_type *_rgn = &memblock.reserved;
 267
 268         BUG_ON(0 == size);
 269
 270         return memblock_add_region(_rgn, base, size);
 271 }
 272
 273 long memblock_overlaps_region(struct memblock_type *type, u64 base, u64 size)
 274 {
 275         unsigned long i;
 276
 277         for (i = 0; i < type->cnt; i++) {
 278                 u64 rgnbase = type->regions[i].base;
 279                 u64 rgnsize = type->regions[i].size;
 280                 if (memblock_addrs_overlap(base, size, rgnbase, rgnsize))
 281                         break;
 282         }
 283
 284         return (i < type->cnt) ? i : -1;
 285 }
 286
 287 static u64 memblock_align_down(u64 addr, u64 size)
 288 {
 289         return addr & ~(size - 1);
 290 }
 291
 292 static u64 memblock_align_up(u64 addr, u64 size)
 293 {
 294         return (addr + (size - 1)) & ~(size - 1);
 295 }
 296
 297 static u64 __init memblock_alloc_region(u64 start, u64 end,
 298                                    u64 size, u64 align)
 299 {
 300         u64 base, res_base;
 301         long j;
 302
 303         base = memblock_align_down((end - size), align);
 304         while (start <= base) {
 305                 j = memblock_overlaps_region(&memblock.reserved, base, size);
 306                 if (j < 0) {
 307                         /* this area isn't reserved, take it */
 308                         if (memblock_add_region(&memblock.reserved, base, size) < 0)
 309                                 base = ~(u64)0;
 310                         return base;
 311                 }
 312                 res_base = memblock.reserved.regions[j].base;
 313                 if (res_base < size)
 314                         break;
 315                 base = memblock_align_down(res_base - size, align);
 316         }
 317
 318         return ~(u64)0;
 319 }
 320
 321 u64 __weak __init memblock_nid_range(u64 start, u64 end, int *nid)
 322 {
 323         *nid = 0;
 324
 325         return end;
 326 }
 327
 328 static u64 __init memblock_alloc_nid_region(struct memblock_region *mp,
 329                                        u64 size, u64 align, int nid)
 330 {
 331         u64 start, end;
 332
 333         start = mp->base;
 334         end = start + mp->size;
 335
 336         start = memblock_align_up(start, align);
 337         while (start < end) {
 338                 u64 this_end;
 339                 int this_nid;
 340
 341                 this_end = memblock_nid_range(start, end, &this_nid);
 342                 if (this_nid == nid) {
 343                         u64 ret = memblock_alloc_region(start, this_end, size, align);
 344                         if (ret != ~(u64)0)
 345                                 return ret;
 346                 }
 347                 start = this_end;
 348         }
 349
 350         return ~(u64)0;
 351 }
 352
 353 u64 __init memblock_alloc_nid(u64 size, u64 align, int nid)
 354 {
 355         struct memblock_type *mem = &memblock.memory;
 356         int i;
 357
 358         BUG_ON(0 == size);
 359
 360         /* We do a bottom-up search for a region with the right
 361          * nid since that's easier considering how memblock_nid_range()
 362          * works
 363          */
 364         size = memblock_align_up(size, align);
 365
 366         for (i = 0; i < mem->cnt; i++) {
 367                 u64 ret = memblock_alloc_nid_region(&mem->regions[i],
 368                                                size, align, nid);
 369                 if (ret != ~(u64)0)
 370                         return ret;
 371         }
 372
 373         return memblock_alloc(size, align);
 374 }
 375
 376 u64 __init memblock_alloc(u64 size, u64 align)
 377 {
 378         return memblock_alloc_base(size, align, MEMBLOCK_ALLOC_ANYWHERE);
 379 }
 380
 381 u64 __init memblock_alloc_base(u64 size, u64 align, u64 max_addr)
 382 {
 383         u64 alloc;
 384
 385         alloc = __memblock_alloc_base(size, align, max_addr);
 386
 387         if (alloc == 0)
 388                 panic("ERROR: Failed to allocate 0x%llx bytes below 0x%llx.\n",
 389                       (unsigned long long) size, (unsigned long long) max_addr);
 390
 391         return alloc;
 392 }
 393
 394 u64 __init __memblock_alloc_base(u64 size, u64 align, u64 max_addr)
 395 {
 396         long i;
 397         u64 base = 0;
 398         u64 res_base;
 399
 400         BUG_ON(0 == size);
 401
 402         size = memblock_align_up(size, align);
 403
 404         /* On some platforms, make sure we allocate lowmem */
 405         /* Note that MEMBLOCK_REAL_LIMIT may be MEMBLOCK_ALLOC_ANYWHERE */
 406         if (max_addr == MEMBLOCK_ALLOC_ANYWHERE)
 407                 max_addr = MEMBLOCK_REAL_LIMIT;
 408
 409         /* Pump up max_addr */
 410         if (max_addr == MEMBLOCK_ALLOC_ANYWHERE)
 411                 max_addr = ~(u64)0;
 412
 413         /* We do a top-down search, this tends to limit memory
 414          * fragmentation by keeping early boot allocs near the
 415          * top of memory
 416          */
 417         for (i = memblock.memory.cnt - 1; i >= 0; i--) {
 418                 u64 memblockbase = memblock.memory.regions[i].base;
 419                 u64 memblocksize = memblock.memory.regions[i].size;
 420
 421                 if (memblocksize < size)
 422                         continue;
 423                 base = min(memblockbase + memblocksize, max_addr);
 424                 res_base = memblock_alloc_region(memblockbase, base, size, align);
 425                 if (res_base != ~(u64)0)
 426                         return res_base;
 427         }
 428         return 0;
 429 }
 430
 431 /* You must call memblock_analyze() before this. */
 432 u64 __init memblock_phys_mem_size(void)
 433 {
 434         return memblock.memory.size;
 435 }
 436
 437 u64 memblock_end_of_DRAM(void)
 438 {
 439         int idx = memblock.memory.cnt - 1;
 440
 441         return (memblock.memory.regions[idx].base + memblock.memory.regions[idx].size);
 442 }
 443
 444 /* You must call memblock_analyze() after this. */
 445 void __init memblock_enforce_memory_limit(u64 memory_limit)
 446 {
 447         unsigned long i;
 448         u64 limit;
 449         struct memblock_region *p;
 450
 451         if (!memory_limit)
 452                 return;
 453
 454         /* Truncate the memblock regions to satisfy the memory limit. */
 455         limit = memory_limit;
 456         for (i = 0; i < memblock.memory.cnt; i++) {
 457                 if (limit > memblock.memory.regions[i].size) {
 458                         limit -= memblock.memory.regions[i].size;
 459                         continue;
 460                 }
 461
 462                 memblock.memory.regions[i].size = limit;
 463                 memblock.memory.cnt = i + 1;
 464                 break;
 465         }
 466
 467         if (memblock.memory.regions[0].size < memblock.rmo_size)
 468                 memblock.rmo_size = memblock.memory.regions[0].size;
 469
 470         memory_limit = memblock_end_of_DRAM();
 471
 472         /* And truncate any reserves above the limit also. */
 473         for (i = 0; i < memblock.reserved.cnt; i++) {
 474                 p = &memblock.reserved.regions[i];
 475
 476                 if (p->base > memory_limit)
 477                         p->size = 0;
 478                 else if ((p->base + p->size) > memory_limit)
 479                         p->size = memory_limit - p->base;
 480
 481                 if (p->size == 0) {
 482                         memblock_remove_region(&memblock.reserved, i);
 483                         i--;
 484                 }
 485         }
 486 }
 487
 488 static int memblock_search(struct memblock_type *type, u64 addr)
 489 {
 490         unsigned int left = 0, right = type->cnt;
 491
 492         do {
 493                 unsigned int mid = (right + left) / 2;
 494
 495                 if (addr < type->regions[mid].base)
 496                         right = mid;
 497                 else if (addr >= (type->regions[mid].base +
 498                                   type->regions[mid].size))
 499                         left = mid + 1;
 500                 else
 501                         return mid;
 502         } while (left < right);
 503         return -1;
 504 }
 505
 506 int __init memblock_is_reserved(u64 addr)
 507 {
 508         return memblock_search(&memblock.reserved, addr) != -1;
 509 }
 510
 511 int memblock_is_memory(u64 addr)
 512 {
 513         return memblock_search(&memblock.memory, addr) != -1;
 514 }
 515
 516 int memblock_is_region_memory(u64 base, u64 size)
 517 {
 518         int idx = memblock_search(&memblock.reserved, base);
 519
 520         if (idx == -1)
 521                 return 0;
 522         return memblock.reserved.regions[idx].base <= base &&
 523                 (memblock.reserved.regions[idx].base +
 524                  memblock.reserved.regions[idx].size) >= (base + size);
 525 }
 526
 527 int memblock_is_region_reserved(u64 base, u64 size)
 528 {
 529         return memblock_overlaps_region(&memblock.reserved, base, size) >= 0;
 530 }
 531