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(phys_addr_t base1, phys_addr_t size1,
  59                                        phys_addr_t base2, phys_addr_t size2)
  60 {
  61         return ((base1 < (base2 + size2)) && (base2 < (base1 + size1)));
  62 }
  63
  64 static long memblock_addrs_adjacent(phys_addr_t base1, phys_addr_t size1,
  65                                phys_addr_t base2, phys_addr_t size2)
  66 {
  67         if (base2 == base1 + size1)
  68                 return 1;
  69         else if (base1 == base2 + size2)
  70                 return -1;
  71
  72         return 0;
  73 }
  74
  75 static long memblock_regions_adjacent(struct memblock_type *type,
  76                                  unsigned long r1, unsigned long r2)
  77 {
  78         phys_addr_t base1 = type->regions[r1].base;
  79         phys_addr_t size1 = type->regions[r1].size;
  80         phys_addr_t base2 = type->regions[r2].base;
  81         phys_addr_t size2 = type->regions[r2].size;
  82
  83         return memblock_addrs_adjacent(base1, size1, base2, size2);
  84 }
  85
  86 static void memblock_remove_region(struct memblock_type *type, unsigned long r)
  87 {
  88         unsigned long i;
  89
  90         for (i = r; i < type->cnt - 1; i++) {
  91                 type->regions[i].base = type->regions[i + 1].base;
  92                 type->regions[i].size = type->regions[i + 1].size;
  93         }
  94         type->cnt--;
  95 }
  96
  97 /* Assumption: base addr of region 1 < base addr of region 2 */
  98 static void memblock_coalesce_regions(struct memblock_type *type,
  99                 unsigned long r1, unsigned long r2)
 100 {
 101         type->regions[r1].size += type->regions[r2].size;
 102         memblock_remove_region(type, r2);
 103 }
 104
 105 void __init memblock_init(void)
 106 {
 107         /* Create a dummy zero size MEMBLOCK which will get coalesced away later.
 108          * This simplifies the memblock_add() code below...
 109          */
 110         memblock.memory.regions[0].base = 0;
 111         memblock.memory.regions[0].size = 0;
 112         memblock.memory.cnt = 1;
 113
 114         /* Ditto. */
 115         memblock.reserved.regions[0].base = 0;
 116         memblock.reserved.regions[0].size = 0;
 117         memblock.reserved.cnt = 1;
 118
 119         memblock.current_limit = MEMBLOCK_ALLOC_ANYWHERE;
 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, phys_addr_t base, phys_addr_t 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                 phys_addr_t rgnbase = type->regions[i].base;
 146                 phys_addr_t 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(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
 197 {
 198         return memblock_add_region(&memblock.memory, base, size);
 199
 200 }
 201
 202 static long __memblock_remove(struct memblock_type *type, phys_addr_t base, phys_addr_t size)
 203 {
 204         phys_addr_t rgnbegin, rgnend;
 205         phys_addr_t end = base + size;
 206         int i;
 207
 208         rgnbegin = rgnend = 0; /* supress gcc warnings */
 209
 210         /* Find the region where (base, size) belongs to */
 211         for (i=0; i < type->cnt; i++) {
 212                 rgnbegin = type->regions[i].base;
 213                 rgnend = rgnbegin + type->regions[i].size;
 214
 215                 if ((rgnbegin <= base) && (end <= rgnend))
 216                         break;
 217         }
 218
 219         /* Didn't find the region */
 220         if (i == type->cnt)
 221                 return -1;
 222
 223         /* Check to see if we are removing entire region */
 224         if ((rgnbegin == base) && (rgnend == end)) {
 225                 memblock_remove_region(type, i);
 226                 return 0;
 227         }
 228
 229         /* Check to see if region is matching at the front */
 230         if (rgnbegin == base) {
 231                 type->regions[i].base = end;
 232                 type->regions[i].size -= size;
 233                 return 0;
 234         }
 235
 236         /* Check to see if the region is matching at the end */
 237         if (rgnend == end) {
 238                 type->regions[i].size -= size;
 239                 return 0;
 240         }
 241
 242         /*
 243          * We need to split the entry -  adjust the current one to the
 244          * beginging of the hole and add the region after hole.
 245          */
 246         type->regions[i].size = base - type->regions[i].base;
 247         return memblock_add_region(type, end, rgnend - end);
 248 }
 249
 250 long memblock_remove(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
 251 {
 252         return __memblock_remove(&memblock.memory, base, size);
 253 }
 254
 255 long __init memblock_free(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
 256 {
 257         return __memblock_remove(&memblock.reserved, base, size);
 258 }
 259
 260 long __init memblock_reserve(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
 261 {
 262         struct memblock_type *_rgn = &memblock.reserved;
 263
 264         BUG_ON(0 == size);
 265
 266         return memblock_add_region(_rgn, base, size);
 267 }
 268
 269 long memblock_overlaps_region(struct memblock_type *type, phys_addr_t base, phys_addr_t size)
 270 {
 271         unsigned long i;
 272
 273         for (i = 0; i < type->cnt; i++) {
 274                 phys_addr_t rgnbase = type->regions[i].base;
 275                 phys_addr_t rgnsize = type->regions[i].size;
 276                 if (memblock_addrs_overlap(base, size, rgnbase, rgnsize))
 277                         break;
 278         }
 279
 280         return (i < type->cnt) ? i : -1;
 281 }
 282
 283 static phys_addr_t memblock_align_down(phys_addr_t addr, phys_addr_t size)
 284 {
 285         return addr & ~(size - 1);
 286 }
 287
 288 static phys_addr_t memblock_align_up(phys_addr_t addr, phys_addr_t size)
 289 {
 290         return (addr + (size - 1)) & ~(size - 1);
 291 }
 292
 293 static phys_addr_t __init memblock_alloc_region(phys_addr_t start, phys_addr_t end,
 294                                            phys_addr_t size, phys_addr_t align)
 295 {
 296         phys_addr_t base, res_base;
 297         long j;
 298
 299         base = memblock_align_down((end - size), align);
 300         while (start <= base) {
 301                 j = memblock_overlaps_region(&memblock.reserved, base, size);
 302                 if (j < 0) {
 303                         /* this area isn't reserved, take it */
 304                         if (memblock_add_region(&memblock.reserved, base, size) < 0)
 305                                 base = ~(phys_addr_t)0;
 306                         return base;
 307                 }
 308                 res_base = memblock.reserved.regions[j].base;
 309                 if (res_base < size)
 310                         break;
 311                 base = memblock_align_down(res_base - size, align);
 312         }
 313
 314         return ~(phys_addr_t)0;
 315 }
 316
 317 phys_addr_t __weak __init memblock_nid_range(phys_addr_t start, phys_addr_t end, int *nid)
 318 {
 319         *nid = 0;
 320
 321         return end;
 322 }
 323
 324 static phys_addr_t __init memblock_alloc_nid_region(struct memblock_region *mp,
 325                                                phys_addr_t size,
 326                                                phys_addr_t align, int nid)
 327 {
 328         phys_addr_t start, end;
 329
 330         start = mp->base;
 331         end = start + mp->size;
 332
 333         start = memblock_align_up(start, align);
 334         while (start < end) {
 335                 phys_addr_t this_end;
 336                 int this_nid;
 337
 338                 this_end = memblock_nid_range(start, end, &this_nid);
 339                 if (this_nid == nid) {
 340                         phys_addr_t ret = memblock_alloc_region(start, this_end, size, align);
 341                         if (ret != ~(phys_addr_t)0)
 342                                 return ret;
 343                 }
 344                 start = this_end;
 345         }
 346
 347         return ~(phys_addr_t)0;
 348 }
 349
 350 phys_addr_t __init memblock_alloc_nid(phys_addr_t size, phys_addr_t align, int nid)
 351 {
 352         struct memblock_type *mem = &memblock.memory;
 353         int i;
 354
 355         BUG_ON(0 == size);
 356
 357         /* We do a bottom-up search for a region with the right
 358          * nid since that's easier considering how memblock_nid_range()
 359          * works
 360          */
 361         size = memblock_align_up(size, align);
 362
 363         for (i = 0; i < mem->cnt; i++) {
 364                 phys_addr_t ret = memblock_alloc_nid_region(&mem->regions[i],
 365                                                size, align, nid);
 366                 if (ret != ~(phys_addr_t)0)
 367                         return ret;
 368         }
 369
 370         return memblock_alloc(size, align);
 371 }
 372
 373 phys_addr_t __init memblock_alloc(phys_addr_t size, phys_addr_t align)
 374 {
 375         return memblock_alloc_base(size, align, MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE);
 376 }
 377
 378 phys_addr_t __init memblock_alloc_base(phys_addr_t size, phys_addr_t align, phys_addr_t max_addr)
 379 {
 380         phys_addr_t alloc;
 381
 382         alloc = __memblock_alloc_base(size, align, max_addr);
 383
 384         if (alloc == 0)
 385                 panic("ERROR: Failed to allocate 0x%llx bytes below 0x%llx.\n",
 386                       (unsigned long long) size, (unsigned long long) max_addr);
 387
 388         return alloc;
 389 }
 390
 391 phys_addr_t __init __memblock_alloc_base(phys_addr_t size, phys_addr_t align, phys_addr_t max_addr)
 392 {
 393         long i;
 394         phys_addr_t base = 0;
 395         phys_addr_t res_base;
 396
 397         BUG_ON(0 == size);
 398
 399         size = memblock_align_up(size, align);
 400
 401         /* Pump up max_addr */
 402         if (max_addr == MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE)
 403                 max_addr = memblock.current_limit;
 404
 405         /* We do a top-down search, this tends to limit memory
 406          * fragmentation by keeping early boot allocs near the
 407          * top of memory
 408          */
 409         for (i = memblock.memory.cnt - 1; i >= 0; i--) {
 410                 phys_addr_t memblockbase = memblock.memory.regions[i].base;
 411                 phys_addr_t memblocksize = memblock.memory.regions[i].size;
 412
 413                 if (memblocksize < size)
 414                         continue;
 415                 base = min(memblockbase + memblocksize, max_addr);
 416                 res_base = memblock_alloc_region(memblockbase, base, size, align);
 417                 if (res_base != ~(phys_addr_t)0)
 418                         return res_base;
 419         }
 420         return 0;
 421 }
 422
 423 /* You must call memblock_analyze() before this. */
 424 phys_addr_t __init memblock_phys_mem_size(void)
 425 {
 426         return memblock.memory_size;
 427 }
 428
 429 phys_addr_t memblock_end_of_DRAM(void)
 430 {
 431         int idx = memblock.memory.cnt - 1;
 432
 433         return (memblock.memory.regions[idx].base + memblock.memory.regions[idx].size);
 434 }
 435
 436 /* You must call memblock_analyze() after this. */
 437 void __init memblock_enforce_memory_limit(phys_addr_t memory_limit)
 438 {
 439         unsigned long i;
 440         phys_addr_t limit;
 441         struct memblock_region *p;
 442
 443         if (!memory_limit)
 444                 return;
 445
 446         /* Truncate the memblock regions to satisfy the memory limit. */
 447         limit = memory_limit;
 448         for (i = 0; i < memblock.memory.cnt; i++) {
 449                 if (limit > memblock.memory.regions[i].size) {
 450                         limit -= memblock.memory.regions[i].size;
 451                         continue;
 452                 }
 453
 454                 memblock.memory.regions[i].size = limit;
 455                 memblock.memory.cnt = i + 1;
 456                 break;
 457         }
 458
 459         memory_limit = memblock_end_of_DRAM();
 460
 461         /* And truncate any reserves above the limit also. */
 462         for (i = 0; i < memblock.reserved.cnt; i++) {
 463                 p = &memblock.reserved.regions[i];
 464
 465                 if (p->base > memory_limit)
 466                         p->size = 0;
 467                 else if ((p->base + p->size) > memory_limit)
 468                         p->size = memory_limit - p->base;
 469
 470                 if (p->size == 0) {
 471                         memblock_remove_region(&memblock.reserved, i);
 472                         i--;
 473                 }
 474         }
 475 }
 476
 477 static int memblock_search(struct memblock_type *type, phys_addr_t addr)
 478 {
 479         unsigned int left = 0, right = type->cnt;
 480
 481         do {
 482                 unsigned int mid = (right + left) / 2;
 483
 484                 if (addr < type->regions[mid].base)
 485                         right = mid;
 486                 else if (addr >= (type->regions[mid].base +
 487                                   type->regions[mid].size))
 488                         left = mid + 1;
 489                 else
 490                         return mid;
 491         } while (left < right);
 492         return -1;
 493 }
 494
 495 int __init memblock_is_reserved(phys_addr_t addr)
 496 {
 497         return memblock_search(&memblock.reserved, addr) != -1;
 498 }
 499
 500 int memblock_is_memory(phys_addr_t addr)
 501 {
 502         return memblock_search(&memblock.memory, addr) != -1;
 503 }
 504
 505 int memblock_is_region_memory(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
 506 {
 507         int idx = memblock_search(&memblock.reserved, base);
 508
 509         if (idx == -1)
 510                 return 0;
 511         return memblock.reserved.regions[idx].base <= base &&
 512                 (memblock.reserved.regions[idx].base +
 513                  memblock.reserved.regions[idx].size) >= (base + size);
 514 }
 515
 516 int memblock_is_region_reserved(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
 517 {
 518         return memblock_overlaps_region(&memblock.reserved, base, size) >= 0;
 519 }
 520
 521
 522 void __init memblock_set_current_limit(phys_addr_t limit)
 523 {
 524         memblock.current_limit = limit;
 525 }
 526