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