[SCSI] tmscsim: Further clean-up of the driver
[linux-2.6.git] / mm / bootmem.c
1 /*
2  *  linux/mm/bootmem.c
3  *
4  *  Copyright (C) 1999 Ingo Molnar
5  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
6  *
7  *  simple boot-time physical memory area allocator and
8  *  free memory collector. It's used to deal with reserved
9  *  system memory and memory holes as well.
10  */
11 #include <linux/init.h>
12 #include <linux/pfn.h>
13 #include <linux/bootmem.h>
14 #include <linux/module.h>
15
16 #include <asm/bug.h>
17 #include <asm/io.h>
18 #include <asm/processor.h>
19
20 #include "internal.h"
21
22 /*
23  * Access to this subsystem has to be serialized externally. (this is
24  * true for the boot process anyway)
25  */
26 unsigned long max_low_pfn;
27 unsigned long min_low_pfn;
28 unsigned long max_pfn;
29
30 static LIST_HEAD(bdata_list);
31 #ifdef CONFIG_CRASH_DUMP
32 /*
33  * If we have booted due to a crash, max_pfn will be a very low value. We need
34  * to know the amount of memory that the previous kernel used.
35  */
36 unsigned long saved_max_pfn;
37 #endif
38
39 /* return the number of _pages_ that will be allocated for the boot bitmap */
40 unsigned long __init bootmem_bootmap_pages(unsigned long pages)
41 {
42         unsigned long mapsize;
43
44         mapsize = (pages+7)/8;
45         mapsize = (mapsize + ~PAGE_MASK) & PAGE_MASK;
46         mapsize >>= PAGE_SHIFT;
47
48         return mapsize;
49 }
50
51 /*
52  * link bdata in order
53  */
54 static void __init link_bootmem(bootmem_data_t *bdata)
55 {
56         bootmem_data_t *ent;
57
58         if (list_empty(&bdata_list)) {
59                 list_add(&bdata->list, &bdata_list);
60                 return;
61         }
62         /* insert in order */
63         list_for_each_entry(ent, &bdata_list, list) {
64                 if (bdata->node_boot_start < ent->node_boot_start) {
65                         list_add_tail(&bdata->list, &ent->list);
66                         return;
67                 }
68         }
69         list_add_tail(&bdata->list, &bdata_list);
70 }
71
72 /*
73  * Given an initialised bdata, it returns the size of the boot bitmap
74  */
75 static unsigned long __init get_mapsize(bootmem_data_t *bdata)
76 {
77         unsigned long mapsize;
78         unsigned long start = PFN_DOWN(bdata->node_boot_start);
79         unsigned long end = bdata->node_low_pfn;
80
81         mapsize = ((end - start) + 7) / 8;
82         return ALIGN(mapsize, sizeof(long));
83 }
84
85 /*
86  * Called once to set up the allocator itself.
87  */
88 static unsigned long __init init_bootmem_core(pg_data_t *pgdat,
89         unsigned long mapstart, unsigned long start, unsigned long end)
90 {
91         bootmem_data_t *bdata = pgdat->bdata;
92         unsigned long mapsize;
93
94         bdata->node_bootmem_map = phys_to_virt(PFN_PHYS(mapstart));
95         bdata->node_boot_start = PFN_PHYS(start);
96         bdata->node_low_pfn = end;
97         link_bootmem(bdata);
98
99         /*
100          * Initially all pages are reserved - setup_arch() has to
101          * register free RAM areas explicitly.
102          */
103         mapsize = get_mapsize(bdata);
104         memset(bdata->node_bootmem_map, 0xff, mapsize);
105
106         return mapsize;
107 }
108
109 /*
110  * Marks a particular physical memory range as unallocatable. Usable RAM
111  * might be used for boot-time allocations - or it might get added
112  * to the free page pool later on.
113  */
114 static void __init reserve_bootmem_core(bootmem_data_t *bdata, unsigned long addr,
115                                         unsigned long size)
116 {
117         unsigned long sidx, eidx;
118         unsigned long i;
119
120         /*
121          * round up, partially reserved pages are considered
122          * fully reserved.
123          */
124         BUG_ON(!size);
125         BUG_ON(PFN_DOWN(addr) >= bdata->node_low_pfn);
126         BUG_ON(PFN_UP(addr + size) > bdata->node_low_pfn);
127
128         sidx = PFN_DOWN(addr - bdata->node_boot_start);
129         eidx = PFN_UP(addr + size - bdata->node_boot_start);
130
131         for (i = sidx; i < eidx; i++)
132                 if (test_and_set_bit(i, bdata->node_bootmem_map)) {
133 #ifdef CONFIG_DEBUG_BOOTMEM
134                         printk("hm, page %08lx reserved twice.\n", i*PAGE_SIZE);
135 #endif
136                 }
137 }
138
139 static void __init free_bootmem_core(bootmem_data_t *bdata, unsigned long addr,
140                                      unsigned long size)
141 {
142         unsigned long sidx, eidx;
143         unsigned long i;
144
145         /*
146          * round down end of usable mem, partially free pages are
147          * considered reserved.
148          */
149         BUG_ON(!size);
150         BUG_ON(PFN_DOWN(addr + size) > bdata->node_low_pfn);
151
152         if (addr < bdata->last_success)
153                 bdata->last_success = addr;
154
155         /*
156          * Round up the beginning of the address.
157          */
158         sidx = PFN_UP(addr) - PFN_DOWN(bdata->node_boot_start);
159         eidx = PFN_DOWN(addr + size - bdata->node_boot_start);
160
161         for (i = sidx; i < eidx; i++) {
162                 if (unlikely(!test_and_clear_bit(i, bdata->node_bootmem_map)))
163                         BUG();
164         }
165 }
166
167 /*
168  * We 'merge' subsequent allocations to save space. We might 'lose'
169  * some fraction of a page if allocations cannot be satisfied due to
170  * size constraints on boxes where there is physical RAM space
171  * fragmentation - in these cases (mostly large memory boxes) this
172  * is not a problem.
173  *
174  * On low memory boxes we get it right in 100% of the cases.
175  *
176  * alignment has to be a power of 2 value.
177  *
178  * NOTE:  This function is _not_ reentrant.
179  */
180 void * __init
181 __alloc_bootmem_core(struct bootmem_data *bdata, unsigned long size,
182               unsigned long align, unsigned long goal, unsigned long limit)
183 {
184         unsigned long offset, remaining_size, areasize, preferred;
185         unsigned long i, start = 0, incr, eidx, end_pfn;
186         void *ret;
187
188         if (!size) {
189                 printk("__alloc_bootmem_core(): zero-sized request\n");
190                 BUG();
191         }
192         BUG_ON(align & (align-1));
193
194         if (limit && bdata->node_boot_start >= limit)
195                 return NULL;
196
197         /* on nodes without memory - bootmem_map is NULL */
198         if (!bdata->node_bootmem_map)
199                 return NULL;
200
201         end_pfn = bdata->node_low_pfn;
202         limit = PFN_DOWN(limit);
203         if (limit && end_pfn > limit)
204                 end_pfn = limit;
205
206         eidx = end_pfn - PFN_DOWN(bdata->node_boot_start);
207         offset = 0;
208         if (align && (bdata->node_boot_start & (align - 1UL)) != 0)
209                 offset = align - (bdata->node_boot_start & (align - 1UL));
210         offset = PFN_DOWN(offset);
211
212         /*
213          * We try to allocate bootmem pages above 'goal'
214          * first, then we try to allocate lower pages.
215          */
216         if (goal && goal >= bdata->node_boot_start && PFN_DOWN(goal) < end_pfn) {
217                 preferred = goal - bdata->node_boot_start;
218
219                 if (bdata->last_success >= preferred)
220                         if (!limit || (limit && limit > bdata->last_success))
221                                 preferred = bdata->last_success;
222         } else
223                 preferred = 0;
224
225         preferred = PFN_DOWN(ALIGN(preferred, align)) + offset;
226         areasize = (size + PAGE_SIZE-1) / PAGE_SIZE;
227         incr = align >> PAGE_SHIFT ? : 1;
228
229 restart_scan:
230         for (i = preferred; i < eidx; i += incr) {
231                 unsigned long j;
232                 i = find_next_zero_bit(bdata->node_bootmem_map, eidx, i);
233                 i = ALIGN(i, incr);
234                 if (i >= eidx)
235                         break;
236                 if (test_bit(i, bdata->node_bootmem_map))
237                         continue;
238                 for (j = i + 1; j < i + areasize; ++j) {
239                         if (j >= eidx)
240                                 goto fail_block;
241                         if (test_bit(j, bdata->node_bootmem_map))
242                                 goto fail_block;
243                 }
244                 start = i;
245                 goto found;
246         fail_block:
247                 i = ALIGN(j, incr);
248         }
249
250         if (preferred > offset) {
251                 preferred = offset;
252                 goto restart_scan;
253         }
254         return NULL;
255
256 found:
257         bdata->last_success = PFN_PHYS(start);
258         BUG_ON(start >= eidx);
259
260         /*
261          * Is the next page of the previous allocation-end the start
262          * of this allocation's buffer? If yes then we can 'merge'
263          * the previous partial page with this allocation.
264          */
265         if (align < PAGE_SIZE &&
266             bdata->last_offset && bdata->last_pos+1 == start) {
267                 offset = ALIGN(bdata->last_offset, align);
268                 BUG_ON(offset > PAGE_SIZE);
269                 remaining_size = PAGE_SIZE - offset;
270                 if (size < remaining_size) {
271                         areasize = 0;
272                         /* last_pos unchanged */
273                         bdata->last_offset = offset + size;
274                         ret = phys_to_virt(bdata->last_pos * PAGE_SIZE +
275                                            offset +
276                                            bdata->node_boot_start);
277                 } else {
278                         remaining_size = size - remaining_size;
279                         areasize = (remaining_size + PAGE_SIZE-1) / PAGE_SIZE;
280                         ret = phys_to_virt(bdata->last_pos * PAGE_SIZE +
281                                            offset +
282                                            bdata->node_boot_start);
283                         bdata->last_pos = start + areasize - 1;
284                         bdata->last_offset = remaining_size;
285                 }
286                 bdata->last_offset &= ~PAGE_MASK;
287         } else {
288                 bdata->last_pos = start + areasize - 1;
289                 bdata->last_offset = size & ~PAGE_MASK;
290                 ret = phys_to_virt(start * PAGE_SIZE + bdata->node_boot_start);
291         }
292
293         /*
294          * Reserve the area now:
295          */
296         for (i = start; i < start + areasize; i++)
297                 if (unlikely(test_and_set_bit(i, bdata->node_bootmem_map)))
298                         BUG();
299         memset(ret, 0, size);
300         return ret;
301 }
302
303 static unsigned long __init free_all_bootmem_core(pg_data_t *pgdat)
304 {
305         struct page *page;
306         unsigned long pfn;
307         bootmem_data_t *bdata = pgdat->bdata;
308         unsigned long i, count, total = 0;
309         unsigned long idx;
310         unsigned long *map; 
311         int gofast = 0;
312
313         BUG_ON(!bdata->node_bootmem_map);
314
315         count = 0;
316         /* first extant page of the node */
317         pfn = PFN_DOWN(bdata->node_boot_start);
318         idx = bdata->node_low_pfn - pfn;
319         map = bdata->node_bootmem_map;
320         /* Check physaddr is O(LOG2(BITS_PER_LONG)) page aligned */
321         if (bdata->node_boot_start == 0 ||
322             ffs(bdata->node_boot_start) - PAGE_SHIFT > ffs(BITS_PER_LONG))
323                 gofast = 1;
324         for (i = 0; i < idx; ) {
325                 unsigned long v = ~map[i / BITS_PER_LONG];
326
327                 if (gofast && v == ~0UL) {
328                         int order;
329
330                         page = pfn_to_page(pfn);
331                         count += BITS_PER_LONG;
332                         order = ffs(BITS_PER_LONG) - 1;
333                         __free_pages_bootmem(page, order);
334                         i += BITS_PER_LONG;
335                         page += BITS_PER_LONG;
336                 } else if (v) {
337                         unsigned long m;
338
339                         page = pfn_to_page(pfn);
340                         for (m = 1; m && i < idx; m<<=1, page++, i++) {
341                                 if (v & m) {
342                                         count++;
343                                         __free_pages_bootmem(page, 0);
344                                 }
345                         }
346                 } else {
347                         i += BITS_PER_LONG;
348                 }
349                 pfn += BITS_PER_LONG;
350         }
351         total += count;
352
353         /*
354          * Now free the allocator bitmap itself, it's not
355          * needed anymore:
356          */
357         page = virt_to_page(bdata->node_bootmem_map);
358         count = 0;
359         idx = (get_mapsize(bdata) + PAGE_SIZE-1) >> PAGE_SHIFT;
360         for (i = 0; i < idx; i++, page++) {
361                 __free_pages_bootmem(page, 0);
362                 count++;
363         }
364         total += count;
365         bdata->node_bootmem_map = NULL;
366
367         return total;
368 }
369
370 unsigned long __init init_bootmem_node(pg_data_t *pgdat, unsigned long freepfn,
371                                 unsigned long startpfn, unsigned long endpfn)
372 {
373         return init_bootmem_core(pgdat, freepfn, startpfn, endpfn);
374 }
375
376 void __init reserve_bootmem_node(pg_data_t *pgdat, unsigned long physaddr,
377                                  unsigned long size)
378 {
379         reserve_bootmem_core(pgdat->bdata, physaddr, size);
380 }
381
382 void __init free_bootmem_node(pg_data_t *pgdat, unsigned long physaddr,
383                               unsigned long size)
384 {
385         free_bootmem_core(pgdat->bdata, physaddr, size);
386 }
387
388 unsigned long __init free_all_bootmem_node(pg_data_t *pgdat)
389 {
390         return free_all_bootmem_core(pgdat);
391 }
392
393 unsigned long __init init_bootmem(unsigned long start, unsigned long pages)
394 {
395         max_low_pfn = pages;
396         min_low_pfn = start;
397         return init_bootmem_core(NODE_DATA(0), start, 0, pages);
398 }
399
400 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_BOOTMEM_NODE
401 void __init reserve_bootmem(unsigned long addr, unsigned long size)
402 {
403         reserve_bootmem_core(NODE_DATA(0)->bdata, addr, size);
404 }
405 #endif /* !CONFIG_HAVE_ARCH_BOOTMEM_NODE */
406
407 void __init free_bootmem(unsigned long addr, unsigned long size)
408 {
409         free_bootmem_core(NODE_DATA(0)->bdata, addr, size);
410 }
411
412 unsigned long __init free_all_bootmem(void)
413 {
414         return free_all_bootmem_core(NODE_DATA(0));
415 }
416
417 void * __init __alloc_bootmem_nopanic(unsigned long size, unsigned long align,
418                                       unsigned long goal)
419 {
420         bootmem_data_t *bdata;
421         void *ptr;
422
423         list_for_each_entry(bdata, &bdata_list, list) {
424                 ptr = __alloc_bootmem_core(bdata, size, align, goal, 0);
425                 if (ptr)
426                         return ptr;
427         }
428         return NULL;
429 }
430
431 void * __init __alloc_bootmem(unsigned long size, unsigned long align,
432                               unsigned long goal)
433 {
434         void *mem = __alloc_bootmem_nopanic(size,align,goal);
435
436         if (mem)
437                 return mem;
438         /*
439          * Whoops, we cannot satisfy the allocation request.
440          */
441         printk(KERN_ALERT "bootmem alloc of %lu bytes failed!\n", size);
442         panic("Out of memory");
443         return NULL;
444 }
445
446
447 void * __init __alloc_bootmem_node(pg_data_t *pgdat, unsigned long size,
448                                    unsigned long align, unsigned long goal)
449 {
450         void *ptr;
451
452         ptr = __alloc_bootmem_core(pgdat->bdata, size, align, goal, 0);
453         if (ptr)
454                 return ptr;
455
456         return __alloc_bootmem(size, align, goal);
457 }
458
459 #ifndef ARCH_LOW_ADDRESS_LIMIT
460 #define ARCH_LOW_ADDRESS_LIMIT  0xffffffffUL
461 #endif
462
463 void * __init __alloc_bootmem_low(unsigned long size, unsigned long align,
464                                   unsigned long goal)
465 {
466         bootmem_data_t *bdata;
467         void *ptr;
468
469         list_for_each_entry(bdata, &bdata_list, list) {
470                 ptr = __alloc_bootmem_core(bdata, size, align, goal,
471                                                 ARCH_LOW_ADDRESS_LIMIT);
472                 if (ptr)
473                         return ptr;
474         }
475
476         /*
477          * Whoops, we cannot satisfy the allocation request.
478          */
479         printk(KERN_ALERT "low bootmem alloc of %lu bytes failed!\n", size);
480         panic("Out of low memory");
481         return NULL;
482 }
483
484 void * __init __alloc_bootmem_low_node(pg_data_t *pgdat, unsigned long size,
485                                        unsigned long align, unsigned long goal)
486 {
487         return __alloc_bootmem_core(pgdat->bdata, size, align, goal,
488                                     ARCH_LOW_ADDRESS_LIMIT);
489 }