70f1528a3c8a6876dd813e9f1cf1ff44cf3b6d2f
[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
12 #include <linux/mm.h>
13 #include <linux/kernel_stat.h>
14 #include <linux/swap.h>
15 #include <linux/interrupt.h>
16 #include <linux/init.h>
17 #include <linux/bootmem.h>
18 #include <linux/mmzone.h>
19 #include <linux/module.h>
20 #include <asm/dma.h>
21 #include <asm/io.h>
22 #include "internal.h"
23
24 /*
25  * Access to this subsystem has to be serialized externally. (this is
26  * true for the boot process anyway)
27  */
28 unsigned long max_low_pfn;
29 unsigned long min_low_pfn;
30 unsigned long max_pfn;
31
32 EXPORT_UNUSED_SYMBOL(max_pfn);  /*  June 2006  */
33
34 static LIST_HEAD(bdata_list);
35 #ifdef CONFIG_CRASH_DUMP
36 /*
37  * If we have booted due to a crash, max_pfn will be a very low value. We need
38  * to know the amount of memory that the previous kernel used.
39  */
40 unsigned long saved_max_pfn;
41 #endif
42
43 /* return the number of _pages_ that will be allocated for the boot bitmap */
44 unsigned long __init bootmem_bootmap_pages (unsigned long pages)
45 {
46         unsigned long mapsize;
47
48         mapsize = (pages+7)/8;
49         mapsize = (mapsize + ~PAGE_MASK) & PAGE_MASK;
50         mapsize >>= PAGE_SHIFT;
51
52         return mapsize;
53 }
54 /*
55  * link bdata in order
56  */
57 static void __init link_bootmem(bootmem_data_t *bdata)
58 {
59         bootmem_data_t *ent;
60         if (list_empty(&bdata_list)) {
61                 list_add(&bdata->list, &bdata_list);
62                 return;
63         }
64         /* insert in order */
65         list_for_each_entry(ent, &bdata_list, list) {
66                 if (bdata->node_boot_start < ent->node_boot_start) {
67                         list_add_tail(&bdata->list, &ent->list);
68                         return;
69                 }
70         }
71         list_add_tail(&bdata->list, &bdata_list);
72         return;
73 }
74
75
76 /*
77  * Called once to set up the allocator itself.
78  */
79 static unsigned long __init init_bootmem_core (pg_data_t *pgdat,
80         unsigned long mapstart, unsigned long start, unsigned long end)
81 {
82         bootmem_data_t *bdata = pgdat->bdata;
83         unsigned long mapsize = ((end - start)+7)/8;
84
85         mapsize = ALIGN(mapsize, sizeof(long));
86         bdata->node_bootmem_map = phys_to_virt(mapstart << PAGE_SHIFT);
87         bdata->node_boot_start = (start << PAGE_SHIFT);
88         bdata->node_low_pfn = end;
89         link_bootmem(bdata);
90
91         /*
92          * Initially all pages are reserved - setup_arch() has to
93          * register free RAM areas explicitly.
94          */
95         memset(bdata->node_bootmem_map, 0xff, mapsize);
96
97         return mapsize;
98 }
99
100 /*
101  * Marks a particular physical memory range as unallocatable. Usable RAM
102  * might be used for boot-time allocations - or it might get added
103  * to the free page pool later on.
104  */
105 static void __init reserve_bootmem_core(bootmem_data_t *bdata, unsigned long addr, unsigned long size)
106 {
107         unsigned long i;
108         /*
109          * round up, partially reserved pages are considered
110          * fully reserved.
111          */
112         unsigned long sidx = (addr - bdata->node_boot_start)/PAGE_SIZE;
113         unsigned long eidx = (addr + size - bdata->node_boot_start + 
114                                                         PAGE_SIZE-1)/PAGE_SIZE;
115         unsigned long end = (addr + size + PAGE_SIZE-1)/PAGE_SIZE;
116
117         BUG_ON(!size);
118         BUG_ON(sidx >= eidx);
119         BUG_ON((addr >> PAGE_SHIFT) >= bdata->node_low_pfn);
120         BUG_ON(end > bdata->node_low_pfn);
121
122         for (i = sidx; i < eidx; i++)
123                 if (test_and_set_bit(i, bdata->node_bootmem_map)) {
124 #ifdef CONFIG_DEBUG_BOOTMEM
125                         printk("hm, page %08lx reserved twice.\n", i*PAGE_SIZE);
126 #endif
127                 }
128 }
129
130 static void __init free_bootmem_core(bootmem_data_t *bdata, unsigned long addr, unsigned long size)
131 {
132         unsigned long i;
133         unsigned long start;
134         /*
135          * round down end of usable mem, partially free pages are
136          * considered reserved.
137          */
138         unsigned long sidx;
139         unsigned long eidx = (addr + size - bdata->node_boot_start)/PAGE_SIZE;
140         unsigned long end = (addr + size)/PAGE_SIZE;
141
142         BUG_ON(!size);
143         BUG_ON(end > bdata->node_low_pfn);
144
145         if (addr < bdata->last_success)
146                 bdata->last_success = addr;
147
148         /*
149          * Round up the beginning of the address.
150          */
151         start = (addr + PAGE_SIZE-1) / PAGE_SIZE;
152         sidx = start - (bdata->node_boot_start/PAGE_SIZE);
153
154         for (i = sidx; i < eidx; i++) {
155                 if (unlikely(!test_and_clear_bit(i, bdata->node_bootmem_map)))
156                         BUG();
157         }
158 }
159
160 /*
161  * We 'merge' subsequent allocations to save space. We might 'lose'
162  * some fraction of a page if allocations cannot be satisfied due to
163  * size constraints on boxes where there is physical RAM space
164  * fragmentation - in these cases (mostly large memory boxes) this
165  * is not a problem.
166  *
167  * On low memory boxes we get it right in 100% of the cases.
168  *
169  * alignment has to be a power of 2 value.
170  *
171  * NOTE:  This function is _not_ reentrant.
172  */
173 void * __init
174 __alloc_bootmem_core(struct bootmem_data *bdata, unsigned long size,
175               unsigned long align, unsigned long goal, unsigned long limit)
176 {
177         unsigned long offset, remaining_size, areasize, preferred;
178         unsigned long i, start = 0, incr, eidx, end_pfn = bdata->node_low_pfn;
179         void *ret;
180
181         if(!size) {
182                 printk("__alloc_bootmem_core(): zero-sized request\n");
183                 BUG();
184         }
185         BUG_ON(align & (align-1));
186
187         if (limit && bdata->node_boot_start >= limit)
188                 return NULL;
189
190         limit >>=PAGE_SHIFT;
191         if (limit && end_pfn > limit)
192                 end_pfn = limit;
193
194         eidx = end_pfn - (bdata->node_boot_start >> PAGE_SHIFT);
195         offset = 0;
196         if (align &&
197             (bdata->node_boot_start & (align - 1UL)) != 0)
198                 offset = (align - (bdata->node_boot_start & (align - 1UL)));
199         offset >>= PAGE_SHIFT;
200
201         /*
202          * We try to allocate bootmem pages above 'goal'
203          * first, then we try to allocate lower pages.
204          */
205         if (goal && (goal >= bdata->node_boot_start) && 
206             ((goal >> PAGE_SHIFT) < end_pfn)) {
207                 preferred = goal - bdata->node_boot_start;
208
209                 if (bdata->last_success >= preferred)
210                         if (!limit || (limit && limit > bdata->last_success))
211                                 preferred = bdata->last_success;
212         } else
213                 preferred = 0;
214
215         preferred = ALIGN(preferred, align) >> PAGE_SHIFT;
216         preferred += offset;
217         areasize = (size+PAGE_SIZE-1)/PAGE_SIZE;
218         incr = align >> PAGE_SHIFT ? : 1;
219
220 restart_scan:
221         for (i = preferred; i < eidx; i += incr) {
222                 unsigned long j;
223                 i = find_next_zero_bit(bdata->node_bootmem_map, eidx, i);
224                 i = ALIGN(i, incr);
225                 if (i >= eidx)
226                         break;
227                 if (test_bit(i, bdata->node_bootmem_map))
228                         continue;
229                 for (j = i + 1; j < i + areasize; ++j) {
230                         if (j >= eidx)
231                                 goto fail_block;
232                         if (test_bit (j, bdata->node_bootmem_map))
233                                 goto fail_block;
234                 }
235                 start = i;
236                 goto found;
237         fail_block:
238                 i = ALIGN(j, incr);
239         }
240
241         if (preferred > offset) {
242                 preferred = offset;
243                 goto restart_scan;
244         }
245         return NULL;
246
247 found:
248         bdata->last_success = start << PAGE_SHIFT;
249         BUG_ON(start >= eidx);
250
251         /*
252          * Is the next page of the previous allocation-end the start
253          * of this allocation's buffer? If yes then we can 'merge'
254          * the previous partial page with this allocation.
255          */
256         if (align < PAGE_SIZE &&
257             bdata->last_offset && bdata->last_pos+1 == start) {
258                 offset = ALIGN(bdata->last_offset, align);
259                 BUG_ON(offset > PAGE_SIZE);
260                 remaining_size = PAGE_SIZE-offset;
261                 if (size < remaining_size) {
262                         areasize = 0;
263                         /* last_pos unchanged */
264                         bdata->last_offset = offset+size;
265                         ret = phys_to_virt(bdata->last_pos*PAGE_SIZE + offset +
266                                                 bdata->node_boot_start);
267                 } else {
268                         remaining_size = size - remaining_size;
269                         areasize = (remaining_size+PAGE_SIZE-1)/PAGE_SIZE;
270                         ret = phys_to_virt(bdata->last_pos*PAGE_SIZE + offset +
271                                                 bdata->node_boot_start);
272                         bdata->last_pos = start+areasize-1;
273                         bdata->last_offset = remaining_size;
274                 }
275                 bdata->last_offset &= ~PAGE_MASK;
276         } else {
277                 bdata->last_pos = start + areasize - 1;
278                 bdata->last_offset = size & ~PAGE_MASK;
279                 ret = phys_to_virt(start * PAGE_SIZE + bdata->node_boot_start);
280         }
281
282         /*
283          * Reserve the area now:
284          */
285         for (i = start; i < start+areasize; i++)
286                 if (unlikely(test_and_set_bit(i, bdata->node_bootmem_map)))
287                         BUG();
288         memset(ret, 0, size);
289         return ret;
290 }
291
292 static unsigned long __init free_all_bootmem_core(pg_data_t *pgdat)
293 {
294         struct page *page;
295         unsigned long pfn;
296         bootmem_data_t *bdata = pgdat->bdata;
297         unsigned long i, count, total = 0;
298         unsigned long idx;
299         unsigned long *map; 
300         int gofast = 0;
301
302         BUG_ON(!bdata->node_bootmem_map);
303
304         count = 0;
305         /* first extant page of the node */
306         pfn = bdata->node_boot_start >> PAGE_SHIFT;
307         idx = bdata->node_low_pfn - (bdata->node_boot_start >> PAGE_SHIFT);
308         map = bdata->node_bootmem_map;
309         /* Check physaddr is O(LOG2(BITS_PER_LONG)) page aligned */
310         if (bdata->node_boot_start == 0 ||
311             ffs(bdata->node_boot_start) - PAGE_SHIFT > ffs(BITS_PER_LONG))
312                 gofast = 1;
313         for (i = 0; i < idx; ) {
314                 unsigned long v = ~map[i / BITS_PER_LONG];
315
316                 if (gofast && v == ~0UL) {
317                         int order;
318
319                         page = pfn_to_page(pfn);
320                         count += BITS_PER_LONG;
321                         order = ffs(BITS_PER_LONG) - 1;
322                         __free_pages_bootmem(page, order);
323                         i += BITS_PER_LONG;
324                         page += BITS_PER_LONG;
325                 } else if (v) {
326                         unsigned long m;
327
328                         page = pfn_to_page(pfn);
329                         for (m = 1; m && i < idx; m<<=1, page++, i++) {
330                                 if (v & m) {
331                                         count++;
332                                         __free_pages_bootmem(page, 0);
333                                 }
334                         }
335                 } else {
336                         i+=BITS_PER_LONG;
337                 }
338                 pfn += BITS_PER_LONG;
339         }
340         total += count;
341
342         /*
343          * Now free the allocator bitmap itself, it's not
344          * needed anymore:
345          */
346         page = virt_to_page(bdata->node_bootmem_map);
347         count = 0;
348         for (i = 0; i < ((bdata->node_low_pfn-(bdata->node_boot_start >> PAGE_SHIFT))/8 + PAGE_SIZE-1)/PAGE_SIZE; i++,page++) {
349                 count++;
350                 __free_pages_bootmem(page, 0);
351         }
352         total += count;
353         bdata->node_bootmem_map = NULL;
354
355         return total;
356 }
357
358 unsigned long __init init_bootmem_node (pg_data_t *pgdat, unsigned long freepfn, unsigned long startpfn, unsigned long endpfn)
359 {
360         return(init_bootmem_core(pgdat, freepfn, startpfn, endpfn));
361 }
362
363 void __init reserve_bootmem_node (pg_data_t *pgdat, unsigned long physaddr, unsigned long size)
364 {
365         reserve_bootmem_core(pgdat->bdata, physaddr, size);
366 }
367
368 void __init free_bootmem_node (pg_data_t *pgdat, unsigned long physaddr, unsigned long size)
369 {
370         free_bootmem_core(pgdat->bdata, physaddr, size);
371 }
372
373 unsigned long __init free_all_bootmem_node (pg_data_t *pgdat)
374 {
375         return(free_all_bootmem_core(pgdat));
376 }
377
378 unsigned long __init init_bootmem (unsigned long start, unsigned long pages)
379 {
380         max_low_pfn = pages;
381         min_low_pfn = start;
382         return(init_bootmem_core(NODE_DATA(0), start, 0, pages));
383 }
384
385 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_BOOTMEM_NODE
386 void __init reserve_bootmem (unsigned long addr, unsigned long size)
387 {
388         reserve_bootmem_core(NODE_DATA(0)->bdata, addr, size);
389 }
390 #endif /* !CONFIG_HAVE_ARCH_BOOTMEM_NODE */
391
392 void __init free_bootmem (unsigned long addr, unsigned long size)
393 {
394         free_bootmem_core(NODE_DATA(0)->bdata, addr, size);
395 }
396
397 unsigned long __init free_all_bootmem (void)
398 {
399         return(free_all_bootmem_core(NODE_DATA(0)));
400 }
401
402 void * __init __alloc_bootmem_nopanic(unsigned long size, unsigned long align, unsigned long goal)
403 {
404         bootmem_data_t *bdata;
405         void *ptr;
406
407         list_for_each_entry(bdata, &bdata_list, list)
408                 if ((ptr = __alloc_bootmem_core(bdata, size, align, goal, 0)))
409                         return(ptr);
410         return NULL;
411 }
412
413 void * __init __alloc_bootmem(unsigned long size, unsigned long align, unsigned long goal)
414 {
415         void *mem = __alloc_bootmem_nopanic(size,align,goal);
416         if (mem)
417                 return mem;
418         /*
419          * Whoops, we cannot satisfy the allocation request.
420          */
421         printk(KERN_ALERT "bootmem alloc of %lu bytes failed!\n", size);
422         panic("Out of memory");
423         return NULL;
424 }
425
426
427 void * __init __alloc_bootmem_node(pg_data_t *pgdat, unsigned long size, unsigned long align,
428                                    unsigned long goal)
429 {
430         void *ptr;
431
432         ptr = __alloc_bootmem_core(pgdat->bdata, size, align, goal, 0);
433         if (ptr)
434                 return (ptr);
435
436         return __alloc_bootmem(size, align, goal);
437 }
438
439 #define LOW32LIMIT 0xffffffff
440
441 void * __init __alloc_bootmem_low(unsigned long size, unsigned long align, unsigned long goal)
442 {
443         bootmem_data_t *bdata;
444         void *ptr;
445
446         list_for_each_entry(bdata, &bdata_list, list)
447                 if ((ptr = __alloc_bootmem_core(bdata, size,
448                                                  align, goal, LOW32LIMIT)))
449                         return(ptr);
450
451         /*
452          * Whoops, we cannot satisfy the allocation request.
453          */
454         printk(KERN_ALERT "low bootmem alloc of %lu bytes failed!\n", size);
455         panic("Out of low memory");
456         return NULL;
457 }
458
459 void * __init __alloc_bootmem_low_node(pg_data_t *pgdat, unsigned long size,
460                                        unsigned long align, unsigned long goal)
461 {
462         return __alloc_bootmem_core(pgdat->bdata, size, align, goal, LOW32LIMIT);
463 }