Linux-2.6.12-rc2
[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_SYMBOL(max_pfn);         /* This is exported so
33                                  * dma_get_required_mask(), which uses
34                                  * it, can be an inline function */
35
36 /* return the number of _pages_ that will be allocated for the boot bitmap */
37 unsigned long __init bootmem_bootmap_pages (unsigned long pages)
38 {
39         unsigned long mapsize;
40
41         mapsize = (pages+7)/8;
42         mapsize = (mapsize + ~PAGE_MASK) & PAGE_MASK;
43         mapsize >>= PAGE_SHIFT;
44
45         return mapsize;
46 }
47
48 /*
49  * Called once to set up the allocator itself.
50  */
51 static unsigned long __init init_bootmem_core (pg_data_t *pgdat,
52         unsigned long mapstart, unsigned long start, unsigned long end)
53 {
54         bootmem_data_t *bdata = pgdat->bdata;
55         unsigned long mapsize = ((end - start)+7)/8;
56
57         pgdat->pgdat_next = pgdat_list;
58         pgdat_list = pgdat;
59
60         mapsize = (mapsize + (sizeof(long) - 1UL)) & ~(sizeof(long) - 1UL);
61         bdata->node_bootmem_map = phys_to_virt(mapstart << PAGE_SHIFT);
62         bdata->node_boot_start = (start << PAGE_SHIFT);
63         bdata->node_low_pfn = end;
64
65         /*
66          * Initially all pages are reserved - setup_arch() has to
67          * register free RAM areas explicitly.
68          */
69         memset(bdata->node_bootmem_map, 0xff, mapsize);
70
71         return mapsize;
72 }
73
74 /*
75  * Marks a particular physical memory range as unallocatable. Usable RAM
76  * might be used for boot-time allocations - or it might get added
77  * to the free page pool later on.
78  */
79 static void __init reserve_bootmem_core(bootmem_data_t *bdata, unsigned long addr, unsigned long size)
80 {
81         unsigned long i;
82         /*
83          * round up, partially reserved pages are considered
84          * fully reserved.
85          */
86         unsigned long sidx = (addr - bdata->node_boot_start)/PAGE_SIZE;
87         unsigned long eidx = (addr + size - bdata->node_boot_start + 
88                                                         PAGE_SIZE-1)/PAGE_SIZE;
89         unsigned long end = (addr + size + PAGE_SIZE-1)/PAGE_SIZE;
90
91         BUG_ON(!size);
92         BUG_ON(sidx >= eidx);
93         BUG_ON((addr >> PAGE_SHIFT) >= bdata->node_low_pfn);
94         BUG_ON(end > bdata->node_low_pfn);
95
96         for (i = sidx; i < eidx; i++)
97                 if (test_and_set_bit(i, bdata->node_bootmem_map)) {
98 #ifdef CONFIG_DEBUG_BOOTMEM
99                         printk("hm, page %08lx reserved twice.\n", i*PAGE_SIZE);
100 #endif
101                 }
102 }
103
104 static void __init free_bootmem_core(bootmem_data_t *bdata, unsigned long addr, unsigned long size)
105 {
106         unsigned long i;
107         unsigned long start;
108         /*
109          * round down end of usable mem, partially free pages are
110          * considered reserved.
111          */
112         unsigned long sidx;
113         unsigned long eidx = (addr + size - bdata->node_boot_start)/PAGE_SIZE;
114         unsigned long end = (addr + size)/PAGE_SIZE;
115
116         BUG_ON(!size);
117         BUG_ON(end > bdata->node_low_pfn);
118
119         if (addr < bdata->last_success)
120                 bdata->last_success = addr;
121
122         /*
123          * Round up the beginning of the address.
124          */
125         start = (addr + PAGE_SIZE-1) / PAGE_SIZE;
126         sidx = start - (bdata->node_boot_start/PAGE_SIZE);
127
128         for (i = sidx; i < eidx; i++) {
129                 if (unlikely(!test_and_clear_bit(i, bdata->node_bootmem_map)))
130                         BUG();
131         }
132 }
133
134 /*
135  * We 'merge' subsequent allocations to save space. We might 'lose'
136  * some fraction of a page if allocations cannot be satisfied due to
137  * size constraints on boxes where there is physical RAM space
138  * fragmentation - in these cases (mostly large memory boxes) this
139  * is not a problem.
140  *
141  * On low memory boxes we get it right in 100% of the cases.
142  *
143  * alignment has to be a power of 2 value.
144  *
145  * NOTE:  This function is _not_ reentrant.
146  */
147 static void * __init
148 __alloc_bootmem_core(struct bootmem_data *bdata, unsigned long size,
149                 unsigned long align, unsigned long goal)
150 {
151         unsigned long offset, remaining_size, areasize, preferred;
152         unsigned long i, start = 0, incr, eidx;
153         void *ret;
154
155         if(!size) {
156                 printk("__alloc_bootmem_core(): zero-sized request\n");
157                 BUG();
158         }
159         BUG_ON(align & (align-1));
160
161         eidx = bdata->node_low_pfn - (bdata->node_boot_start >> PAGE_SHIFT);
162         offset = 0;
163         if (align &&
164             (bdata->node_boot_start & (align - 1UL)) != 0)
165                 offset = (align - (bdata->node_boot_start & (align - 1UL)));
166         offset >>= PAGE_SHIFT;
167
168         /*
169          * We try to allocate bootmem pages above 'goal'
170          * first, then we try to allocate lower pages.
171          */
172         if (goal && (goal >= bdata->node_boot_start) && 
173             ((goal >> PAGE_SHIFT) < bdata->node_low_pfn)) {
174                 preferred = goal - bdata->node_boot_start;
175
176                 if (bdata->last_success >= preferred)
177                         preferred = bdata->last_success;
178         } else
179                 preferred = 0;
180
181         preferred = ((preferred + align - 1) & ~(align - 1)) >> PAGE_SHIFT;
182         preferred += offset;
183         areasize = (size+PAGE_SIZE-1)/PAGE_SIZE;
184         incr = align >> PAGE_SHIFT ? : 1;
185
186 restart_scan:
187         for (i = preferred; i < eidx; i += incr) {
188                 unsigned long j;
189                 i = find_next_zero_bit(bdata->node_bootmem_map, eidx, i);
190                 i = ALIGN(i, incr);
191                 if (test_bit(i, bdata->node_bootmem_map))
192                         continue;
193                 for (j = i + 1; j < i + areasize; ++j) {
194                         if (j >= eidx)
195                                 goto fail_block;
196                         if (test_bit (j, bdata->node_bootmem_map))
197                                 goto fail_block;
198                 }
199                 start = i;
200                 goto found;
201         fail_block:
202                 i = ALIGN(j, incr);
203         }
204
205         if (preferred > offset) {
206                 preferred = offset;
207                 goto restart_scan;
208         }
209         return NULL;
210
211 found:
212         bdata->last_success = start << PAGE_SHIFT;
213         BUG_ON(start >= eidx);
214
215         /*
216          * Is the next page of the previous allocation-end the start
217          * of this allocation's buffer? If yes then we can 'merge'
218          * the previous partial page with this allocation.
219          */
220         if (align < PAGE_SIZE &&
221             bdata->last_offset && bdata->last_pos+1 == start) {
222                 offset = (bdata->last_offset+align-1) & ~(align-1);
223                 BUG_ON(offset > PAGE_SIZE);
224                 remaining_size = PAGE_SIZE-offset;
225                 if (size < remaining_size) {
226                         areasize = 0;
227                         /* last_pos unchanged */
228                         bdata->last_offset = offset+size;
229                         ret = phys_to_virt(bdata->last_pos*PAGE_SIZE + offset +
230                                                 bdata->node_boot_start);
231                 } else {
232                         remaining_size = size - remaining_size;
233                         areasize = (remaining_size+PAGE_SIZE-1)/PAGE_SIZE;
234                         ret = phys_to_virt(bdata->last_pos*PAGE_SIZE + offset +
235                                                 bdata->node_boot_start);
236                         bdata->last_pos = start+areasize-1;
237                         bdata->last_offset = remaining_size;
238                 }
239                 bdata->last_offset &= ~PAGE_MASK;
240         } else {
241                 bdata->last_pos = start + areasize - 1;
242                 bdata->last_offset = size & ~PAGE_MASK;
243                 ret = phys_to_virt(start * PAGE_SIZE + bdata->node_boot_start);
244         }
245
246         /*
247          * Reserve the area now:
248          */
249         for (i = start; i < start+areasize; i++)
250                 if (unlikely(test_and_set_bit(i, bdata->node_bootmem_map)))
251                         BUG();
252         memset(ret, 0, size);
253         return ret;
254 }
255
256 static unsigned long __init free_all_bootmem_core(pg_data_t *pgdat)
257 {
258         struct page *page;
259         bootmem_data_t *bdata = pgdat->bdata;
260         unsigned long i, count, total = 0;
261         unsigned long idx;
262         unsigned long *map; 
263         int gofast = 0;
264
265         BUG_ON(!bdata->node_bootmem_map);
266
267         count = 0;
268         /* first extant page of the node */
269         page = virt_to_page(phys_to_virt(bdata->node_boot_start));
270         idx = bdata->node_low_pfn - (bdata->node_boot_start >> PAGE_SHIFT);
271         map = bdata->node_bootmem_map;
272         /* Check physaddr is O(LOG2(BITS_PER_LONG)) page aligned */
273         if (bdata->node_boot_start == 0 ||
274             ffs(bdata->node_boot_start) - PAGE_SHIFT > ffs(BITS_PER_LONG))
275                 gofast = 1;
276         for (i = 0; i < idx; ) {
277                 unsigned long v = ~map[i / BITS_PER_LONG];
278                 if (gofast && v == ~0UL) {
279                         int j, order;
280
281                         count += BITS_PER_LONG;
282                         __ClearPageReserved(page);
283                         order = ffs(BITS_PER_LONG) - 1;
284                         set_page_refs(page, order);
285                         for (j = 1; j < BITS_PER_LONG; j++) {
286                                 if (j + 16 < BITS_PER_LONG)
287                                         prefetchw(page + j + 16);
288                                 __ClearPageReserved(page + j);
289                         }
290                         __free_pages(page, order);
291                         i += BITS_PER_LONG;
292                         page += BITS_PER_LONG;
293                 } else if (v) {
294                         unsigned long m;
295                         for (m = 1; m && i < idx; m<<=1, page++, i++) {
296                                 if (v & m) {
297                                         count++;
298                                         __ClearPageReserved(page);
299                                         set_page_refs(page, 0);
300                                         __free_page(page);
301                                 }
302                         }
303                 } else {
304                         i+=BITS_PER_LONG;
305                         page += BITS_PER_LONG;
306                 }
307         }
308         total += count;
309
310         /*
311          * Now free the allocator bitmap itself, it's not
312          * needed anymore:
313          */
314         page = virt_to_page(bdata->node_bootmem_map);
315         count = 0;
316         for (i = 0; i < ((bdata->node_low_pfn-(bdata->node_boot_start >> PAGE_SHIFT))/8 + PAGE_SIZE-1)/PAGE_SIZE; i++,page++) {
317                 count++;
318                 __ClearPageReserved(page);
319                 set_page_count(page, 1);
320                 __free_page(page);
321         }
322         total += count;
323         bdata->node_bootmem_map = NULL;
324
325         return total;
326 }
327
328 unsigned long __init init_bootmem_node (pg_data_t *pgdat, unsigned long freepfn, unsigned long startpfn, unsigned long endpfn)
329 {
330         return(init_bootmem_core(pgdat, freepfn, startpfn, endpfn));
331 }
332
333 void __init reserve_bootmem_node (pg_data_t *pgdat, unsigned long physaddr, unsigned long size)
334 {
335         reserve_bootmem_core(pgdat->bdata, physaddr, size);
336 }
337
338 void __init free_bootmem_node (pg_data_t *pgdat, unsigned long physaddr, unsigned long size)
339 {
340         free_bootmem_core(pgdat->bdata, physaddr, size);
341 }
342
343 unsigned long __init free_all_bootmem_node (pg_data_t *pgdat)
344 {
345         return(free_all_bootmem_core(pgdat));
346 }
347
348 unsigned long __init init_bootmem (unsigned long start, unsigned long pages)
349 {
350         max_low_pfn = pages;
351         min_low_pfn = start;
352         return(init_bootmem_core(NODE_DATA(0), start, 0, pages));
353 }
354
355 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_BOOTMEM_NODE
356 void __init reserve_bootmem (unsigned long addr, unsigned long size)
357 {
358         reserve_bootmem_core(NODE_DATA(0)->bdata, addr, size);
359 }
360 #endif /* !CONFIG_HAVE_ARCH_BOOTMEM_NODE */
361
362 void __init free_bootmem (unsigned long addr, unsigned long size)
363 {
364         free_bootmem_core(NODE_DATA(0)->bdata, addr, size);
365 }
366
367 unsigned long __init free_all_bootmem (void)
368 {
369         return(free_all_bootmem_core(NODE_DATA(0)));
370 }
371
372 void * __init __alloc_bootmem (unsigned long size, unsigned long align, unsigned long goal)
373 {
374         pg_data_t *pgdat = pgdat_list;
375         void *ptr;
376
377         for_each_pgdat(pgdat)
378                 if ((ptr = __alloc_bootmem_core(pgdat->bdata, size,
379                                                 align, goal)))
380                         return(ptr);
381
382         /*
383          * Whoops, we cannot satisfy the allocation request.
384          */
385         printk(KERN_ALERT "bootmem alloc of %lu bytes failed!\n", size);
386         panic("Out of memory");
387         return NULL;
388 }
389
390 void * __init __alloc_bootmem_node (pg_data_t *pgdat, unsigned long size, unsigned long align, unsigned long goal)
391 {
392         void *ptr;
393
394         ptr = __alloc_bootmem_core(pgdat->bdata, size, align, goal);
395         if (ptr)
396                 return (ptr);
397
398         return __alloc_bootmem(size, align, goal);
399 }
400