bootmem: reorder code to match new bootmem structure
[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 bootmem_data_t bootmem_node_data[MAX_NUMNODES] __initdata;
40
41 /*
42  * Given an initialised bdata, it returns the size of the boot bitmap
43  */
44 static unsigned long __init get_mapsize(bootmem_data_t *bdata)
45 {
46         unsigned long mapsize;
47         unsigned long start = PFN_DOWN(bdata->node_boot_start);
48         unsigned long end = bdata->node_low_pfn;
49
50         mapsize = ((end - start) + 7) / 8;
51         return ALIGN(mapsize, sizeof(long));
52 }
53
54 /* return the number of _pages_ that will be allocated for the boot bitmap */
55 unsigned long __init bootmem_bootmap_pages(unsigned long pages)
56 {
57         unsigned long mapsize;
58
59         mapsize = (pages+7)/8;
60         mapsize = (mapsize + ~PAGE_MASK) & PAGE_MASK;
61         mapsize >>= PAGE_SHIFT;
62
63         return mapsize;
64 }
65
66 /*
67  * link bdata in order
68  */
69 static void __init link_bootmem(bootmem_data_t *bdata)
70 {
71         bootmem_data_t *ent;
72
73         if (list_empty(&bdata_list)) {
74                 list_add(&bdata->list, &bdata_list);
75                 return;
76         }
77         /* insert in order */
78         list_for_each_entry(ent, &bdata_list, list) {
79                 if (bdata->node_boot_start < ent->node_boot_start) {
80                         list_add_tail(&bdata->list, &ent->list);
81                         return;
82                 }
83         }
84         list_add_tail(&bdata->list, &bdata_list);
85 }
86
87 /*
88  * Called once to set up the allocator itself.
89  */
90 static unsigned long __init init_bootmem_core(bootmem_data_t *bdata,
91         unsigned long mapstart, unsigned long start, unsigned long end)
92 {
93         unsigned long mapsize;
94
95         mminit_validate_memmodel_limits(&start, &end);
96         bdata->node_bootmem_map = phys_to_virt(PFN_PHYS(mapstart));
97         bdata->node_boot_start = PFN_PHYS(start);
98         bdata->node_low_pfn = end;
99         link_bootmem(bdata);
100
101         /*
102          * Initially all pages are reserved - setup_arch() has to
103          * register free RAM areas explicitly.
104          */
105         mapsize = get_mapsize(bdata);
106         memset(bdata->node_bootmem_map, 0xff, mapsize);
107
108         return mapsize;
109 }
110
111 unsigned long __init init_bootmem_node(pg_data_t *pgdat, unsigned long freepfn,
112                                 unsigned long startpfn, unsigned long endpfn)
113 {
114         return init_bootmem_core(pgdat->bdata, freepfn, startpfn, endpfn);
115 }
116
117 unsigned long __init init_bootmem(unsigned long start, unsigned long pages)
118 {
119         max_low_pfn = pages;
120         min_low_pfn = start;
121         return init_bootmem_core(NODE_DATA(0)->bdata, start, 0, pages);
122 }
123
124 static unsigned long __init free_all_bootmem_core(bootmem_data_t *bdata)
125 {
126         struct page *page;
127         unsigned long pfn;
128         unsigned long i, count;
129         unsigned long idx;
130         unsigned long *map;
131         int gofast = 0;
132
133         BUG_ON(!bdata->node_bootmem_map);
134
135         count = 0;
136         /* first extant page of the node */
137         pfn = PFN_DOWN(bdata->node_boot_start);
138         idx = bdata->node_low_pfn - pfn;
139         map = bdata->node_bootmem_map;
140         /*
141          * Check if we are aligned to BITS_PER_LONG pages.  If so, we might
142          * be able to free page orders of that size at once.
143          */
144         if (!(pfn & (BITS_PER_LONG-1)))
145                 gofast = 1;
146
147         for (i = 0; i < idx; ) {
148                 unsigned long v = ~map[i / BITS_PER_LONG];
149
150                 if (gofast && v == ~0UL) {
151                         int order;
152
153                         page = pfn_to_page(pfn);
154                         count += BITS_PER_LONG;
155                         order = ffs(BITS_PER_LONG) - 1;
156                         __free_pages_bootmem(page, order);
157                         i += BITS_PER_LONG;
158                         page += BITS_PER_LONG;
159                 } else if (v) {
160                         unsigned long m;
161
162                         page = pfn_to_page(pfn);
163                         for (m = 1; m && i < idx; m<<=1, page++, i++) {
164                                 if (v & m) {
165                                         count++;
166                                         __free_pages_bootmem(page, 0);
167                                 }
168                         }
169                 } else {
170                         i += BITS_PER_LONG;
171                 }
172                 pfn += BITS_PER_LONG;
173         }
174
175         /*
176          * Now free the allocator bitmap itself, it's not
177          * needed anymore:
178          */
179         page = virt_to_page(bdata->node_bootmem_map);
180         idx = (get_mapsize(bdata) + PAGE_SIZE-1) >> PAGE_SHIFT;
181         for (i = 0; i < idx; i++, page++)
182                 __free_pages_bootmem(page, 0);
183         count += i;
184         bdata->node_bootmem_map = NULL;
185
186         return count;
187 }
188
189 unsigned long __init free_all_bootmem_node(pg_data_t *pgdat)
190 {
191         register_page_bootmem_info_node(pgdat);
192         return free_all_bootmem_core(pgdat->bdata);
193 }
194
195 unsigned long __init free_all_bootmem(void)
196 {
197         return free_all_bootmem_core(NODE_DATA(0)->bdata);
198 }
199
200 static void __init free_bootmem_core(bootmem_data_t *bdata, unsigned long addr,
201                                      unsigned long size)
202 {
203         unsigned long sidx, eidx;
204         unsigned long i;
205
206         BUG_ON(!size);
207
208         /* out range */
209         if (addr + size < bdata->node_boot_start ||
210                 PFN_DOWN(addr) > bdata->node_low_pfn)
211                 return;
212         /*
213          * round down end of usable mem, partially free pages are
214          * considered reserved.
215          */
216
217         if (addr >= bdata->node_boot_start && addr < bdata->last_success)
218                 bdata->last_success = addr;
219
220         /*
221          * Round up to index to the range.
222          */
223         if (PFN_UP(addr) > PFN_DOWN(bdata->node_boot_start))
224                 sidx = PFN_UP(addr) - PFN_DOWN(bdata->node_boot_start);
225         else
226                 sidx = 0;
227
228         eidx = PFN_DOWN(addr + size - bdata->node_boot_start);
229         if (eidx > bdata->node_low_pfn - PFN_DOWN(bdata->node_boot_start))
230                 eidx = bdata->node_low_pfn - PFN_DOWN(bdata->node_boot_start);
231
232         for (i = sidx; i < eidx; i++) {
233                 if (unlikely(!test_and_clear_bit(i, bdata->node_bootmem_map)))
234                         BUG();
235         }
236 }
237
238 void __init free_bootmem_node(pg_data_t *pgdat, unsigned long physaddr,
239                               unsigned long size)
240 {
241         free_bootmem_core(pgdat->bdata, physaddr, size);
242 }
243
244 void __init free_bootmem(unsigned long addr, unsigned long size)
245 {
246         bootmem_data_t *bdata;
247         list_for_each_entry(bdata, &bdata_list, list)
248                 free_bootmem_core(bdata, addr, size);
249 }
250
251 /*
252  * Marks a particular physical memory range as unallocatable. Usable RAM
253  * might be used for boot-time allocations - or it might get added
254  * to the free page pool later on.
255  */
256 static int __init can_reserve_bootmem_core(bootmem_data_t *bdata,
257                         unsigned long addr, unsigned long size, int flags)
258 {
259         unsigned long sidx, eidx;
260         unsigned long i;
261
262         BUG_ON(!size);
263
264         /* out of range, don't hold other */
265         if (addr + size < bdata->node_boot_start ||
266                 PFN_DOWN(addr) > bdata->node_low_pfn)
267                 return 0;
268
269         /*
270          * Round up to index to the range.
271          */
272         if (addr > bdata->node_boot_start)
273                 sidx= PFN_DOWN(addr - bdata->node_boot_start);
274         else
275                 sidx = 0;
276
277         eidx = PFN_UP(addr + size - bdata->node_boot_start);
278         if (eidx > bdata->node_low_pfn - PFN_DOWN(bdata->node_boot_start))
279                 eidx = bdata->node_low_pfn - PFN_DOWN(bdata->node_boot_start);
280
281         for (i = sidx; i < eidx; i++) {
282                 if (test_bit(i, bdata->node_bootmem_map)) {
283                         if (flags & BOOTMEM_EXCLUSIVE)
284                                 return -EBUSY;
285                 }
286         }
287
288         return 0;
289
290 }
291
292 static void __init reserve_bootmem_core(bootmem_data_t *bdata,
293                         unsigned long addr, unsigned long size, int flags)
294 {
295         unsigned long sidx, eidx;
296         unsigned long i;
297
298         BUG_ON(!size);
299
300         /* out of range */
301         if (addr + size < bdata->node_boot_start ||
302                 PFN_DOWN(addr) > bdata->node_low_pfn)
303                 return;
304
305         /*
306          * Round up to index to the range.
307          */
308         if (addr > bdata->node_boot_start)
309                 sidx= PFN_DOWN(addr - bdata->node_boot_start);
310         else
311                 sidx = 0;
312
313         eidx = PFN_UP(addr + size - bdata->node_boot_start);
314         if (eidx > bdata->node_low_pfn - PFN_DOWN(bdata->node_boot_start))
315                 eidx = bdata->node_low_pfn - PFN_DOWN(bdata->node_boot_start);
316
317         for (i = sidx; i < eidx; i++) {
318                 if (test_and_set_bit(i, bdata->node_bootmem_map)) {
319 #ifdef CONFIG_DEBUG_BOOTMEM
320                         printk("hm, page %08lx reserved twice.\n", i*PAGE_SIZE);
321 #endif
322                 }
323         }
324 }
325
326 int __init reserve_bootmem_node(pg_data_t *pgdat, unsigned long physaddr,
327                                  unsigned long size, int flags)
328 {
329         int ret;
330
331         ret = can_reserve_bootmem_core(pgdat->bdata, physaddr, size, flags);
332         if (ret < 0)
333                 return -ENOMEM;
334         reserve_bootmem_core(pgdat->bdata, physaddr, size, flags);
335         return 0;
336 }
337
338 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_BOOTMEM_NODE
339 int __init reserve_bootmem(unsigned long addr, unsigned long size,
340                             int flags)
341 {
342         bootmem_data_t *bdata;
343         int ret;
344
345         list_for_each_entry(bdata, &bdata_list, list) {
346                 ret = can_reserve_bootmem_core(bdata, addr, size, flags);
347                 if (ret < 0)
348                         return ret;
349         }
350         list_for_each_entry(bdata, &bdata_list, list)
351                 reserve_bootmem_core(bdata, addr, size, flags);
352
353         return 0;
354 }
355 #endif /* !CONFIG_HAVE_ARCH_BOOTMEM_NODE */
356
357 /*
358  * We 'merge' subsequent allocations to save space. We might 'lose'
359  * some fraction of a page if allocations cannot be satisfied due to
360  * size constraints on boxes where there is physical RAM space
361  * fragmentation - in these cases (mostly large memory boxes) this
362  * is not a problem.
363  *
364  * On low memory boxes we get it right in 100% of the cases.
365  *
366  * alignment has to be a power of 2 value.
367  *
368  * NOTE:  This function is _not_ reentrant.
369  */
370 static void * __init
371 alloc_bootmem_core(struct bootmem_data *bdata, unsigned long size,
372                 unsigned long align, unsigned long goal, unsigned long limit)
373 {
374         unsigned long areasize, preferred;
375         unsigned long i, start = 0, incr, eidx, end_pfn;
376         void *ret;
377         unsigned long node_boot_start;
378         void *node_bootmem_map;
379
380         if (!size) {
381                 printk("alloc_bootmem_core(): zero-sized request\n");
382                 BUG();
383         }
384         BUG_ON(align & (align-1));
385
386         /* on nodes without memory - bootmem_map is NULL */
387         if (!bdata->node_bootmem_map)
388                 return NULL;
389
390         /* bdata->node_boot_start is supposed to be (12+6)bits alignment on x86_64 ? */
391         node_boot_start = bdata->node_boot_start;
392         node_bootmem_map = bdata->node_bootmem_map;
393         if (align) {
394                 node_boot_start = ALIGN(bdata->node_boot_start, align);
395                 if (node_boot_start > bdata->node_boot_start)
396                         node_bootmem_map = (unsigned long *)bdata->node_bootmem_map +
397                             PFN_DOWN(node_boot_start - bdata->node_boot_start)/BITS_PER_LONG;
398         }
399
400         if (limit && node_boot_start >= limit)
401                 return NULL;
402
403         end_pfn = bdata->node_low_pfn;
404         limit = PFN_DOWN(limit);
405         if (limit && end_pfn > limit)
406                 end_pfn = limit;
407
408         eidx = end_pfn - PFN_DOWN(node_boot_start);
409
410         /*
411          * We try to allocate bootmem pages above 'goal'
412          * first, then we try to allocate lower pages.
413          */
414         preferred = 0;
415         if (goal && PFN_DOWN(goal) < end_pfn) {
416                 if (goal > node_boot_start)
417                         preferred = goal - node_boot_start;
418
419                 if (bdata->last_success > node_boot_start &&
420                         bdata->last_success - node_boot_start >= preferred)
421                         if (!limit || (limit && limit > bdata->last_success))
422                                 preferred = bdata->last_success - node_boot_start;
423         }
424
425         preferred = PFN_DOWN(ALIGN(preferred, align));
426         areasize = (size + PAGE_SIZE-1) / PAGE_SIZE;
427         incr = align >> PAGE_SHIFT ? : 1;
428
429 restart_scan:
430         for (i = preferred; i < eidx;) {
431                 unsigned long j;
432
433                 i = find_next_zero_bit(node_bootmem_map, eidx, i);
434                 i = ALIGN(i, incr);
435                 if (i >= eidx)
436                         break;
437                 if (test_bit(i, node_bootmem_map)) {
438                         i += incr;
439                         continue;
440                 }
441                 for (j = i + 1; j < i + areasize; ++j) {
442                         if (j >= eidx)
443                                 goto fail_block;
444                         if (test_bit(j, node_bootmem_map))
445                                 goto fail_block;
446                 }
447                 start = i;
448                 goto found;
449         fail_block:
450                 i = ALIGN(j, incr);
451                 if (i == j)
452                         i += incr;
453         }
454
455         if (preferred > 0) {
456                 preferred = 0;
457                 goto restart_scan;
458         }
459         return NULL;
460
461 found:
462         bdata->last_success = PFN_PHYS(start) + node_boot_start;
463         BUG_ON(start >= eidx);
464
465         /*
466          * Is the next page of the previous allocation-end the start
467          * of this allocation's buffer? If yes then we can 'merge'
468          * the previous partial page with this allocation.
469          */
470         if (align < PAGE_SIZE &&
471             bdata->last_offset && bdata->last_pos+1 == start) {
472                 unsigned long offset, remaining_size;
473                 offset = ALIGN(bdata->last_offset, align);
474                 BUG_ON(offset > PAGE_SIZE);
475                 remaining_size = PAGE_SIZE - offset;
476                 if (size < remaining_size) {
477                         areasize = 0;
478                         /* last_pos unchanged */
479                         bdata->last_offset = offset + size;
480                         ret = phys_to_virt(bdata->last_pos * PAGE_SIZE +
481                                            offset + node_boot_start);
482                 } else {
483                         remaining_size = size - remaining_size;
484                         areasize = (remaining_size + PAGE_SIZE-1) / PAGE_SIZE;
485                         ret = phys_to_virt(bdata->last_pos * PAGE_SIZE +
486                                            offset + node_boot_start);
487                         bdata->last_pos = start + areasize - 1;
488                         bdata->last_offset = remaining_size;
489                 }
490                 bdata->last_offset &= ~PAGE_MASK;
491         } else {
492                 bdata->last_pos = start + areasize - 1;
493                 bdata->last_offset = size & ~PAGE_MASK;
494                 ret = phys_to_virt(start * PAGE_SIZE + node_boot_start);
495         }
496
497         /*
498          * Reserve the area now:
499          */
500         for (i = start; i < start + areasize; i++)
501                 if (unlikely(test_and_set_bit(i, node_bootmem_map)))
502                         BUG();
503         memset(ret, 0, size);
504         return ret;
505 }
506
507 void * __init __alloc_bootmem_nopanic(unsigned long size, unsigned long align,
508                                       unsigned long goal)
509 {
510         bootmem_data_t *bdata;
511         void *ptr;
512
513         list_for_each_entry(bdata, &bdata_list, list) {
514                 ptr = alloc_bootmem_core(bdata, size, align, goal, 0);
515                 if (ptr)
516                         return ptr;
517         }
518         return NULL;
519 }
520
521 void * __init __alloc_bootmem(unsigned long size, unsigned long align,
522                               unsigned long goal)
523 {
524         void *mem = __alloc_bootmem_nopanic(size,align,goal);
525
526         if (mem)
527                 return mem;
528         /*
529          * Whoops, we cannot satisfy the allocation request.
530          */
531         printk(KERN_ALERT "bootmem alloc of %lu bytes failed!\n", size);
532         panic("Out of memory");
533         return NULL;
534 }
535
536 void * __init __alloc_bootmem_node(pg_data_t *pgdat, unsigned long size,
537                                    unsigned long align, unsigned long goal)
538 {
539         void *ptr;
540
541         ptr = alloc_bootmem_core(pgdat->bdata, size, align, goal, 0);
542         if (ptr)
543                 return ptr;
544
545         return __alloc_bootmem(size, align, goal);
546 }
547
548 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
549 void * __init alloc_bootmem_section(unsigned long size,
550                                     unsigned long section_nr)
551 {
552         void *ptr;
553         unsigned long limit, goal, start_nr, end_nr, pfn;
554         struct pglist_data *pgdat;
555
556         pfn = section_nr_to_pfn(section_nr);
557         goal = PFN_PHYS(pfn);
558         limit = PFN_PHYS(section_nr_to_pfn(section_nr + 1)) - 1;
559         pgdat = NODE_DATA(early_pfn_to_nid(pfn));
560         ptr = alloc_bootmem_core(pgdat->bdata, size, SMP_CACHE_BYTES, goal,
561                                 limit);
562
563         if (!ptr)
564                 return NULL;
565
566         start_nr = pfn_to_section_nr(PFN_DOWN(__pa(ptr)));
567         end_nr = pfn_to_section_nr(PFN_DOWN(__pa(ptr) + size));
568         if (start_nr != section_nr || end_nr != section_nr) {
569                 printk(KERN_WARNING "alloc_bootmem failed on section %ld.\n",
570                        section_nr);
571                 free_bootmem_core(pgdat->bdata, __pa(ptr), size);
572                 ptr = NULL;
573         }
574
575         return ptr;
576 }
577 #endif
578
579 void * __init __alloc_bootmem_node_nopanic(pg_data_t *pgdat, unsigned long size,
580                                    unsigned long align, unsigned long goal)
581 {
582         void *ptr;
583
584         ptr = alloc_bootmem_core(pgdat->bdata, size, align, goal, 0);
585         if (ptr)
586                 return ptr;
587
588         return __alloc_bootmem_nopanic(size, align, goal);
589 }
590
591 #ifndef ARCH_LOW_ADDRESS_LIMIT
592 #define ARCH_LOW_ADDRESS_LIMIT  0xffffffffUL
593 #endif
594
595 void * __init __alloc_bootmem_low(unsigned long size, unsigned long align,
596                                   unsigned long goal)
597 {
598         bootmem_data_t *bdata;
599         void *ptr;
600
601         list_for_each_entry(bdata, &bdata_list, list) {
602                 ptr = alloc_bootmem_core(bdata, size, align, goal,
603                                         ARCH_LOW_ADDRESS_LIMIT);
604                 if (ptr)
605                         return ptr;
606         }
607
608         /*
609          * Whoops, we cannot satisfy the allocation request.
610          */
611         printk(KERN_ALERT "low bootmem alloc of %lu bytes failed!\n", size);
612         panic("Out of low memory");
613         return NULL;
614 }
615
616 void * __init __alloc_bootmem_low_node(pg_data_t *pgdat, unsigned long size,
617                                        unsigned long align, unsigned long goal)
618 {
619         return alloc_bootmem_core(pgdat->bdata, size, align, goal,
620                                 ARCH_LOW_ADDRESS_LIMIT);
621 }