Introduce flags for reserve_bootmem()
[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 int __init reserve_bootmem_core(bootmem_data_t *bdata,
115                         unsigned long addr, unsigned long size, int flags)
116 {
117         unsigned long sidx, eidx;
118         unsigned long i;
119         int ret;
120
121         /*
122          * round up, partially reserved pages are considered
123          * fully reserved.
124          */
125         BUG_ON(!size);
126         BUG_ON(PFN_DOWN(addr) >= bdata->node_low_pfn);
127         BUG_ON(PFN_UP(addr + size) > bdata->node_low_pfn);
128
129         sidx = PFN_DOWN(addr - bdata->node_boot_start);
130         eidx = PFN_UP(addr + size - bdata->node_boot_start);
131
132         for (i = sidx; i < eidx; i++)
133                 if (test_and_set_bit(i, bdata->node_bootmem_map)) {
134 #ifdef CONFIG_DEBUG_BOOTMEM
135                         printk("hm, page %08lx reserved twice.\n", i*PAGE_SIZE);
136 #endif
137                         if (flags & BOOTMEM_EXCLUSIVE) {
138                                 ret = -EBUSY;
139                                 goto err;
140                         }
141                 }
142
143         return 0;
144
145 err:
146         /* unreserve memory we accidentally reserved */
147         for (i--; i >= sidx; i--)
148                 clear_bit(i, bdata->node_bootmem_map);
149
150         return ret;
151 }
152
153 static void __init free_bootmem_core(bootmem_data_t *bdata, unsigned long addr,
154                                      unsigned long size)
155 {
156         unsigned long sidx, eidx;
157         unsigned long i;
158
159         /*
160          * round down end of usable mem, partially free pages are
161          * considered reserved.
162          */
163         BUG_ON(!size);
164         BUG_ON(PFN_DOWN(addr + size) > bdata->node_low_pfn);
165
166         if (addr < bdata->last_success)
167                 bdata->last_success = addr;
168
169         /*
170          * Round up the beginning of the address.
171          */
172         sidx = PFN_UP(addr) - PFN_DOWN(bdata->node_boot_start);
173         eidx = PFN_DOWN(addr + size - bdata->node_boot_start);
174
175         for (i = sidx; i < eidx; i++) {
176                 if (unlikely(!test_and_clear_bit(i, bdata->node_bootmem_map)))
177                         BUG();
178         }
179 }
180
181 /*
182  * We 'merge' subsequent allocations to save space. We might 'lose'
183  * some fraction of a page if allocations cannot be satisfied due to
184  * size constraints on boxes where there is physical RAM space
185  * fragmentation - in these cases (mostly large memory boxes) this
186  * is not a problem.
187  *
188  * On low memory boxes we get it right in 100% of the cases.
189  *
190  * alignment has to be a power of 2 value.
191  *
192  * NOTE:  This function is _not_ reentrant.
193  */
194 void * __init
195 __alloc_bootmem_core(struct bootmem_data *bdata, unsigned long size,
196               unsigned long align, unsigned long goal, unsigned long limit)
197 {
198         unsigned long offset, remaining_size, areasize, preferred;
199         unsigned long i, start = 0, incr, eidx, end_pfn;
200         void *ret;
201
202         if (!size) {
203                 printk("__alloc_bootmem_core(): zero-sized request\n");
204                 BUG();
205         }
206         BUG_ON(align & (align-1));
207
208         if (limit && bdata->node_boot_start >= limit)
209                 return NULL;
210
211         /* on nodes without memory - bootmem_map is NULL */
212         if (!bdata->node_bootmem_map)
213                 return NULL;
214
215         end_pfn = bdata->node_low_pfn;
216         limit = PFN_DOWN(limit);
217         if (limit && end_pfn > limit)
218                 end_pfn = limit;
219
220         eidx = end_pfn - PFN_DOWN(bdata->node_boot_start);
221         offset = 0;
222         if (align && (bdata->node_boot_start & (align - 1UL)) != 0)
223                 offset = align - (bdata->node_boot_start & (align - 1UL));
224         offset = PFN_DOWN(offset);
225
226         /*
227          * We try to allocate bootmem pages above 'goal'
228          * first, then we try to allocate lower pages.
229          */
230         if (goal && goal >= bdata->node_boot_start && PFN_DOWN(goal) < end_pfn) {
231                 preferred = goal - bdata->node_boot_start;
232
233                 if (bdata->last_success >= preferred)
234                         if (!limit || (limit && limit > bdata->last_success))
235                                 preferred = bdata->last_success;
236         } else
237                 preferred = 0;
238
239         preferred = PFN_DOWN(ALIGN(preferred, align)) + offset;
240         areasize = (size + PAGE_SIZE-1) / PAGE_SIZE;
241         incr = align >> PAGE_SHIFT ? : 1;
242
243 restart_scan:
244         for (i = preferred; i < eidx; i += incr) {
245                 unsigned long j;
246                 i = find_next_zero_bit(bdata->node_bootmem_map, eidx, i);
247                 i = ALIGN(i, incr);
248                 if (i >= eidx)
249                         break;
250                 if (test_bit(i, bdata->node_bootmem_map))
251                         continue;
252                 for (j = i + 1; j < i + areasize; ++j) {
253                         if (j >= eidx)
254                                 goto fail_block;
255                         if (test_bit(j, bdata->node_bootmem_map))
256                                 goto fail_block;
257                 }
258                 start = i;
259                 goto found;
260         fail_block:
261                 i = ALIGN(j, incr);
262         }
263
264         if (preferred > offset) {
265                 preferred = offset;
266                 goto restart_scan;
267         }
268         return NULL;
269
270 found:
271         bdata->last_success = PFN_PHYS(start);
272         BUG_ON(start >= eidx);
273
274         /*
275          * Is the next page of the previous allocation-end the start
276          * of this allocation's buffer? If yes then we can 'merge'
277          * the previous partial page with this allocation.
278          */
279         if (align < PAGE_SIZE &&
280             bdata->last_offset && bdata->last_pos+1 == start) {
281                 offset = ALIGN(bdata->last_offset, align);
282                 BUG_ON(offset > PAGE_SIZE);
283                 remaining_size = PAGE_SIZE - offset;
284                 if (size < remaining_size) {
285                         areasize = 0;
286                         /* last_pos unchanged */
287                         bdata->last_offset = offset + size;
288                         ret = phys_to_virt(bdata->last_pos * PAGE_SIZE +
289                                            offset +
290                                            bdata->node_boot_start);
291                 } else {
292                         remaining_size = size - remaining_size;
293                         areasize = (remaining_size + PAGE_SIZE-1) / PAGE_SIZE;
294                         ret = phys_to_virt(bdata->last_pos * PAGE_SIZE +
295                                            offset +
296                                            bdata->node_boot_start);
297                         bdata->last_pos = start + areasize - 1;
298                         bdata->last_offset = remaining_size;
299                 }
300                 bdata->last_offset &= ~PAGE_MASK;
301         } else {
302                 bdata->last_pos = start + areasize - 1;
303                 bdata->last_offset = size & ~PAGE_MASK;
304                 ret = phys_to_virt(start * PAGE_SIZE + bdata->node_boot_start);
305         }
306
307         /*
308          * Reserve the area now:
309          */
310         for (i = start; i < start + areasize; i++)
311                 if (unlikely(test_and_set_bit(i, bdata->node_bootmem_map)))
312                         BUG();
313         memset(ret, 0, size);
314         return ret;
315 }
316
317 static unsigned long __init free_all_bootmem_core(pg_data_t *pgdat)
318 {
319         struct page *page;
320         unsigned long pfn;
321         bootmem_data_t *bdata = pgdat->bdata;
322         unsigned long i, count, total = 0;
323         unsigned long idx;
324         unsigned long *map; 
325         int gofast = 0;
326
327         BUG_ON(!bdata->node_bootmem_map);
328
329         count = 0;
330         /* first extant page of the node */
331         pfn = PFN_DOWN(bdata->node_boot_start);
332         idx = bdata->node_low_pfn - pfn;
333         map = bdata->node_bootmem_map;
334         /* Check physaddr is O(LOG2(BITS_PER_LONG)) page aligned */
335         if (bdata->node_boot_start == 0 ||
336             ffs(bdata->node_boot_start) - PAGE_SHIFT > ffs(BITS_PER_LONG))
337                 gofast = 1;
338         for (i = 0; i < idx; ) {
339                 unsigned long v = ~map[i / BITS_PER_LONG];
340
341                 if (gofast && v == ~0UL) {
342                         int order;
343
344                         page = pfn_to_page(pfn);
345                         count += BITS_PER_LONG;
346                         order = ffs(BITS_PER_LONG) - 1;
347                         __free_pages_bootmem(page, order);
348                         i += BITS_PER_LONG;
349                         page += BITS_PER_LONG;
350                 } else if (v) {
351                         unsigned long m;
352
353                         page = pfn_to_page(pfn);
354                         for (m = 1; m && i < idx; m<<=1, page++, i++) {
355                                 if (v & m) {
356                                         count++;
357                                         __free_pages_bootmem(page, 0);
358                                 }
359                         }
360                 } else {
361                         i += BITS_PER_LONG;
362                 }
363                 pfn += BITS_PER_LONG;
364         }
365         total += count;
366
367         /*
368          * Now free the allocator bitmap itself, it's not
369          * needed anymore:
370          */
371         page = virt_to_page(bdata->node_bootmem_map);
372         count = 0;
373         idx = (get_mapsize(bdata) + PAGE_SIZE-1) >> PAGE_SHIFT;
374         for (i = 0; i < idx; i++, page++) {
375                 __free_pages_bootmem(page, 0);
376                 count++;
377         }
378         total += count;
379         bdata->node_bootmem_map = NULL;
380
381         return total;
382 }
383
384 unsigned long __init init_bootmem_node(pg_data_t *pgdat, unsigned long freepfn,
385                                 unsigned long startpfn, unsigned long endpfn)
386 {
387         return init_bootmem_core(pgdat, freepfn, startpfn, endpfn);
388 }
389
390 void __init reserve_bootmem_node(pg_data_t *pgdat, unsigned long physaddr,
391                                  unsigned long size, int flags)
392 {
393         reserve_bootmem_core(pgdat->bdata, physaddr, size, flags);
394 }
395
396 void __init free_bootmem_node(pg_data_t *pgdat, unsigned long physaddr,
397                               unsigned long size)
398 {
399         free_bootmem_core(pgdat->bdata, physaddr, size);
400 }
401
402 unsigned long __init free_all_bootmem_node(pg_data_t *pgdat)
403 {
404         return free_all_bootmem_core(pgdat);
405 }
406
407 unsigned long __init init_bootmem(unsigned long start, unsigned long pages)
408 {
409         max_low_pfn = pages;
410         min_low_pfn = start;
411         return init_bootmem_core(NODE_DATA(0), start, 0, pages);
412 }
413
414 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_BOOTMEM_NODE
415 int __init reserve_bootmem(unsigned long addr, unsigned long size,
416                             int flags)
417 {
418         return reserve_bootmem_core(NODE_DATA(0)->bdata, addr, size, flags);
419 }
420 #endif /* !CONFIG_HAVE_ARCH_BOOTMEM_NODE */
421
422 void __init free_bootmem(unsigned long addr, unsigned long size)
423 {
424         free_bootmem_core(NODE_DATA(0)->bdata, addr, size);
425 }
426
427 unsigned long __init free_all_bootmem(void)
428 {
429         return free_all_bootmem_core(NODE_DATA(0));
430 }
431
432 void * __init __alloc_bootmem_nopanic(unsigned long size, unsigned long align,
433                                       unsigned long goal)
434 {
435         bootmem_data_t *bdata;
436         void *ptr;
437
438         list_for_each_entry(bdata, &bdata_list, list) {
439                 ptr = __alloc_bootmem_core(bdata, size, align, goal, 0);
440                 if (ptr)
441                         return ptr;
442         }
443         return NULL;
444 }
445
446 void * __init __alloc_bootmem(unsigned long size, unsigned long align,
447                               unsigned long goal)
448 {
449         void *mem = __alloc_bootmem_nopanic(size,align,goal);
450
451         if (mem)
452                 return mem;
453         /*
454          * Whoops, we cannot satisfy the allocation request.
455          */
456         printk(KERN_ALERT "bootmem alloc of %lu bytes failed!\n", size);
457         panic("Out of memory");
458         return NULL;
459 }
460
461
462 void * __init __alloc_bootmem_node(pg_data_t *pgdat, unsigned long size,
463                                    unsigned long align, unsigned long goal)
464 {
465         void *ptr;
466
467         ptr = __alloc_bootmem_core(pgdat->bdata, size, align, goal, 0);
468         if (ptr)
469                 return ptr;
470
471         return __alloc_bootmem(size, align, goal);
472 }
473
474 #ifndef ARCH_LOW_ADDRESS_LIMIT
475 #define ARCH_LOW_ADDRESS_LIMIT  0xffffffffUL
476 #endif
477
478 void * __init __alloc_bootmem_low(unsigned long size, unsigned long align,
479                                   unsigned long goal)
480 {
481         bootmem_data_t *bdata;
482         void *ptr;
483
484         list_for_each_entry(bdata, &bdata_list, list) {
485                 ptr = __alloc_bootmem_core(bdata, size, align, goal,
486                                                 ARCH_LOW_ADDRESS_LIMIT);
487                 if (ptr)
488                         return ptr;
489         }
490
491         /*
492          * Whoops, we cannot satisfy the allocation request.
493          */
494         printk(KERN_ALERT "low bootmem alloc of %lu bytes failed!\n", size);
495         panic("Out of low memory");
496         return NULL;
497 }
498
499 void * __init __alloc_bootmem_low_node(pg_data_t *pgdat, unsigned long size,
500                                        unsigned long align, unsigned long goal)
501 {
502         return __alloc_bootmem_core(pgdat->bdata, size, align, goal,
503                                     ARCH_LOW_ADDRESS_LIMIT);
504 }