mm: offset align in alloc_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         BUG_ON(addr < bdata->node_boot_start);
129
130         sidx = PFN_DOWN(addr - bdata->node_boot_start);
131         eidx = PFN_UP(addr + size - bdata->node_boot_start);
132
133         for (i = sidx; i < eidx; i++)
134                 if (test_and_set_bit(i, bdata->node_bootmem_map)) {
135 #ifdef CONFIG_DEBUG_BOOTMEM
136                         printk("hm, page %08lx reserved twice.\n", i*PAGE_SIZE);
137 #endif
138                         if (flags & BOOTMEM_EXCLUSIVE) {
139                                 ret = -EBUSY;
140                                 goto err;
141                         }
142                 }
143
144         return 0;
145
146 err:
147         /* unreserve memory we accidentally reserved */
148         for (i--; i >= sidx; i--)
149                 clear_bit(i, bdata->node_bootmem_map);
150
151         return ret;
152 }
153
154 static void __init free_bootmem_core(bootmem_data_t *bdata, unsigned long addr,
155                                      unsigned long size)
156 {
157         unsigned long sidx, eidx;
158         unsigned long i;
159
160         BUG_ON(!size);
161
162         /* out range */
163         if (addr + size < bdata->node_boot_start ||
164                 PFN_DOWN(addr) > bdata->node_low_pfn)
165                 return;
166         /*
167          * round down end of usable mem, partially free pages are
168          * considered reserved.
169          */
170
171         if (addr >= bdata->node_boot_start && addr < bdata->last_success)
172                 bdata->last_success = addr;
173
174         /*
175          * Round up to index to the range.
176          */
177         if (PFN_UP(addr) > PFN_DOWN(bdata->node_boot_start))
178                 sidx = PFN_UP(addr) - PFN_DOWN(bdata->node_boot_start);
179         else
180                 sidx = 0;
181
182         eidx = PFN_DOWN(addr + size - bdata->node_boot_start);
183         if (eidx > bdata->node_low_pfn - PFN_DOWN(bdata->node_boot_start))
184                 eidx = bdata->node_low_pfn - PFN_DOWN(bdata->node_boot_start);
185
186         for (i = sidx; i < eidx; i++) {
187                 if (unlikely(!test_and_clear_bit(i, bdata->node_bootmem_map)))
188                         BUG();
189         }
190 }
191
192 /*
193  * We 'merge' subsequent allocations to save space. We might 'lose'
194  * some fraction of a page if allocations cannot be satisfied due to
195  * size constraints on boxes where there is physical RAM space
196  * fragmentation - in these cases (mostly large memory boxes) this
197  * is not a problem.
198  *
199  * On low memory boxes we get it right in 100% of the cases.
200  *
201  * alignment has to be a power of 2 value.
202  *
203  * NOTE:  This function is _not_ reentrant.
204  */
205 void * __init
206 __alloc_bootmem_core(struct bootmem_data *bdata, unsigned long size,
207               unsigned long align, unsigned long goal, unsigned long limit)
208 {
209         unsigned long areasize, preferred;
210         unsigned long i, start = 0, incr, eidx, end_pfn;
211         void *ret;
212         unsigned long node_boot_start;
213         void *node_bootmem_map;
214
215         if (!size) {
216                 printk("__alloc_bootmem_core(): zero-sized request\n");
217                 BUG();
218         }
219         BUG_ON(align & (align-1));
220
221         /* on nodes without memory - bootmem_map is NULL */
222         if (!bdata->node_bootmem_map)
223                 return NULL;
224
225         /* bdata->node_boot_start is supposed to be (12+6)bits alignment on x86_64 ? */
226         node_boot_start = bdata->node_boot_start;
227         node_bootmem_map = bdata->node_bootmem_map;
228         if (align) {
229                 node_boot_start = ALIGN(bdata->node_boot_start, align);
230                 if (node_boot_start > bdata->node_boot_start)
231                         node_bootmem_map = (unsigned long *)bdata->node_bootmem_map +
232                             PFN_DOWN(node_boot_start - bdata->node_boot_start)/BITS_PER_LONG;
233         }
234
235         if (limit && node_boot_start >= limit)
236                 return NULL;
237
238         end_pfn = bdata->node_low_pfn;
239         limit = PFN_DOWN(limit);
240         if (limit && end_pfn > limit)
241                 end_pfn = limit;
242
243         eidx = end_pfn - PFN_DOWN(node_boot_start);
244
245         /*
246          * We try to allocate bootmem pages above 'goal'
247          * first, then we try to allocate lower pages.
248          */
249         preferred = 0;
250         if (goal && PFN_DOWN(goal) < end_pfn) {
251                 if (goal > node_boot_start)
252                         preferred = goal - node_boot_start;
253
254                 if (bdata->last_success > node_boot_start &&
255                         bdata->last_success - node_boot_start >= preferred)
256                         if (!limit || (limit && limit > bdata->last_success))
257                                 preferred = bdata->last_success - node_boot_start;
258         }
259
260         preferred = PFN_DOWN(ALIGN(preferred, align));
261         areasize = (size + PAGE_SIZE-1) / PAGE_SIZE;
262         incr = align >> PAGE_SHIFT ? : 1;
263
264 restart_scan:
265         for (i = preferred; i < eidx;) {
266                 unsigned long j;
267
268                 i = find_next_zero_bit(node_bootmem_map, eidx, i);
269                 i = ALIGN(i, incr);
270                 if (i >= eidx)
271                         break;
272                 if (test_bit(i, node_bootmem_map)) {
273                         i += incr;
274                         continue;
275                 }
276                 for (j = i + 1; j < i + areasize; ++j) {
277                         if (j >= eidx)
278                                 goto fail_block;
279                         if (test_bit(j, node_bootmem_map))
280                                 goto fail_block;
281                 }
282                 start = i;
283                 goto found;
284         fail_block:
285                 i = ALIGN(j, incr);
286                 if (i == j)
287                         i += incr;
288         }
289
290         if (preferred > 0) {
291                 preferred = 0;
292                 goto restart_scan;
293         }
294         return NULL;
295
296 found:
297         bdata->last_success = PFN_PHYS(start) + node_boot_start;
298         BUG_ON(start >= eidx);
299
300         /*
301          * Is the next page of the previous allocation-end the start
302          * of this allocation's buffer? If yes then we can 'merge'
303          * the previous partial page with this allocation.
304          */
305         if (align < PAGE_SIZE &&
306             bdata->last_offset && bdata->last_pos+1 == start) {
307                 unsigned long offset, remaining_size;
308                 offset = ALIGN(bdata->last_offset, align);
309                 BUG_ON(offset > PAGE_SIZE);
310                 remaining_size = PAGE_SIZE - offset;
311                 if (size < remaining_size) {
312                         areasize = 0;
313                         /* last_pos unchanged */
314                         bdata->last_offset = offset + size;
315                         ret = phys_to_virt(bdata->last_pos * PAGE_SIZE +
316                                            offset + node_boot_start);
317                 } else {
318                         remaining_size = size - remaining_size;
319                         areasize = (remaining_size + PAGE_SIZE-1) / PAGE_SIZE;
320                         ret = phys_to_virt(bdata->last_pos * PAGE_SIZE +
321                                            offset + node_boot_start);
322                         bdata->last_pos = start + areasize - 1;
323                         bdata->last_offset = remaining_size;
324                 }
325                 bdata->last_offset &= ~PAGE_MASK;
326         } else {
327                 bdata->last_pos = start + areasize - 1;
328                 bdata->last_offset = size & ~PAGE_MASK;
329                 ret = phys_to_virt(start * PAGE_SIZE + node_boot_start);
330         }
331
332         /*
333          * Reserve the area now:
334          */
335         for (i = start; i < start + areasize; i++)
336                 if (unlikely(test_and_set_bit(i, node_bootmem_map)))
337                         BUG();
338         memset(ret, 0, size);
339         return ret;
340 }
341
342 static unsigned long __init free_all_bootmem_core(pg_data_t *pgdat)
343 {
344         struct page *page;
345         unsigned long pfn;
346         bootmem_data_t *bdata = pgdat->bdata;
347         unsigned long i, count, total = 0;
348         unsigned long idx;
349         unsigned long *map; 
350         int gofast = 0;
351
352         BUG_ON(!bdata->node_bootmem_map);
353
354         count = 0;
355         /* first extant page of the node */
356         pfn = PFN_DOWN(bdata->node_boot_start);
357         idx = bdata->node_low_pfn - pfn;
358         map = bdata->node_bootmem_map;
359         /* Check physaddr is O(LOG2(BITS_PER_LONG)) page aligned */
360         if (bdata->node_boot_start == 0 ||
361             ffs(bdata->node_boot_start) - PAGE_SHIFT > ffs(BITS_PER_LONG))
362                 gofast = 1;
363         for (i = 0; i < idx; ) {
364                 unsigned long v = ~map[i / BITS_PER_LONG];
365
366                 if (gofast && v == ~0UL) {
367                         int order;
368
369                         page = pfn_to_page(pfn);
370                         count += BITS_PER_LONG;
371                         order = ffs(BITS_PER_LONG) - 1;
372                         __free_pages_bootmem(page, order);
373                         i += BITS_PER_LONG;
374                         page += BITS_PER_LONG;
375                 } else if (v) {
376                         unsigned long m;
377
378                         page = pfn_to_page(pfn);
379                         for (m = 1; m && i < idx; m<<=1, page++, i++) {
380                                 if (v & m) {
381                                         count++;
382                                         __free_pages_bootmem(page, 0);
383                                 }
384                         }
385                 } else {
386                         i += BITS_PER_LONG;
387                 }
388                 pfn += BITS_PER_LONG;
389         }
390         total += count;
391
392         /*
393          * Now free the allocator bitmap itself, it's not
394          * needed anymore:
395          */
396         page = virt_to_page(bdata->node_bootmem_map);
397         count = 0;
398         idx = (get_mapsize(bdata) + PAGE_SIZE-1) >> PAGE_SHIFT;
399         for (i = 0; i < idx; i++, page++) {
400                 __free_pages_bootmem(page, 0);
401                 count++;
402         }
403         total += count;
404         bdata->node_bootmem_map = NULL;
405
406         return total;
407 }
408
409 unsigned long __init init_bootmem_node(pg_data_t *pgdat, unsigned long freepfn,
410                                 unsigned long startpfn, unsigned long endpfn)
411 {
412         return init_bootmem_core(pgdat, freepfn, startpfn, endpfn);
413 }
414
415 void __init reserve_bootmem_node(pg_data_t *pgdat, unsigned long physaddr,
416                                  unsigned long size, int flags)
417 {
418         reserve_bootmem_core(pgdat->bdata, physaddr, size, flags);
419 }
420
421 void __init free_bootmem_node(pg_data_t *pgdat, unsigned long physaddr,
422                               unsigned long size)
423 {
424         free_bootmem_core(pgdat->bdata, physaddr, size);
425 }
426
427 unsigned long __init free_all_bootmem_node(pg_data_t *pgdat)
428 {
429         return free_all_bootmem_core(pgdat);
430 }
431
432 unsigned long __init init_bootmem(unsigned long start, unsigned long pages)
433 {
434         max_low_pfn = pages;
435         min_low_pfn = start;
436         return init_bootmem_core(NODE_DATA(0), start, 0, pages);
437 }
438
439 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_BOOTMEM_NODE
440 int __init reserve_bootmem(unsigned long addr, unsigned long size,
441                             int flags)
442 {
443         return reserve_bootmem_core(NODE_DATA(0)->bdata, addr, size, flags);
444 }
445 #endif /* !CONFIG_HAVE_ARCH_BOOTMEM_NODE */
446
447 void __init free_bootmem(unsigned long addr, unsigned long size)
448 {
449         bootmem_data_t *bdata;
450         list_for_each_entry(bdata, &bdata_list, list)
451                 free_bootmem_core(bdata, addr, size);
452 }
453
454 unsigned long __init free_all_bootmem(void)
455 {
456         return free_all_bootmem_core(NODE_DATA(0));
457 }
458
459 void * __init __alloc_bootmem_nopanic(unsigned long size, unsigned long align,
460                                       unsigned long goal)
461 {
462         bootmem_data_t *bdata;
463         void *ptr;
464
465         list_for_each_entry(bdata, &bdata_list, list) {
466                 ptr = __alloc_bootmem_core(bdata, size, align, goal, 0);
467                 if (ptr)
468                         return ptr;
469         }
470         return NULL;
471 }
472
473 void * __init __alloc_bootmem(unsigned long size, unsigned long align,
474                               unsigned long goal)
475 {
476         void *mem = __alloc_bootmem_nopanic(size,align,goal);
477
478         if (mem)
479                 return mem;
480         /*
481          * Whoops, we cannot satisfy the allocation request.
482          */
483         printk(KERN_ALERT "bootmem alloc of %lu bytes failed!\n", size);
484         panic("Out of memory");
485         return NULL;
486 }
487
488
489 void * __init __alloc_bootmem_node(pg_data_t *pgdat, unsigned long size,
490                                    unsigned long align, unsigned long goal)
491 {
492         void *ptr;
493
494         ptr = __alloc_bootmem_core(pgdat->bdata, size, align, goal, 0);
495         if (ptr)
496                 return ptr;
497
498         return __alloc_bootmem(size, align, goal);
499 }
500
501 #ifndef ARCH_LOW_ADDRESS_LIMIT
502 #define ARCH_LOW_ADDRESS_LIMIT  0xffffffffUL
503 #endif
504
505 void * __init __alloc_bootmem_low(unsigned long size, unsigned long align,
506                                   unsigned long goal)
507 {
508         bootmem_data_t *bdata;
509         void *ptr;
510
511         list_for_each_entry(bdata, &bdata_list, list) {
512                 ptr = __alloc_bootmem_core(bdata, size, align, goal,
513                                                 ARCH_LOW_ADDRESS_LIMIT);
514                 if (ptr)
515                         return ptr;
516         }
517
518         /*
519          * Whoops, we cannot satisfy the allocation request.
520          */
521         printk(KERN_ALERT "low bootmem alloc of %lu bytes failed!\n", size);
522         panic("Out of low memory");
523         return NULL;
524 }
525
526 void * __init __alloc_bootmem_low_node(pg_data_t *pgdat, unsigned long size,
527                                        unsigned long align, unsigned long goal)
528 {
529         return __alloc_bootmem_core(pgdat->bdata, size, align, goal,
530                                     ARCH_LOW_ADDRESS_LIMIT);
531 }