[PATCH] x86_64: Handle empty PXMs that only contain hotplug memory
[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 static LIST_HEAD(bdata_list);
37 #ifdef CONFIG_CRASH_DUMP
38 /*
39  * If we have booted due to a crash, max_pfn will be a very low value. We need
40  * to know the amount of memory that the previous kernel used.
41  */
42 unsigned long saved_max_pfn;
43 #endif
44
45 /* return the number of _pages_ that will be allocated for the boot bitmap */
46 unsigned long __init bootmem_bootmap_pages (unsigned long pages)
47 {
48         unsigned long mapsize;
49
50         mapsize = (pages+7)/8;
51         mapsize = (mapsize + ~PAGE_MASK) & PAGE_MASK;
52         mapsize >>= PAGE_SHIFT;
53
54         return mapsize;
55 }
56 /*
57  * link bdata in order
58  */
59 static void link_bootmem(bootmem_data_t *bdata)
60 {
61         bootmem_data_t *ent;
62         if (list_empty(&bdata_list)) {
63                 list_add(&bdata->list, &bdata_list);
64                 return;
65         }
66         /* insert in order */
67         list_for_each_entry(ent, &bdata_list, list) {
68                 if (bdata->node_boot_start < ent->node_boot_start) {
69                         list_add_tail(&bdata->list, &ent->list);
70                         return;
71                 }
72         }
73         list_add_tail(&bdata->list, &bdata_list);
74         return;
75 }
76
77
78 /*
79  * Called once to set up the allocator itself.
80  */
81 static unsigned long __init init_bootmem_core (pg_data_t *pgdat,
82         unsigned long mapstart, unsigned long start, unsigned long end)
83 {
84         bootmem_data_t *bdata = pgdat->bdata;
85         unsigned long mapsize = ((end - start)+7)/8;
86
87         mapsize = ALIGN(mapsize, sizeof(long));
88         bdata->node_bootmem_map = phys_to_virt(mapstart << PAGE_SHIFT);
89         bdata->node_boot_start = (start << PAGE_SHIFT);
90         bdata->node_low_pfn = end;
91         link_bootmem(bdata);
92
93         /*
94          * Initially all pages are reserved - setup_arch() has to
95          * register free RAM areas explicitly.
96          */
97         memset(bdata->node_bootmem_map, 0xff, mapsize);
98
99         return mapsize;
100 }
101
102 /*
103  * Marks a particular physical memory range as unallocatable. Usable RAM
104  * might be used for boot-time allocations - or it might get added
105  * to the free page pool later on.
106  */
107 static void __init reserve_bootmem_core(bootmem_data_t *bdata, unsigned long addr, unsigned long size)
108 {
109         unsigned long i;
110         /*
111          * round up, partially reserved pages are considered
112          * fully reserved.
113          */
114         unsigned long sidx = (addr - bdata->node_boot_start)/PAGE_SIZE;
115         unsigned long eidx = (addr + size - bdata->node_boot_start + 
116                                                         PAGE_SIZE-1)/PAGE_SIZE;
117         unsigned long end = (addr + size + PAGE_SIZE-1)/PAGE_SIZE;
118
119         BUG_ON(!size);
120         BUG_ON(sidx >= eidx);
121         BUG_ON((addr >> PAGE_SHIFT) >= bdata->node_low_pfn);
122         BUG_ON(end > bdata->node_low_pfn);
123
124         for (i = sidx; i < eidx; i++)
125                 if (test_and_set_bit(i, bdata->node_bootmem_map)) {
126 #ifdef CONFIG_DEBUG_BOOTMEM
127                         printk("hm, page %08lx reserved twice.\n", i*PAGE_SIZE);
128 #endif
129                 }
130 }
131
132 static void __init free_bootmem_core(bootmem_data_t *bdata, unsigned long addr, unsigned long size)
133 {
134         unsigned long i;
135         unsigned long start;
136         /*
137          * round down end of usable mem, partially free pages are
138          * considered reserved.
139          */
140         unsigned long sidx;
141         unsigned long eidx = (addr + size - bdata->node_boot_start)/PAGE_SIZE;
142         unsigned long end = (addr + size)/PAGE_SIZE;
143
144         BUG_ON(!size);
145         BUG_ON(end > bdata->node_low_pfn);
146
147         if (addr < bdata->last_success)
148                 bdata->last_success = addr;
149
150         /*
151          * Round up the beginning of the address.
152          */
153         start = (addr + PAGE_SIZE-1) / PAGE_SIZE;
154         sidx = start - (bdata->node_boot_start/PAGE_SIZE);
155
156         for (i = sidx; i < eidx; i++) {
157                 if (unlikely(!test_and_clear_bit(i, bdata->node_bootmem_map)))
158                         BUG();
159         }
160 }
161
162 /*
163  * We 'merge' subsequent allocations to save space. We might 'lose'
164  * some fraction of a page if allocations cannot be satisfied due to
165  * size constraints on boxes where there is physical RAM space
166  * fragmentation - in these cases (mostly large memory boxes) this
167  * is not a problem.
168  *
169  * On low memory boxes we get it right in 100% of the cases.
170  *
171  * alignment has to be a power of 2 value.
172  *
173  * NOTE:  This function is _not_ reentrant.
174  */
175 void * __init
176 __alloc_bootmem_core(struct bootmem_data *bdata, unsigned long size,
177               unsigned long align, unsigned long goal, unsigned long limit)
178 {
179         unsigned long offset, remaining_size, areasize, preferred;
180         unsigned long i, start = 0, incr, eidx, end_pfn = bdata->node_low_pfn;
181         void *ret;
182
183         if(!size) {
184                 printk("__alloc_bootmem_core(): zero-sized request\n");
185                 BUG();
186         }
187         BUG_ON(align & (align-1));
188
189         if (limit && bdata->node_boot_start >= limit)
190                 return NULL;
191
192         limit >>=PAGE_SHIFT;
193         if (limit && end_pfn > limit)
194                 end_pfn = limit;
195
196         eidx = end_pfn - (bdata->node_boot_start >> PAGE_SHIFT);
197         offset = 0;
198         if (align &&
199             (bdata->node_boot_start & (align - 1UL)) != 0)
200                 offset = (align - (bdata->node_boot_start & (align - 1UL)));
201         offset >>= PAGE_SHIFT;
202
203         /*
204          * We try to allocate bootmem pages above 'goal'
205          * first, then we try to allocate lower pages.
206          */
207         if (goal && (goal >= bdata->node_boot_start) && 
208             ((goal >> PAGE_SHIFT) < end_pfn)) {
209                 preferred = goal - bdata->node_boot_start;
210
211                 if (bdata->last_success >= preferred)
212                         if (!limit || (limit && limit > bdata->last_success))
213                                 preferred = bdata->last_success;
214         } else
215                 preferred = 0;
216
217         preferred = ALIGN(preferred, align) >> PAGE_SHIFT;
218         preferred += offset;
219         areasize = (size+PAGE_SIZE-1)/PAGE_SIZE;
220         incr = align >> PAGE_SHIFT ? : 1;
221
222 restart_scan:
223         for (i = preferred; i < eidx; i += incr) {
224                 unsigned long j;
225                 i = find_next_zero_bit(bdata->node_bootmem_map, eidx, i);
226                 i = ALIGN(i, incr);
227                 if (i >= eidx)
228                         break;
229                 if (test_bit(i, bdata->node_bootmem_map))
230                         continue;
231                 for (j = i + 1; j < i + areasize; ++j) {
232                         if (j >= eidx)
233                                 goto fail_block;
234                         if (test_bit (j, bdata->node_bootmem_map))
235                                 goto fail_block;
236                 }
237                 start = i;
238                 goto found;
239         fail_block:
240                 i = ALIGN(j, incr);
241         }
242
243         if (preferred > offset) {
244                 preferred = offset;
245                 goto restart_scan;
246         }
247         return NULL;
248
249 found:
250         bdata->last_success = start << PAGE_SHIFT;
251         BUG_ON(start >= eidx);
252
253         /*
254          * Is the next page of the previous allocation-end the start
255          * of this allocation's buffer? If yes then we can 'merge'
256          * the previous partial page with this allocation.
257          */
258         if (align < PAGE_SIZE &&
259             bdata->last_offset && bdata->last_pos+1 == start) {
260                 offset = ALIGN(bdata->last_offset, align);
261                 BUG_ON(offset > PAGE_SIZE);
262                 remaining_size = PAGE_SIZE-offset;
263                 if (size < remaining_size) {
264                         areasize = 0;
265                         /* last_pos unchanged */
266                         bdata->last_offset = offset+size;
267                         ret = phys_to_virt(bdata->last_pos*PAGE_SIZE + offset +
268                                                 bdata->node_boot_start);
269                 } else {
270                         remaining_size = size - remaining_size;
271                         areasize = (remaining_size+PAGE_SIZE-1)/PAGE_SIZE;
272                         ret = phys_to_virt(bdata->last_pos*PAGE_SIZE + offset +
273                                                 bdata->node_boot_start);
274                         bdata->last_pos = start+areasize-1;
275                         bdata->last_offset = remaining_size;
276                 }
277                 bdata->last_offset &= ~PAGE_MASK;
278         } else {
279                 bdata->last_pos = start + areasize - 1;
280                 bdata->last_offset = size & ~PAGE_MASK;
281                 ret = phys_to_virt(start * PAGE_SIZE + bdata->node_boot_start);
282         }
283
284         /*
285          * Reserve the area now:
286          */
287         for (i = start; i < start+areasize; i++)
288                 if (unlikely(test_and_set_bit(i, bdata->node_bootmem_map)))
289                         BUG();
290         memset(ret, 0, size);
291         return ret;
292 }
293
294 static unsigned long __init free_all_bootmem_core(pg_data_t *pgdat)
295 {
296         struct page *page;
297         unsigned long pfn;
298         bootmem_data_t *bdata = pgdat->bdata;
299         unsigned long i, count, total = 0;
300         unsigned long idx;
301         unsigned long *map; 
302         int gofast = 0;
303
304         BUG_ON(!bdata->node_bootmem_map);
305
306         count = 0;
307         /* first extant page of the node */
308         pfn = bdata->node_boot_start >> PAGE_SHIFT;
309         idx = bdata->node_low_pfn - (bdata->node_boot_start >> PAGE_SHIFT);
310         map = bdata->node_bootmem_map;
311         /* Check physaddr is O(LOG2(BITS_PER_LONG)) page aligned */
312         if (bdata->node_boot_start == 0 ||
313             ffs(bdata->node_boot_start) - PAGE_SHIFT > ffs(BITS_PER_LONG))
314                 gofast = 1;
315         for (i = 0; i < idx; ) {
316                 unsigned long v = ~map[i / BITS_PER_LONG];
317
318                 if (gofast && v == ~0UL) {
319                         int order;
320
321                         page = pfn_to_page(pfn);
322                         count += BITS_PER_LONG;
323                         order = ffs(BITS_PER_LONG) - 1;
324                         __free_pages_bootmem(page, order);
325                         i += BITS_PER_LONG;
326                         page += BITS_PER_LONG;
327                 } else if (v) {
328                         unsigned long m;
329
330                         page = pfn_to_page(pfn);
331                         for (m = 1; m && i < idx; m<<=1, page++, i++) {
332                                 if (v & m) {
333                                         count++;
334                                         __free_pages_bootmem(page, 0);
335                                 }
336                         }
337                 } else {
338                         i+=BITS_PER_LONG;
339                 }
340                 pfn += BITS_PER_LONG;
341         }
342         total += count;
343
344         /*
345          * Now free the allocator bitmap itself, it's not
346          * needed anymore:
347          */
348         page = virt_to_page(bdata->node_bootmem_map);
349         count = 0;
350         for (i = 0; i < ((bdata->node_low_pfn-(bdata->node_boot_start >> PAGE_SHIFT))/8 + PAGE_SIZE-1)/PAGE_SIZE; i++,page++) {
351                 count++;
352                 __free_pages_bootmem(page, 0);
353         }
354         total += count;
355         bdata->node_bootmem_map = NULL;
356
357         return total;
358 }
359
360 unsigned long __init init_bootmem_node (pg_data_t *pgdat, unsigned long freepfn, unsigned long startpfn, unsigned long endpfn)
361 {
362         return(init_bootmem_core(pgdat, freepfn, startpfn, endpfn));
363 }
364
365 void __init reserve_bootmem_node (pg_data_t *pgdat, unsigned long physaddr, unsigned long size)
366 {
367         reserve_bootmem_core(pgdat->bdata, physaddr, size);
368 }
369
370 void __init free_bootmem_node (pg_data_t *pgdat, unsigned long physaddr, unsigned long size)
371 {
372         free_bootmem_core(pgdat->bdata, physaddr, size);
373 }
374
375 unsigned long __init free_all_bootmem_node (pg_data_t *pgdat)
376 {
377         return(free_all_bootmem_core(pgdat));
378 }
379
380 unsigned long __init init_bootmem (unsigned long start, unsigned long pages)
381 {
382         max_low_pfn = pages;
383         min_low_pfn = start;
384         return(init_bootmem_core(NODE_DATA(0), start, 0, pages));
385 }
386
387 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_BOOTMEM_NODE
388 void __init reserve_bootmem (unsigned long addr, unsigned long size)
389 {
390         reserve_bootmem_core(NODE_DATA(0)->bdata, addr, size);
391 }
392 #endif /* !CONFIG_HAVE_ARCH_BOOTMEM_NODE */
393
394 void __init free_bootmem (unsigned long addr, unsigned long size)
395 {
396         free_bootmem_core(NODE_DATA(0)->bdata, addr, size);
397 }
398
399 unsigned long __init free_all_bootmem (void)
400 {
401         return(free_all_bootmem_core(NODE_DATA(0)));
402 }
403
404 void * __init __alloc_bootmem_nopanic(unsigned long size, unsigned long align, unsigned long goal)
405 {
406         bootmem_data_t *bdata;
407         void *ptr;
408
409         list_for_each_entry(bdata, &bdata_list, list)
410                 if ((ptr = __alloc_bootmem_core(bdata, size, align, goal, 0)))
411                         return(ptr);
412         return NULL;
413 }
414
415 void * __init __alloc_bootmem(unsigned long size, unsigned long align, unsigned long goal)
416 {
417         void *mem = __alloc_bootmem_nopanic(size,align,goal);
418         if (mem)
419                 return mem;
420         /*
421          * Whoops, we cannot satisfy the allocation request.
422          */
423         printk(KERN_ALERT "bootmem alloc of %lu bytes failed!\n", size);
424         panic("Out of memory");
425         return NULL;
426 }
427
428
429 void * __init __alloc_bootmem_node(pg_data_t *pgdat, unsigned long size, unsigned long align,
430                                    unsigned long goal)
431 {
432         void *ptr;
433
434         ptr = __alloc_bootmem_core(pgdat->bdata, size, align, goal, 0);
435         if (ptr)
436                 return (ptr);
437
438         return __alloc_bootmem(size, align, goal);
439 }
440
441 #define LOW32LIMIT 0xffffffff
442
443 void * __init __alloc_bootmem_low(unsigned long size, unsigned long align, unsigned long goal)
444 {
445         bootmem_data_t *bdata;
446         void *ptr;
447
448         list_for_each_entry(bdata, &bdata_list, list)
449                 if ((ptr = __alloc_bootmem_core(bdata, size,
450                                                  align, goal, LOW32LIMIT)))
451                         return(ptr);
452
453         /*
454          * Whoops, we cannot satisfy the allocation request.
455          */
456         printk(KERN_ALERT "low bootmem alloc of %lu bytes failed!\n", size);
457         panic("Out of low memory");
458         return NULL;
459 }
460
461 void * __init __alloc_bootmem_low_node(pg_data_t *pgdat, unsigned long size,
462                                        unsigned long align, unsigned long goal)
463 {
464         return __alloc_bootmem_core(pgdat->bdata, size, align, goal, LOW32LIMIT);
465 }