[PATCH] bootmem: use pfn/page conversion macros
[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
19 #include "internal.h"
20
21 /*
22  * Access to this subsystem has to be serialized externally. (this is
23  * true for the boot process anyway)
24  */
25 unsigned long max_low_pfn;
26 unsigned long min_low_pfn;
27 unsigned long max_pfn;
28
29 EXPORT_UNUSED_SYMBOL(max_pfn);  /*  June 2006  */
30
31 static LIST_HEAD(bdata_list);
32 #ifdef CONFIG_CRASH_DUMP
33 /*
34  * If we have booted due to a crash, max_pfn will be a very low value. We need
35  * to know the amount of memory that the previous kernel used.
36  */
37 unsigned long saved_max_pfn;
38 #endif
39
40 /* return the number of _pages_ that will be allocated for the boot bitmap */
41 unsigned long __init bootmem_bootmap_pages (unsigned long pages)
42 {
43         unsigned long mapsize;
44
45         mapsize = (pages+7)/8;
46         mapsize = (mapsize + ~PAGE_MASK) & PAGE_MASK;
47         mapsize >>= PAGE_SHIFT;
48
49         return mapsize;
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         if (list_empty(&bdata_list)) {
58                 list_add(&bdata->list, &bdata_list);
59                 return;
60         }
61         /* insert in order */
62         list_for_each_entry(ent, &bdata_list, list) {
63                 if (bdata->node_boot_start < ent->node_boot_start) {
64                         list_add_tail(&bdata->list, &ent->list);
65                         return;
66                 }
67         }
68         list_add_tail(&bdata->list, &bdata_list);
69         return;
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 void __init reserve_bootmem_core(bootmem_data_t *bdata, unsigned long addr,
115                                         unsigned long size)
116 {
117         unsigned long sidx, eidx;
118         unsigned long i;
119
120         /*
121          * round up, partially reserved pages are considered
122          * fully reserved.
123          */
124         BUG_ON(!size);
125         BUG_ON(PFN_DOWN(addr) >= bdata->node_low_pfn);
126         BUG_ON(PFN_UP(addr + size) > bdata->node_low_pfn);
127
128         sidx = PFN_DOWN(addr - bdata->node_boot_start);
129         eidx = PFN_UP(addr + size - bdata->node_boot_start);
130
131         for (i = sidx; i < eidx; i++)
132                 if (test_and_set_bit(i, bdata->node_bootmem_map)) {
133 #ifdef CONFIG_DEBUG_BOOTMEM
134                         printk("hm, page %08lx reserved twice.\n", i*PAGE_SIZE);
135 #endif
136                 }
137 }
138
139 static void __init free_bootmem_core(bootmem_data_t *bdata, unsigned long addr,
140                                      unsigned long size)
141 {
142         unsigned long sidx, eidx;
143         unsigned long i;
144
145         /*
146          * round down end of usable mem, partially free pages are
147          * considered reserved.
148          */
149         BUG_ON(!size);
150         BUG_ON(PFN_DOWN(addr + size) > bdata->node_low_pfn);
151
152         if (addr < bdata->last_success)
153                 bdata->last_success = addr;
154
155         /*
156          * Round up the beginning of the address.
157          */
158         sidx = PFN_UP(addr) - PFN_DOWN(bdata->node_boot_start);
159         eidx = PFN_DOWN(addr + size - bdata->node_boot_start);
160
161         for (i = sidx; i < eidx; i++) {
162                 if (unlikely(!test_and_clear_bit(i, bdata->node_bootmem_map)))
163                         BUG();
164         }
165 }
166
167 /*
168  * We 'merge' subsequent allocations to save space. We might 'lose'
169  * some fraction of a page if allocations cannot be satisfied due to
170  * size constraints on boxes where there is physical RAM space
171  * fragmentation - in these cases (mostly large memory boxes) this
172  * is not a problem.
173  *
174  * On low memory boxes we get it right in 100% of the cases.
175  *
176  * alignment has to be a power of 2 value.
177  *
178  * NOTE:  This function is _not_ reentrant.
179  */
180 void * __init
181 __alloc_bootmem_core(struct bootmem_data *bdata, unsigned long size,
182               unsigned long align, unsigned long goal, unsigned long limit)
183 {
184         unsigned long offset, remaining_size, areasize, preferred;
185         unsigned long i, start = 0, incr, eidx, end_pfn;
186         void *ret;
187
188         if(!size) {
189                 printk("__alloc_bootmem_core(): zero-sized request\n");
190                 BUG();
191         }
192         BUG_ON(align & (align-1));
193
194         if (limit && bdata->node_boot_start >= limit)
195                 return NULL;
196
197         end_pfn = bdata->node_low_pfn;
198         limit = PFN_DOWN(limit);
199         if (limit && end_pfn > limit)
200                 end_pfn = limit;
201
202         eidx = end_pfn - PFN_DOWN(bdata->node_boot_start);
203         offset = 0;
204         if (align && (bdata->node_boot_start & (align - 1UL)) != 0)
205                 offset = align - (bdata->node_boot_start & (align - 1UL));
206         offset = PFN_DOWN(offset);
207
208         /*
209          * We try to allocate bootmem pages above 'goal'
210          * first, then we try to allocate lower pages.
211          */
212         if (goal && goal >= bdata->node_boot_start && PFN_DOWN(goal) < end_pfn) {
213                 preferred = goal - bdata->node_boot_start;
214
215                 if (bdata->last_success >= preferred)
216                         if (!limit || (limit && limit > bdata->last_success))
217                                 preferred = bdata->last_success;
218         } else
219                 preferred = 0;
220
221         preferred = PFN_DOWN(ALIGN(preferred, align)) + offset;
222         areasize = (size + PAGE_SIZE-1) / PAGE_SIZE;
223         incr = align >> PAGE_SHIFT ? : 1;
224
225 restart_scan:
226         for (i = preferred; i < eidx; i += incr) {
227                 unsigned long j;
228                 i = find_next_zero_bit(bdata->node_bootmem_map, eidx, i);
229                 i = ALIGN(i, incr);
230                 if (i >= eidx)
231                         break;
232                 if (test_bit(i, bdata->node_bootmem_map))
233                         continue;
234                 for (j = i + 1; j < i + areasize; ++j) {
235                         if (j >= eidx)
236                                 goto fail_block;
237                         if (test_bit (j, bdata->node_bootmem_map))
238                                 goto fail_block;
239                 }
240                 start = i;
241                 goto found;
242         fail_block:
243                 i = ALIGN(j, incr);
244         }
245
246         if (preferred > offset) {
247                 preferred = offset;
248                 goto restart_scan;
249         }
250         return NULL;
251
252 found:
253         bdata->last_success = PFN_PHYS(start);
254         BUG_ON(start >= eidx);
255
256         /*
257          * Is the next page of the previous allocation-end the start
258          * of this allocation's buffer? If yes then we can 'merge'
259          * the previous partial page with this allocation.
260          */
261         if (align < PAGE_SIZE &&
262             bdata->last_offset && bdata->last_pos+1 == start) {
263                 offset = ALIGN(bdata->last_offset, align);
264                 BUG_ON(offset > PAGE_SIZE);
265                 remaining_size = PAGE_SIZE-offset;
266                 if (size < remaining_size) {
267                         areasize = 0;
268                         /* last_pos unchanged */
269                         bdata->last_offset = offset+size;
270                         ret = phys_to_virt(bdata->last_pos*PAGE_SIZE + offset +
271                                                 bdata->node_boot_start);
272                 } else {
273                         remaining_size = size - remaining_size;
274                         areasize = (remaining_size+PAGE_SIZE-1)/PAGE_SIZE;
275                         ret = phys_to_virt(bdata->last_pos*PAGE_SIZE + offset +
276                                                 bdata->node_boot_start);
277                         bdata->last_pos = start+areasize-1;
278                         bdata->last_offset = remaining_size;
279                 }
280                 bdata->last_offset &= ~PAGE_MASK;
281         } else {
282                 bdata->last_pos = start + areasize - 1;
283                 bdata->last_offset = size & ~PAGE_MASK;
284                 ret = phys_to_virt(start * PAGE_SIZE + bdata->node_boot_start);
285         }
286
287         /*
288          * Reserve the area now:
289          */
290         for (i = start; i < start+areasize; i++)
291                 if (unlikely(test_and_set_bit(i, bdata->node_bootmem_map)))
292                         BUG();
293         memset(ret, 0, size);
294         return ret;
295 }
296
297 static unsigned long __init free_all_bootmem_core(pg_data_t *pgdat)
298 {
299         struct page *page;
300         unsigned long pfn;
301         bootmem_data_t *bdata = pgdat->bdata;
302         unsigned long i, count, total = 0;
303         unsigned long idx;
304         unsigned long *map; 
305         int gofast = 0;
306
307         BUG_ON(!bdata->node_bootmem_map);
308
309         count = 0;
310         /* first extant page of the node */
311         pfn = PFN_DOWN(bdata->node_boot_start);
312         idx = bdata->node_low_pfn - pfn;
313         map = bdata->node_bootmem_map;
314         /* Check physaddr is O(LOG2(BITS_PER_LONG)) page aligned */
315         if (bdata->node_boot_start == 0 ||
316             ffs(bdata->node_boot_start) - PAGE_SHIFT > ffs(BITS_PER_LONG))
317                 gofast = 1;
318         for (i = 0; i < idx; ) {
319                 unsigned long v = ~map[i / BITS_PER_LONG];
320
321                 if (gofast && v == ~0UL) {
322                         int order;
323
324                         page = pfn_to_page(pfn);
325                         count += BITS_PER_LONG;
326                         order = ffs(BITS_PER_LONG) - 1;
327                         __free_pages_bootmem(page, order);
328                         i += BITS_PER_LONG;
329                         page += BITS_PER_LONG;
330                 } else if (v) {
331                         unsigned long m;
332
333                         page = pfn_to_page(pfn);
334                         for (m = 1; m && i < idx; m<<=1, page++, i++) {
335                                 if (v & m) {
336                                         count++;
337                                         __free_pages_bootmem(page, 0);
338                                 }
339                         }
340                 } else {
341                         i+=BITS_PER_LONG;
342                 }
343                 pfn += BITS_PER_LONG;
344         }
345         total += count;
346
347         /*
348          * Now free the allocator bitmap itself, it's not
349          * needed anymore:
350          */
351         page = virt_to_page(bdata->node_bootmem_map);
352         count = 0;
353         idx = (get_mapsize(bdata) + PAGE_SIZE-1) >> PAGE_SHIFT;
354         for (i = 0; i < idx; i++, page++) {
355                 __free_pages_bootmem(page, 0);
356                 count++;
357         }
358         total += count;
359         bdata->node_bootmem_map = NULL;
360
361         return total;
362 }
363
364 unsigned long __init init_bootmem_node (pg_data_t *pgdat, unsigned long freepfn,
365                                 unsigned long startpfn, unsigned long endpfn)
366 {
367         return(init_bootmem_core(pgdat, freepfn, startpfn, endpfn));
368 }
369
370 void __init reserve_bootmem_node (pg_data_t *pgdat, unsigned long physaddr,
371                                   unsigned long size)
372 {
373         reserve_bootmem_core(pgdat->bdata, physaddr, size);
374 }
375
376 void __init free_bootmem_node (pg_data_t *pgdat, unsigned long physaddr,
377                                unsigned long size)
378 {
379         free_bootmem_core(pgdat->bdata, physaddr, size);
380 }
381
382 unsigned long __init free_all_bootmem_node (pg_data_t *pgdat)
383 {
384         return(free_all_bootmem_core(pgdat));
385 }
386
387 unsigned long __init init_bootmem (unsigned long start, unsigned long pages)
388 {
389         max_low_pfn = pages;
390         min_low_pfn = start;
391         return(init_bootmem_core(NODE_DATA(0), start, 0, pages));
392 }
393
394 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_BOOTMEM_NODE
395 void __init reserve_bootmem (unsigned long addr, unsigned long size)
396 {
397         reserve_bootmem_core(NODE_DATA(0)->bdata, addr, size);
398 }
399 #endif /* !CONFIG_HAVE_ARCH_BOOTMEM_NODE */
400
401 void __init free_bootmem (unsigned long addr, unsigned long size)
402 {
403         free_bootmem_core(NODE_DATA(0)->bdata, addr, size);
404 }
405
406 unsigned long __init free_all_bootmem (void)
407 {
408         return(free_all_bootmem_core(NODE_DATA(0)));
409 }
410
411 void * __init __alloc_bootmem_nopanic(unsigned long size, unsigned long align,
412                                       unsigned long goal)
413 {
414         bootmem_data_t *bdata;
415         void *ptr;
416
417         list_for_each_entry(bdata, &bdata_list, list)
418                 if ((ptr = __alloc_bootmem_core(bdata, size, align, goal, 0)))
419                         return(ptr);
420         return NULL;
421 }
422
423 void * __init __alloc_bootmem(unsigned long size, unsigned long align,
424                               unsigned long goal)
425 {
426         void *mem = __alloc_bootmem_nopanic(size,align,goal);
427         if (mem)
428                 return mem;
429         /*
430          * Whoops, we cannot satisfy the allocation request.
431          */
432         printk(KERN_ALERT "bootmem alloc of %lu bytes failed!\n", size);
433         panic("Out of memory");
434         return NULL;
435 }
436
437
438 void * __init __alloc_bootmem_node(pg_data_t *pgdat, unsigned long size,
439                                    unsigned long align, unsigned long goal)
440 {
441         void *ptr;
442
443         ptr = __alloc_bootmem_core(pgdat->bdata, size, align, goal, 0);
444         if (ptr)
445                 return (ptr);
446
447         return __alloc_bootmem(size, align, goal);
448 }
449
450 #define LOW32LIMIT 0xffffffff
451
452 void * __init __alloc_bootmem_low(unsigned long size, unsigned long align,
453                                   unsigned long goal)
454 {
455         bootmem_data_t *bdata;
456         void *ptr;
457
458         list_for_each_entry(bdata, &bdata_list, list)
459                 if ((ptr = __alloc_bootmem_core(bdata, size,
460                                                  align, goal, LOW32LIMIT)))
461                         return(ptr);
462
463         /*
464          * Whoops, we cannot satisfy the allocation request.
465          */
466         printk(KERN_ALERT "low bootmem alloc of %lu bytes failed!\n", size);
467         panic("Out of low memory");
468         return NULL;
469 }
470
471 void * __init __alloc_bootmem_low_node(pg_data_t *pgdat, unsigned long size,
472                                        unsigned long align, unsigned long goal)
473 {
474         return __alloc_bootmem_core(pgdat->bdata, size, align, goal, LOW32LIMIT);
475 }