crypto: ansi_cprng - Panic on CPRNG test failure when in FIPS mode
[linux-2.6.git] / mm / sparse.c
1 /*
2  * sparse memory mappings.
3  */
4 #include <linux/mm.h>
5 #include <linux/mmzone.h>
6 #include <linux/bootmem.h>
7 #include <linux/highmem.h>
8 #include <linux/module.h>
9 #include <linux/spinlock.h>
10 #include <linux/vmalloc.h>
11 #include "internal.h"
12 #include <asm/dma.h>
13 #include <asm/pgalloc.h>
14 #include <asm/pgtable.h>
15
16 /*
17  * Permanent SPARSEMEM data:
18  *
19  * 1) mem_section       - memory sections, mem_map's for valid memory
20  */
21 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
22 struct mem_section *mem_section[NR_SECTION_ROOTS]
23         ____cacheline_internodealigned_in_smp;
24 #else
25 struct mem_section mem_section[NR_SECTION_ROOTS][SECTIONS_PER_ROOT]
26         ____cacheline_internodealigned_in_smp;
27 #endif
28 EXPORT_SYMBOL(mem_section);
29
30 #ifdef NODE_NOT_IN_PAGE_FLAGS
31 /*
32  * If we did not store the node number in the page then we have to
33  * do a lookup in the section_to_node_table in order to find which
34  * node the page belongs to.
35  */
36 #if MAX_NUMNODES <= 256
37 static u8 section_to_node_table[NR_MEM_SECTIONS] __cacheline_aligned;
38 #else
39 static u16 section_to_node_table[NR_MEM_SECTIONS] __cacheline_aligned;
40 #endif
41
42 int page_to_nid(struct page *page)
43 {
44         return section_to_node_table[page_to_section(page)];
45 }
46 EXPORT_SYMBOL(page_to_nid);
47
48 static void set_section_nid(unsigned long section_nr, int nid)
49 {
50         section_to_node_table[section_nr] = nid;
51 }
52 #else /* !NODE_NOT_IN_PAGE_FLAGS */
53 static inline void set_section_nid(unsigned long section_nr, int nid)
54 {
55 }
56 #endif
57
58 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
59 static struct mem_section noinline __init_refok *sparse_index_alloc(int nid)
60 {
61         struct mem_section *section = NULL;
62         unsigned long array_size = SECTIONS_PER_ROOT *
63                                    sizeof(struct mem_section);
64
65         if (slab_is_available())
66                 section = kmalloc_node(array_size, GFP_KERNEL, nid);
67         else
68                 section = alloc_bootmem_node(NODE_DATA(nid), array_size);
69
70         if (section)
71                 memset(section, 0, array_size);
72
73         return section;
74 }
75
76 static int __meminit sparse_index_init(unsigned long section_nr, int nid)
77 {
78         static DEFINE_SPINLOCK(index_init_lock);
79         unsigned long root = SECTION_NR_TO_ROOT(section_nr);
80         struct mem_section *section;
81         int ret = 0;
82
83         if (mem_section[root])
84                 return -EEXIST;
85
86         section = sparse_index_alloc(nid);
87         if (!section)
88                 return -ENOMEM;
89         /*
90          * This lock keeps two different sections from
91          * reallocating for the same index
92          */
93         spin_lock(&index_init_lock);
94
95         if (mem_section[root]) {
96                 ret = -EEXIST;
97                 goto out;
98         }
99
100         mem_section[root] = section;
101 out:
102         spin_unlock(&index_init_lock);
103         return ret;
104 }
105 #else /* !SPARSEMEM_EXTREME */
106 static inline int sparse_index_init(unsigned long section_nr, int nid)
107 {
108         return 0;
109 }
110 #endif
111
112 /*
113  * Although written for the SPARSEMEM_EXTREME case, this happens
114  * to also work for the flat array case because
115  * NR_SECTION_ROOTS==NR_MEM_SECTIONS.
116  */
117 int __section_nr(struct mem_section* ms)
118 {
119         unsigned long root_nr;
120         struct mem_section* root;
121
122         for (root_nr = 0; root_nr < NR_SECTION_ROOTS; root_nr++) {
123                 root = __nr_to_section(root_nr * SECTIONS_PER_ROOT);
124                 if (!root)
125                         continue;
126
127                 if ((ms >= root) && (ms < (root + SECTIONS_PER_ROOT)))
128                      break;
129         }
130
131         return (root_nr * SECTIONS_PER_ROOT) + (ms - root);
132 }
133
134 /*
135  * During early boot, before section_mem_map is used for an actual
136  * mem_map, we use section_mem_map to store the section's NUMA
137  * node.  This keeps us from having to use another data structure.  The
138  * node information is cleared just before we store the real mem_map.
139  */
140 static inline unsigned long sparse_encode_early_nid(int nid)
141 {
142         return (nid << SECTION_NID_SHIFT);
143 }
144
145 static inline int sparse_early_nid(struct mem_section *section)
146 {
147         return (section->section_mem_map >> SECTION_NID_SHIFT);
148 }
149
150 /* Validate the physical addressing limitations of the model */
151 void __meminit mminit_validate_memmodel_limits(unsigned long *start_pfn,
152                                                 unsigned long *end_pfn)
153 {
154         unsigned long max_sparsemem_pfn = 1UL << (MAX_PHYSMEM_BITS-PAGE_SHIFT);
155
156         /*
157          * Sanity checks - do not allow an architecture to pass
158          * in larger pfns than the maximum scope of sparsemem:
159          */
160         if (*start_pfn > max_sparsemem_pfn) {
161                 mminit_dprintk(MMINIT_WARNING, "pfnvalidation",
162                         "Start of range %lu -> %lu exceeds SPARSEMEM max %lu\n",
163                         *start_pfn, *end_pfn, max_sparsemem_pfn);
164                 WARN_ON_ONCE(1);
165                 *start_pfn = max_sparsemem_pfn;
166                 *end_pfn = max_sparsemem_pfn;
167         }
168
169         if (*end_pfn > max_sparsemem_pfn) {
170                 mminit_dprintk(MMINIT_WARNING, "pfnvalidation",
171                         "End of range %lu -> %lu exceeds SPARSEMEM max %lu\n",
172                         *start_pfn, *end_pfn, max_sparsemem_pfn);
173                 WARN_ON_ONCE(1);
174                 *end_pfn = max_sparsemem_pfn;
175         }
176 }
177
178 /* Record a memory area against a node. */
179 void __init memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end)
180 {
181         unsigned long pfn;
182
183         start &= PAGE_SECTION_MASK;
184         mminit_validate_memmodel_limits(&start, &end);
185         for (pfn = start; pfn < end; pfn += PAGES_PER_SECTION) {
186                 unsigned long section = pfn_to_section_nr(pfn);
187                 struct mem_section *ms;
188
189                 sparse_index_init(section, nid);
190                 set_section_nid(section, nid);
191
192                 ms = __nr_to_section(section);
193                 if (!ms->section_mem_map)
194                         ms->section_mem_map = sparse_encode_early_nid(nid) |
195                                                         SECTION_MARKED_PRESENT;
196         }
197 }
198
199 /*
200  * Only used by the i386 NUMA architecures, but relatively
201  * generic code.
202  */
203 unsigned long __init node_memmap_size_bytes(int nid, unsigned long start_pfn,
204                                                      unsigned long end_pfn)
205 {
206         unsigned long pfn;
207         unsigned long nr_pages = 0;
208
209         mminit_validate_memmodel_limits(&start_pfn, &end_pfn);
210         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += PAGES_PER_SECTION) {
211                 if (nid != early_pfn_to_nid(pfn))
212                         continue;
213
214                 if (pfn_present(pfn))
215                         nr_pages += PAGES_PER_SECTION;
216         }
217
218         return nr_pages * sizeof(struct page);
219 }
220
221 /*
222  * Subtle, we encode the real pfn into the mem_map such that
223  * the identity pfn - section_mem_map will return the actual
224  * physical page frame number.
225  */
226 static unsigned long sparse_encode_mem_map(struct page *mem_map, unsigned long pnum)
227 {
228         return (unsigned long)(mem_map - (section_nr_to_pfn(pnum)));
229 }
230
231 /*
232  * Decode mem_map from the coded memmap
233  */
234 struct page *sparse_decode_mem_map(unsigned long coded_mem_map, unsigned long pnum)
235 {
236         /* mask off the extra low bits of information */
237         coded_mem_map &= SECTION_MAP_MASK;
238         return ((struct page *)coded_mem_map) + section_nr_to_pfn(pnum);
239 }
240
241 static int __meminit sparse_init_one_section(struct mem_section *ms,
242                 unsigned long pnum, struct page *mem_map,
243                 unsigned long *pageblock_bitmap)
244 {
245         if (!present_section(ms))
246                 return -EINVAL;
247
248         ms->section_mem_map &= ~SECTION_MAP_MASK;
249         ms->section_mem_map |= sparse_encode_mem_map(mem_map, pnum) |
250                                                         SECTION_HAS_MEM_MAP;
251         ms->pageblock_flags = pageblock_bitmap;
252
253         return 1;
254 }
255
256 unsigned long usemap_size(void)
257 {
258         unsigned long size_bytes;
259         size_bytes = roundup(SECTION_BLOCKFLAGS_BITS, 8) / 8;
260         size_bytes = roundup(size_bytes, sizeof(unsigned long));
261         return size_bytes;
262 }
263
264 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
265 static unsigned long *__kmalloc_section_usemap(void)
266 {
267         return kmalloc(usemap_size(), GFP_KERNEL);
268 }
269 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
270
271 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
272 static unsigned long * __init
273 sparse_early_usemap_alloc_pgdat_section(struct pglist_data *pgdat)
274 {
275         unsigned long section_nr;
276
277         /*
278          * A page may contain usemaps for other sections preventing the
279          * page being freed and making a section unremovable while
280          * other sections referencing the usemap retmain active. Similarly,
281          * a pgdat can prevent a section being removed. If section A
282          * contains a pgdat and section B contains the usemap, both
283          * sections become inter-dependent. This allocates usemaps
284          * from the same section as the pgdat where possible to avoid
285          * this problem.
286          */
287         section_nr = pfn_to_section_nr(__pa(pgdat) >> PAGE_SHIFT);
288         return alloc_bootmem_section(usemap_size(), section_nr);
289 }
290
291 static void __init check_usemap_section_nr(int nid, unsigned long *usemap)
292 {
293         unsigned long usemap_snr, pgdat_snr;
294         static unsigned long old_usemap_snr = NR_MEM_SECTIONS;
295         static unsigned long old_pgdat_snr = NR_MEM_SECTIONS;
296         struct pglist_data *pgdat = NODE_DATA(nid);
297         int usemap_nid;
298
299         usemap_snr = pfn_to_section_nr(__pa(usemap) >> PAGE_SHIFT);
300         pgdat_snr = pfn_to_section_nr(__pa(pgdat) >> PAGE_SHIFT);
301         if (usemap_snr == pgdat_snr)
302                 return;
303
304         if (old_usemap_snr == usemap_snr && old_pgdat_snr == pgdat_snr)
305                 /* skip redundant message */
306                 return;
307
308         old_usemap_snr = usemap_snr;
309         old_pgdat_snr = pgdat_snr;
310
311         usemap_nid = sparse_early_nid(__nr_to_section(usemap_snr));
312         if (usemap_nid != nid) {
313                 printk(KERN_INFO
314                        "node %d must be removed before remove section %ld\n",
315                        nid, usemap_snr);
316                 return;
317         }
318         /*
319          * There is a circular dependency.
320          * Some platforms allow un-removable section because they will just
321          * gather other removable sections for dynamic partitioning.
322          * Just notify un-removable section's number here.
323          */
324         printk(KERN_INFO "Section %ld and %ld (node %d)", usemap_snr,
325                pgdat_snr, nid);
326         printk(KERN_CONT
327                " have a circular dependency on usemap and pgdat allocations\n");
328 }
329 #else
330 static unsigned long * __init
331 sparse_early_usemap_alloc_pgdat_section(struct pglist_data *pgdat)
332 {
333         return NULL;
334 }
335
336 static void __init check_usemap_section_nr(int nid, unsigned long *usemap)
337 {
338 }
339 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE */
340
341 static unsigned long *__init sparse_early_usemap_alloc(unsigned long pnum)
342 {
343         unsigned long *usemap;
344         struct mem_section *ms = __nr_to_section(pnum);
345         int nid = sparse_early_nid(ms);
346
347         usemap = sparse_early_usemap_alloc_pgdat_section(NODE_DATA(nid));
348         if (usemap)
349                 return usemap;
350
351         usemap = alloc_bootmem_node(NODE_DATA(nid), usemap_size());
352         if (usemap) {
353                 check_usemap_section_nr(nid, usemap);
354                 return usemap;
355         }
356
357         /* Stupid: suppress gcc warning for SPARSEMEM && !NUMA */
358         nid = 0;
359
360         printk(KERN_WARNING "%s: allocation failed\n", __func__);
361         return NULL;
362 }
363
364 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
365 struct page __init *sparse_mem_map_populate(unsigned long pnum, int nid)
366 {
367         struct page *map;
368
369         map = alloc_remap(nid, sizeof(struct page) * PAGES_PER_SECTION);
370         if (map)
371                 return map;
372
373         map = alloc_bootmem_pages_node(NODE_DATA(nid),
374                        PAGE_ALIGN(sizeof(struct page) * PAGES_PER_SECTION));
375         return map;
376 }
377 #endif /* !CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP */
378
379 static struct page __init *sparse_early_mem_map_alloc(unsigned long pnum)
380 {
381         struct page *map;
382         struct mem_section *ms = __nr_to_section(pnum);
383         int nid = sparse_early_nid(ms);
384
385         map = sparse_mem_map_populate(pnum, nid);
386         if (map)
387                 return map;
388
389         printk(KERN_ERR "%s: sparsemem memory map backing failed "
390                         "some memory will not be available.\n", __func__);
391         ms->section_mem_map = 0;
392         return NULL;
393 }
394
395 void __attribute__((weak)) __meminit vmemmap_populate_print_last(void)
396 {
397 }
398 /*
399  * Allocate the accumulated non-linear sections, allocate a mem_map
400  * for each and record the physical to section mapping.
401  */
402 void __init sparse_init(void)
403 {
404         unsigned long pnum;
405         struct page *map;
406         unsigned long *usemap;
407         unsigned long **usemap_map;
408         int size;
409
410         /*
411          * map is using big page (aka 2M in x86 64 bit)
412          * usemap is less one page (aka 24 bytes)
413          * so alloc 2M (with 2M align) and 24 bytes in turn will
414          * make next 2M slip to one more 2M later.
415          * then in big system, the memory will have a lot of holes...
416          * here try to allocate 2M pages continously.
417          *
418          * powerpc need to call sparse_init_one_section right after each
419          * sparse_early_mem_map_alloc, so allocate usemap_map at first.
420          */
421         size = sizeof(unsigned long *) * NR_MEM_SECTIONS;
422         usemap_map = alloc_bootmem(size);
423         if (!usemap_map)
424                 panic("can not allocate usemap_map\n");
425
426         for (pnum = 0; pnum < NR_MEM_SECTIONS; pnum++) {
427                 if (!present_section_nr(pnum))
428                         continue;
429                 usemap_map[pnum] = sparse_early_usemap_alloc(pnum);
430         }
431
432         for (pnum = 0; pnum < NR_MEM_SECTIONS; pnum++) {
433                 if (!present_section_nr(pnum))
434                         continue;
435
436                 usemap = usemap_map[pnum];
437                 if (!usemap)
438                         continue;
439
440                 map = sparse_early_mem_map_alloc(pnum);
441                 if (!map)
442                         continue;
443
444                 sparse_init_one_section(__nr_to_section(pnum), pnum, map,
445                                                                 usemap);
446         }
447
448         vmemmap_populate_print_last();
449
450         free_bootmem(__pa(usemap_map), size);
451 }
452
453 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
454 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
455 static inline struct page *kmalloc_section_memmap(unsigned long pnum, int nid,
456                                                  unsigned long nr_pages)
457 {
458         /* This will make the necessary allocations eventually. */
459         return sparse_mem_map_populate(pnum, nid);
460 }
461 static void __kfree_section_memmap(struct page *memmap, unsigned long nr_pages)
462 {
463         return; /* XXX: Not implemented yet */
464 }
465 static void free_map_bootmem(struct page *page, unsigned long nr_pages)
466 {
467 }
468 #else
469 static struct page *__kmalloc_section_memmap(unsigned long nr_pages)
470 {
471         struct page *page, *ret;
472         unsigned long memmap_size = sizeof(struct page) * nr_pages;
473
474         page = alloc_pages(GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN, get_order(memmap_size));
475         if (page)
476                 goto got_map_page;
477
478         ret = vmalloc(memmap_size);
479         if (ret)
480                 goto got_map_ptr;
481
482         return NULL;
483 got_map_page:
484         ret = (struct page *)pfn_to_kaddr(page_to_pfn(page));
485 got_map_ptr:
486         memset(ret, 0, memmap_size);
487
488         return ret;
489 }
490
491 static inline struct page *kmalloc_section_memmap(unsigned long pnum, int nid,
492                                                   unsigned long nr_pages)
493 {
494         return __kmalloc_section_memmap(nr_pages);
495 }
496
497 static void __kfree_section_memmap(struct page *memmap, unsigned long nr_pages)
498 {
499         if (is_vmalloc_addr(memmap))
500                 vfree(memmap);
501         else
502                 free_pages((unsigned long)memmap,
503                            get_order(sizeof(struct page) * nr_pages));
504 }
505
506 static void free_map_bootmem(struct page *page, unsigned long nr_pages)
507 {
508         unsigned long maps_section_nr, removing_section_nr, i;
509         int magic;
510
511         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++) {
512                 magic = atomic_read(&page->_mapcount);
513
514                 BUG_ON(magic == NODE_INFO);
515
516                 maps_section_nr = pfn_to_section_nr(page_to_pfn(page));
517                 removing_section_nr = page->private;
518
519                 /*
520                  * When this function is called, the removing section is
521                  * logical offlined state. This means all pages are isolated
522                  * from page allocator. If removing section's memmap is placed
523                  * on the same section, it must not be freed.
524                  * If it is freed, page allocator may allocate it which will
525                  * be removed physically soon.
526                  */
527                 if (maps_section_nr != removing_section_nr)
528                         put_page_bootmem(page);
529         }
530 }
531 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP */
532
533 static void free_section_usemap(struct page *memmap, unsigned long *usemap)
534 {
535         struct page *usemap_page;
536         unsigned long nr_pages;
537
538         if (!usemap)
539                 return;
540
541         usemap_page = virt_to_page(usemap);
542         /*
543          * Check to see if allocation came from hot-plug-add
544          */
545         if (PageSlab(usemap_page)) {
546                 kfree(usemap);
547                 if (memmap)
548                         __kfree_section_memmap(memmap, PAGES_PER_SECTION);
549                 return;
550         }
551
552         /*
553          * The usemap came from bootmem. This is packed with other usemaps
554          * on the section which has pgdat at boot time. Just keep it as is now.
555          */
556
557         if (memmap) {
558                 struct page *memmap_page;
559                 memmap_page = virt_to_page(memmap);
560
561                 nr_pages = PAGE_ALIGN(PAGES_PER_SECTION * sizeof(struct page))
562                         >> PAGE_SHIFT;
563
564                 free_map_bootmem(memmap_page, nr_pages);
565         }
566 }
567
568 /*
569  * returns the number of sections whose mem_maps were properly
570  * set.  If this is <=0, then that means that the passed-in
571  * map was not consumed and must be freed.
572  */
573 int __meminit sparse_add_one_section(struct zone *zone, unsigned long start_pfn,
574                            int nr_pages)
575 {
576         unsigned long section_nr = pfn_to_section_nr(start_pfn);
577         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
578         struct mem_section *ms;
579         struct page *memmap;
580         unsigned long *usemap;
581         unsigned long flags;
582         int ret;
583
584         /*
585          * no locking for this, because it does its own
586          * plus, it does a kmalloc
587          */
588         ret = sparse_index_init(section_nr, pgdat->node_id);
589         if (ret < 0 && ret != -EEXIST)
590                 return ret;
591         memmap = kmalloc_section_memmap(section_nr, pgdat->node_id, nr_pages);
592         if (!memmap)
593                 return -ENOMEM;
594         usemap = __kmalloc_section_usemap();
595         if (!usemap) {
596                 __kfree_section_memmap(memmap, nr_pages);
597                 return -ENOMEM;
598         }
599
600         pgdat_resize_lock(pgdat, &flags);
601
602         ms = __pfn_to_section(start_pfn);
603         if (ms->section_mem_map & SECTION_MARKED_PRESENT) {
604                 ret = -EEXIST;
605                 goto out;
606         }
607
608         ms->section_mem_map |= SECTION_MARKED_PRESENT;
609
610         ret = sparse_init_one_section(ms, section_nr, memmap, usemap);
611
612 out:
613         pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
614         if (ret <= 0) {
615                 kfree(usemap);
616                 __kfree_section_memmap(memmap, nr_pages);
617         }
618         return ret;
619 }
620
621 void sparse_remove_one_section(struct zone *zone, struct mem_section *ms)
622 {
623         struct page *memmap = NULL;
624         unsigned long *usemap = NULL;
625
626         if (ms->section_mem_map) {
627                 usemap = ms->pageblock_flags;
628                 memmap = sparse_decode_mem_map(ms->section_mem_map,
629                                                 __section_nr(ms));
630                 ms->section_mem_map = 0;
631                 ms->pageblock_flags = NULL;
632         }
633
634         free_section_usemap(memmap, usemap);
635 }
636 #endif