revert "memory hotplug: allocate usemap on the section with pgdat"
[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 /* Record a memory area against a node. */
151 void __init memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end)
152 {
153         unsigned long max_arch_pfn = 1UL << (MAX_PHYSMEM_BITS-PAGE_SHIFT);
154         unsigned long pfn;
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 >= max_arch_pfn)
161                 return;
162         if (end >= max_arch_pfn)
163                 end = max_arch_pfn;
164
165         start &= PAGE_SECTION_MASK;
166         for (pfn = start; pfn < end; pfn += PAGES_PER_SECTION) {
167                 unsigned long section = pfn_to_section_nr(pfn);
168                 struct mem_section *ms;
169
170                 sparse_index_init(section, nid);
171                 set_section_nid(section, nid);
172
173                 ms = __nr_to_section(section);
174                 if (!ms->section_mem_map)
175                         ms->section_mem_map = sparse_encode_early_nid(nid) |
176                                                         SECTION_MARKED_PRESENT;
177         }
178 }
179
180 /*
181  * Only used by the i386 NUMA architecures, but relatively
182  * generic code.
183  */
184 unsigned long __init node_memmap_size_bytes(int nid, unsigned long start_pfn,
185                                                      unsigned long end_pfn)
186 {
187         unsigned long pfn;
188         unsigned long nr_pages = 0;
189
190         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += PAGES_PER_SECTION) {
191                 if (nid != early_pfn_to_nid(pfn))
192                         continue;
193
194                 if (pfn_present(pfn))
195                         nr_pages += PAGES_PER_SECTION;
196         }
197
198         return nr_pages * sizeof(struct page);
199 }
200
201 /*
202  * Subtle, we encode the real pfn into the mem_map such that
203  * the identity pfn - section_mem_map will return the actual
204  * physical page frame number.
205  */
206 static unsigned long sparse_encode_mem_map(struct page *mem_map, unsigned long pnum)
207 {
208         return (unsigned long)(mem_map - (section_nr_to_pfn(pnum)));
209 }
210
211 /*
212  * Decode mem_map from the coded memmap
213  */
214 struct page *sparse_decode_mem_map(unsigned long coded_mem_map, unsigned long pnum)
215 {
216         /* mask off the extra low bits of information */
217         coded_mem_map &= SECTION_MAP_MASK;
218         return ((struct page *)coded_mem_map) + section_nr_to_pfn(pnum);
219 }
220
221 static int __meminit sparse_init_one_section(struct mem_section *ms,
222                 unsigned long pnum, struct page *mem_map,
223                 unsigned long *pageblock_bitmap)
224 {
225         if (!present_section(ms))
226                 return -EINVAL;
227
228         ms->section_mem_map &= ~SECTION_MAP_MASK;
229         ms->section_mem_map |= sparse_encode_mem_map(mem_map, pnum) |
230                                                         SECTION_HAS_MEM_MAP;
231         ms->pageblock_flags = pageblock_bitmap;
232
233         return 1;
234 }
235
236 unsigned long usemap_size(void)
237 {
238         unsigned long size_bytes;
239         size_bytes = roundup(SECTION_BLOCKFLAGS_BITS, 8) / 8;
240         size_bytes = roundup(size_bytes, sizeof(unsigned long));
241         return size_bytes;
242 }
243
244 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
245 static unsigned long *__kmalloc_section_usemap(void)
246 {
247         return kmalloc(usemap_size(), GFP_KERNEL);
248 }
249 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
250
251 static unsigned long *__init sparse_early_usemap_alloc(unsigned long pnum)
252 {
253         unsigned long *usemap;
254         struct mem_section *ms = __nr_to_section(pnum);
255         int nid = sparse_early_nid(ms);
256
257         usemap = alloc_bootmem_node(NODE_DATA(nid), usemap_size());
258         if (usemap)
259                 return usemap;
260
261         /* Stupid: suppress gcc warning for SPARSEMEM && !NUMA */
262         nid = 0;
263
264         printk(KERN_WARNING "%s: allocation failed\n", __func__);
265         return NULL;
266 }
267
268 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
269 struct page __init *sparse_mem_map_populate(unsigned long pnum, int nid)
270 {
271         struct page *map;
272
273         map = alloc_remap(nid, sizeof(struct page) * PAGES_PER_SECTION);
274         if (map)
275                 return map;
276
277         map = alloc_bootmem_pages_node(NODE_DATA(nid),
278                        PAGE_ALIGN(sizeof(struct page) * PAGES_PER_SECTION));
279         return map;
280 }
281 #endif /* !CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP */
282
283 struct page __init *sparse_early_mem_map_alloc(unsigned long pnum)
284 {
285         struct page *map;
286         struct mem_section *ms = __nr_to_section(pnum);
287         int nid = sparse_early_nid(ms);
288
289         map = sparse_mem_map_populate(pnum, nid);
290         if (map)
291                 return map;
292
293         printk(KERN_ERR "%s: sparsemem memory map backing failed "
294                         "some memory will not be available.\n", __func__);
295         ms->section_mem_map = 0;
296         return NULL;
297 }
298
299 void __attribute__((weak)) __meminit vmemmap_populate_print_last(void)
300 {
301 }
302 /*
303  * Allocate the accumulated non-linear sections, allocate a mem_map
304  * for each and record the physical to section mapping.
305  */
306 void __init sparse_init(void)
307 {
308         unsigned long pnum;
309         struct page *map;
310         unsigned long *usemap;
311         unsigned long **usemap_map;
312         int size;
313
314         /*
315          * map is using big page (aka 2M in x86 64 bit)
316          * usemap is less one page (aka 24 bytes)
317          * so alloc 2M (with 2M align) and 24 bytes in turn will
318          * make next 2M slip to one more 2M later.
319          * then in big system, the memory will have a lot of holes...
320          * here try to allocate 2M pages continously.
321          *
322          * powerpc need to call sparse_init_one_section right after each
323          * sparse_early_mem_map_alloc, so allocate usemap_map at first.
324          */
325         size = sizeof(unsigned long *) * NR_MEM_SECTIONS;
326         usemap_map = alloc_bootmem(size);
327         if (!usemap_map)
328                 panic("can not allocate usemap_map\n");
329
330         for (pnum = 0; pnum < NR_MEM_SECTIONS; pnum++) {
331                 if (!present_section_nr(pnum))
332                         continue;
333                 usemap_map[pnum] = sparse_early_usemap_alloc(pnum);
334         }
335
336         for (pnum = 0; pnum < NR_MEM_SECTIONS; pnum++) {
337                 if (!present_section_nr(pnum))
338                         continue;
339
340                 usemap = usemap_map[pnum];
341                 if (!usemap)
342                         continue;
343
344                 map = sparse_early_mem_map_alloc(pnum);
345                 if (!map)
346                         continue;
347
348                 sparse_init_one_section(__nr_to_section(pnum), pnum, map,
349                                                                 usemap);
350         }
351
352         vmemmap_populate_print_last();
353
354         free_bootmem(__pa(usemap_map), size);
355 }
356
357 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
358 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
359 static inline struct page *kmalloc_section_memmap(unsigned long pnum, int nid,
360                                                  unsigned long nr_pages)
361 {
362         /* This will make the necessary allocations eventually. */
363         return sparse_mem_map_populate(pnum, nid);
364 }
365 static void __kfree_section_memmap(struct page *memmap, unsigned long nr_pages)
366 {
367         return; /* XXX: Not implemented yet */
368 }
369 static void free_map_bootmem(struct page *page, unsigned long nr_pages)
370 {
371 }
372 #else
373 static struct page *__kmalloc_section_memmap(unsigned long nr_pages)
374 {
375         struct page *page, *ret;
376         unsigned long memmap_size = sizeof(struct page) * nr_pages;
377
378         page = alloc_pages(GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN, get_order(memmap_size));
379         if (page)
380                 goto got_map_page;
381
382         ret = vmalloc(memmap_size);
383         if (ret)
384                 goto got_map_ptr;
385
386         return NULL;
387 got_map_page:
388         ret = (struct page *)pfn_to_kaddr(page_to_pfn(page));
389 got_map_ptr:
390         memset(ret, 0, memmap_size);
391
392         return ret;
393 }
394
395 static inline struct page *kmalloc_section_memmap(unsigned long pnum, int nid,
396                                                   unsigned long nr_pages)
397 {
398         return __kmalloc_section_memmap(nr_pages);
399 }
400
401 static void __kfree_section_memmap(struct page *memmap, unsigned long nr_pages)
402 {
403         if (is_vmalloc_addr(memmap))
404                 vfree(memmap);
405         else
406                 free_pages((unsigned long)memmap,
407                            get_order(sizeof(struct page) * nr_pages));
408 }
409
410 static void free_map_bootmem(struct page *page, unsigned long nr_pages)
411 {
412         unsigned long maps_section_nr, removing_section_nr, i;
413         int magic;
414
415         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++) {
416                 magic = atomic_read(&page->_mapcount);
417
418                 BUG_ON(magic == NODE_INFO);
419
420                 maps_section_nr = pfn_to_section_nr(page_to_pfn(page));
421                 removing_section_nr = page->private;
422
423                 /*
424                  * When this function is called, the removing section is
425                  * logical offlined state. This means all pages are isolated
426                  * from page allocator. If removing section's memmap is placed
427                  * on the same section, it must not be freed.
428                  * If it is freed, page allocator may allocate it which will
429                  * be removed physically soon.
430                  */
431                 if (maps_section_nr != removing_section_nr)
432                         put_page_bootmem(page);
433         }
434 }
435 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP */
436
437 static void free_section_usemap(struct page *memmap, unsigned long *usemap)
438 {
439         struct page *usemap_page;
440         unsigned long nr_pages;
441
442         if (!usemap)
443                 return;
444
445         usemap_page = virt_to_page(usemap);
446         /*
447          * Check to see if allocation came from hot-plug-add
448          */
449         if (PageSlab(usemap_page)) {
450                 kfree(usemap);
451                 if (memmap)
452                         __kfree_section_memmap(memmap, PAGES_PER_SECTION);
453                 return;
454         }
455
456         /*
457          * The usemap came from bootmem. This is packed with other usemaps
458          * on the section which has pgdat at boot time. Just keep it as is now.
459          */
460
461         if (memmap) {
462                 struct page *memmap_page;
463                 memmap_page = virt_to_page(memmap);
464
465                 nr_pages = PAGE_ALIGN(PAGES_PER_SECTION * sizeof(struct page))
466                         >> PAGE_SHIFT;
467
468                 free_map_bootmem(memmap_page, nr_pages);
469         }
470 }
471
472 /*
473  * returns the number of sections whose mem_maps were properly
474  * set.  If this is <=0, then that means that the passed-in
475  * map was not consumed and must be freed.
476  */
477 int sparse_add_one_section(struct zone *zone, unsigned long start_pfn,
478                            int nr_pages)
479 {
480         unsigned long section_nr = pfn_to_section_nr(start_pfn);
481         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
482         struct mem_section *ms;
483         struct page *memmap;
484         unsigned long *usemap;
485         unsigned long flags;
486         int ret;
487
488         /*
489          * no locking for this, because it does its own
490          * plus, it does a kmalloc
491          */
492         ret = sparse_index_init(section_nr, pgdat->node_id);
493         if (ret < 0 && ret != -EEXIST)
494                 return ret;
495         memmap = kmalloc_section_memmap(section_nr, pgdat->node_id, nr_pages);
496         if (!memmap)
497                 return -ENOMEM;
498         usemap = __kmalloc_section_usemap();
499         if (!usemap) {
500                 __kfree_section_memmap(memmap, nr_pages);
501                 return -ENOMEM;
502         }
503
504         pgdat_resize_lock(pgdat, &flags);
505
506         ms = __pfn_to_section(start_pfn);
507         if (ms->section_mem_map & SECTION_MARKED_PRESENT) {
508                 ret = -EEXIST;
509                 goto out;
510         }
511
512         ms->section_mem_map |= SECTION_MARKED_PRESENT;
513
514         ret = sparse_init_one_section(ms, section_nr, memmap, usemap);
515
516 out:
517         pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
518         if (ret <= 0) {
519                 kfree(usemap);
520                 __kfree_section_memmap(memmap, nr_pages);
521         }
522         return ret;
523 }
524
525 void sparse_remove_one_section(struct zone *zone, struct mem_section *ms)
526 {
527         struct page *memmap = NULL;
528         unsigned long *usemap = NULL;
529
530         if (ms->section_mem_map) {
531                 usemap = ms->pageblock_flags;
532                 memmap = sparse_decode_mem_map(ms->section_mem_map,
533                                                 __section_nr(ms));
534                 ms->section_mem_map = 0;
535                 ms->pageblock_flags = NULL;
536         }
537
538         free_section_usemap(memmap, usemap);
539 }
540 #endif