sparsemem: record when a section has a valid mem_map
[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 <asm/dma.h>
12
13 /*
14  * Permanent SPARSEMEM data:
15  *
16  * 1) mem_section       - memory sections, mem_map's for valid memory
17  */
18 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
19 struct mem_section *mem_section[NR_SECTION_ROOTS]
20         ____cacheline_internodealigned_in_smp;
21 #else
22 struct mem_section mem_section[NR_SECTION_ROOTS][SECTIONS_PER_ROOT]
23         ____cacheline_internodealigned_in_smp;
24 #endif
25 EXPORT_SYMBOL(mem_section);
26
27 #ifdef NODE_NOT_IN_PAGE_FLAGS
28 /*
29  * If we did not store the node number in the page then we have to
30  * do a lookup in the section_to_node_table in order to find which
31  * node the page belongs to.
32  */
33 #if MAX_NUMNODES <= 256
34 static u8 section_to_node_table[NR_MEM_SECTIONS] __cacheline_aligned;
35 #else
36 static u16 section_to_node_table[NR_MEM_SECTIONS] __cacheline_aligned;
37 #endif
38
39 int page_to_nid(struct page *page)
40 {
41         return section_to_node_table[page_to_section(page)];
42 }
43 EXPORT_SYMBOL(page_to_nid);
44
45 static void set_section_nid(unsigned long section_nr, int nid)
46 {
47         section_to_node_table[section_nr] = nid;
48 }
49 #else /* !NODE_NOT_IN_PAGE_FLAGS */
50 static inline void set_section_nid(unsigned long section_nr, int nid)
51 {
52 }
53 #endif
54
55 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
56 static struct mem_section noinline __init_refok *sparse_index_alloc(int nid)
57 {
58         struct mem_section *section = NULL;
59         unsigned long array_size = SECTIONS_PER_ROOT *
60                                    sizeof(struct mem_section);
61
62         if (slab_is_available())
63                 section = kmalloc_node(array_size, GFP_KERNEL, nid);
64         else
65                 section = alloc_bootmem_node(NODE_DATA(nid), array_size);
66
67         if (section)
68                 memset(section, 0, array_size);
69
70         return section;
71 }
72
73 static int __meminit sparse_index_init(unsigned long section_nr, int nid)
74 {
75         static DEFINE_SPINLOCK(index_init_lock);
76         unsigned long root = SECTION_NR_TO_ROOT(section_nr);
77         struct mem_section *section;
78         int ret = 0;
79
80         if (mem_section[root])
81                 return -EEXIST;
82
83         section = sparse_index_alloc(nid);
84         /*
85          * This lock keeps two different sections from
86          * reallocating for the same index
87          */
88         spin_lock(&index_init_lock);
89
90         if (mem_section[root]) {
91                 ret = -EEXIST;
92                 goto out;
93         }
94
95         mem_section[root] = section;
96 out:
97         spin_unlock(&index_init_lock);
98         return ret;
99 }
100 #else /* !SPARSEMEM_EXTREME */
101 static inline int sparse_index_init(unsigned long section_nr, int nid)
102 {
103         return 0;
104 }
105 #endif
106
107 /*
108  * Although written for the SPARSEMEM_EXTREME case, this happens
109  * to also work for the flat array case because
110  * NR_SECTION_ROOTS==NR_MEM_SECTIONS.
111  */
112 int __section_nr(struct mem_section* ms)
113 {
114         unsigned long root_nr;
115         struct mem_section* root;
116
117         for (root_nr = 0; root_nr < NR_SECTION_ROOTS; root_nr++) {
118                 root = __nr_to_section(root_nr * SECTIONS_PER_ROOT);
119                 if (!root)
120                         continue;
121
122                 if ((ms >= root) && (ms < (root + SECTIONS_PER_ROOT)))
123                      break;
124         }
125
126         return (root_nr * SECTIONS_PER_ROOT) + (ms - root);
127 }
128
129 /*
130  * During early boot, before section_mem_map is used for an actual
131  * mem_map, we use section_mem_map to store the section's NUMA
132  * node.  This keeps us from having to use another data structure.  The
133  * node information is cleared just before we store the real mem_map.
134  */
135 static inline unsigned long sparse_encode_early_nid(int nid)
136 {
137         return (nid << SECTION_NID_SHIFT);
138 }
139
140 static inline int sparse_early_nid(struct mem_section *section)
141 {
142         return (section->section_mem_map >> SECTION_NID_SHIFT);
143 }
144
145 /* Record a memory area against a node. */
146 void __init memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end)
147 {
148         unsigned long pfn;
149
150         start &= PAGE_SECTION_MASK;
151         for (pfn = start; pfn < end; pfn += PAGES_PER_SECTION) {
152                 unsigned long section = pfn_to_section_nr(pfn);
153                 struct mem_section *ms;
154
155                 sparse_index_init(section, nid);
156                 set_section_nid(section, nid);
157
158                 ms = __nr_to_section(section);
159                 if (!ms->section_mem_map)
160                         ms->section_mem_map = sparse_encode_early_nid(nid) |
161                                                         SECTION_MARKED_PRESENT;
162         }
163 }
164
165 /*
166  * Only used by the i386 NUMA architecures, but relatively
167  * generic code.
168  */
169 unsigned long __init node_memmap_size_bytes(int nid, unsigned long start_pfn,
170                                                      unsigned long end_pfn)
171 {
172         unsigned long pfn;
173         unsigned long nr_pages = 0;
174
175         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += PAGES_PER_SECTION) {
176                 if (nid != early_pfn_to_nid(pfn))
177                         continue;
178
179                 if (pfn_present(pfn))
180                         nr_pages += PAGES_PER_SECTION;
181         }
182
183         return nr_pages * sizeof(struct page);
184 }
185
186 /*
187  * Subtle, we encode the real pfn into the mem_map such that
188  * the identity pfn - section_mem_map will return the actual
189  * physical page frame number.
190  */
191 static unsigned long sparse_encode_mem_map(struct page *mem_map, unsigned long pnum)
192 {
193         return (unsigned long)(mem_map - (section_nr_to_pfn(pnum)));
194 }
195
196 /*
197  * We need this if we ever free the mem_maps.  While not implemented yet,
198  * this function is included for parity with its sibling.
199  */
200 static __attribute((unused))
201 struct page *sparse_decode_mem_map(unsigned long coded_mem_map, unsigned long pnum)
202 {
203         return ((struct page *)coded_mem_map) + section_nr_to_pfn(pnum);
204 }
205
206 static int __meminit sparse_init_one_section(struct mem_section *ms,
207                 unsigned long pnum, struct page *mem_map)
208 {
209         if (!present_section(ms))
210                 return -EINVAL;
211
212         ms->section_mem_map &= ~SECTION_MAP_MASK;
213         ms->section_mem_map |= sparse_encode_mem_map(mem_map, pnum) |
214                                                         SECTION_HAS_MEM_MAP;
215
216         return 1;
217 }
218
219 __attribute__((weak)) __init
220 void *alloc_bootmem_high_node(pg_data_t *pgdat, unsigned long size)
221 {
222         return NULL;
223 }
224
225 static struct page __init *sparse_early_mem_map_alloc(unsigned long pnum)
226 {
227         struct page *map;
228         struct mem_section *ms = __nr_to_section(pnum);
229         int nid = sparse_early_nid(ms);
230
231         map = alloc_remap(nid, sizeof(struct page) * PAGES_PER_SECTION);
232         if (map)
233                 return map;
234
235         map = alloc_bootmem_high_node(NODE_DATA(nid),
236                        sizeof(struct page) * PAGES_PER_SECTION);
237         if (map)
238                 return map;
239
240         map = alloc_bootmem_node(NODE_DATA(nid),
241                         sizeof(struct page) * PAGES_PER_SECTION);
242         if (map)
243                 return map;
244
245         printk(KERN_WARNING "%s: allocation failed\n", __FUNCTION__);
246         ms->section_mem_map = 0;
247         return NULL;
248 }
249
250 /*
251  * Allocate the accumulated non-linear sections, allocate a mem_map
252  * for each and record the physical to section mapping.
253  */
254 void __init sparse_init(void)
255 {
256         unsigned long pnum;
257         struct page *map;
258
259         for (pnum = 0; pnum < NR_MEM_SECTIONS; pnum++) {
260                 if (!present_section_nr(pnum))
261                         continue;
262
263                 map = sparse_early_mem_map_alloc(pnum);
264                 if (!map)
265                         continue;
266                 sparse_init_one_section(__nr_to_section(pnum), pnum, map);
267         }
268 }
269
270 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
271 static struct page *__kmalloc_section_memmap(unsigned long nr_pages)
272 {
273         struct page *page, *ret;
274         unsigned long memmap_size = sizeof(struct page) * nr_pages;
275
276         page = alloc_pages(GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN, get_order(memmap_size));
277         if (page)
278                 goto got_map_page;
279
280         ret = vmalloc(memmap_size);
281         if (ret)
282                 goto got_map_ptr;
283
284         return NULL;
285 got_map_page:
286         ret = (struct page *)pfn_to_kaddr(page_to_pfn(page));
287 got_map_ptr:
288         memset(ret, 0, memmap_size);
289
290         return ret;
291 }
292
293 static int vaddr_in_vmalloc_area(void *addr)
294 {
295         if (addr >= (void *)VMALLOC_START &&
296             addr < (void *)VMALLOC_END)
297                 return 1;
298         return 0;
299 }
300
301 static void __kfree_section_memmap(struct page *memmap, unsigned long nr_pages)
302 {
303         if (vaddr_in_vmalloc_area(memmap))
304                 vfree(memmap);
305         else
306                 free_pages((unsigned long)memmap,
307                            get_order(sizeof(struct page) * nr_pages));
308 }
309
310 /*
311  * returns the number of sections whose mem_maps were properly
312  * set.  If this is <=0, then that means that the passed-in
313  * map was not consumed and must be freed.
314  */
315 int sparse_add_one_section(struct zone *zone, unsigned long start_pfn,
316                            int nr_pages)
317 {
318         unsigned long section_nr = pfn_to_section_nr(start_pfn);
319         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
320         struct mem_section *ms;
321         struct page *memmap;
322         unsigned long flags;
323         int ret;
324
325         /*
326          * no locking for this, because it does its own
327          * plus, it does a kmalloc
328          */
329         sparse_index_init(section_nr, pgdat->node_id);
330         memmap = __kmalloc_section_memmap(nr_pages);
331
332         pgdat_resize_lock(pgdat, &flags);
333
334         ms = __pfn_to_section(start_pfn);
335         if (ms->section_mem_map & SECTION_MARKED_PRESENT) {
336                 ret = -EEXIST;
337                 goto out;
338         }
339         ms->section_mem_map |= SECTION_MARKED_PRESENT;
340
341         ret = sparse_init_one_section(ms, section_nr, memmap);
342
343 out:
344         pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
345         if (ret <= 0)
346                 __kfree_section_memmap(memmap, nr_pages);
347         return ret;
348 }
349 #endif