Revert "x86_64: allocate sparsemem memmap above 4G"
[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 #include <asm/pgalloc.h>
13 #include <asm/pgtable.h>
14
15 /*
16  * Permanent SPARSEMEM data:
17  *
18  * 1) mem_section       - memory sections, mem_map's for valid memory
19  */
20 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
21 struct mem_section *mem_section[NR_SECTION_ROOTS]
22         ____cacheline_internodealigned_in_smp;
23 #else
24 struct mem_section mem_section[NR_SECTION_ROOTS][SECTIONS_PER_ROOT]
25         ____cacheline_internodealigned_in_smp;
26 #endif
27 EXPORT_SYMBOL(mem_section);
28
29 #ifdef NODE_NOT_IN_PAGE_FLAGS
30 /*
31  * If we did not store the node number in the page then we have to
32  * do a lookup in the section_to_node_table in order to find which
33  * node the page belongs to.
34  */
35 #if MAX_NUMNODES <= 256
36 static u8 section_to_node_table[NR_MEM_SECTIONS] __cacheline_aligned;
37 #else
38 static u16 section_to_node_table[NR_MEM_SECTIONS] __cacheline_aligned;
39 #endif
40
41 int page_to_nid(struct page *page)
42 {
43         return section_to_node_table[page_to_section(page)];
44 }
45 EXPORT_SYMBOL(page_to_nid);
46
47 static void set_section_nid(unsigned long section_nr, int nid)
48 {
49         section_to_node_table[section_nr] = nid;
50 }
51 #else /* !NODE_NOT_IN_PAGE_FLAGS */
52 static inline void set_section_nid(unsigned long section_nr, int nid)
53 {
54 }
55 #endif
56
57 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
58 static struct mem_section noinline __init_refok *sparse_index_alloc(int nid)
59 {
60         struct mem_section *section = NULL;
61         unsigned long array_size = SECTIONS_PER_ROOT *
62                                    sizeof(struct mem_section);
63
64         if (slab_is_available())
65                 section = kmalloc_node(array_size, GFP_KERNEL, nid);
66         else
67                 section = alloc_bootmem_node(NODE_DATA(nid), array_size);
68
69         if (section)
70                 memset(section, 0, array_size);
71
72         return section;
73 }
74
75 static int __meminit sparse_index_init(unsigned long section_nr, int nid)
76 {
77         static DEFINE_SPINLOCK(index_init_lock);
78         unsigned long root = SECTION_NR_TO_ROOT(section_nr);
79         struct mem_section *section;
80         int ret = 0;
81
82         if (mem_section[root])
83                 return -EEXIST;
84
85         section = sparse_index_alloc(nid);
86         /*
87          * This lock keeps two different sections from
88          * reallocating for the same index
89          */
90         spin_lock(&index_init_lock);
91
92         if (mem_section[root]) {
93                 ret = -EEXIST;
94                 goto out;
95         }
96
97         mem_section[root] = section;
98 out:
99         spin_unlock(&index_init_lock);
100         return ret;
101 }
102 #else /* !SPARSEMEM_EXTREME */
103 static inline int sparse_index_init(unsigned long section_nr, int nid)
104 {
105         return 0;
106 }
107 #endif
108
109 /*
110  * Although written for the SPARSEMEM_EXTREME case, this happens
111  * to also work for the flat array case because
112  * NR_SECTION_ROOTS==NR_MEM_SECTIONS.
113  */
114 int __section_nr(struct mem_section* ms)
115 {
116         unsigned long root_nr;
117         struct mem_section* root;
118
119         for (root_nr = 0; root_nr < NR_SECTION_ROOTS; root_nr++) {
120                 root = __nr_to_section(root_nr * SECTIONS_PER_ROOT);
121                 if (!root)
122                         continue;
123
124                 if ((ms >= root) && (ms < (root + SECTIONS_PER_ROOT)))
125                      break;
126         }
127
128         return (root_nr * SECTIONS_PER_ROOT) + (ms - root);
129 }
130
131 /*
132  * During early boot, before section_mem_map is used for an actual
133  * mem_map, we use section_mem_map to store the section's NUMA
134  * node.  This keeps us from having to use another data structure.  The
135  * node information is cleared just before we store the real mem_map.
136  */
137 static inline unsigned long sparse_encode_early_nid(int nid)
138 {
139         return (nid << SECTION_NID_SHIFT);
140 }
141
142 static inline int sparse_early_nid(struct mem_section *section)
143 {
144         return (section->section_mem_map >> SECTION_NID_SHIFT);
145 }
146
147 /* Record a memory area against a node. */
148 void __init memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end)
149 {
150         unsigned long pfn;
151
152         start &= PAGE_SECTION_MASK;
153         for (pfn = start; pfn < end; pfn += PAGES_PER_SECTION) {
154                 unsigned long section = pfn_to_section_nr(pfn);
155                 struct mem_section *ms;
156
157                 sparse_index_init(section, nid);
158                 set_section_nid(section, nid);
159
160                 ms = __nr_to_section(section);
161                 if (!ms->section_mem_map)
162                         ms->section_mem_map = sparse_encode_early_nid(nid) |
163                                                         SECTION_MARKED_PRESENT;
164         }
165 }
166
167 /*
168  * Only used by the i386 NUMA architecures, but relatively
169  * generic code.
170  */
171 unsigned long __init node_memmap_size_bytes(int nid, unsigned long start_pfn,
172                                                      unsigned long end_pfn)
173 {
174         unsigned long pfn;
175         unsigned long nr_pages = 0;
176
177         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += PAGES_PER_SECTION) {
178                 if (nid != early_pfn_to_nid(pfn))
179                         continue;
180
181                 if (pfn_present(pfn))
182                         nr_pages += PAGES_PER_SECTION;
183         }
184
185         return nr_pages * sizeof(struct page);
186 }
187
188 /*
189  * Subtle, we encode the real pfn into the mem_map such that
190  * the identity pfn - section_mem_map will return the actual
191  * physical page frame number.
192  */
193 static unsigned long sparse_encode_mem_map(struct page *mem_map, unsigned long pnum)
194 {
195         return (unsigned long)(mem_map - (section_nr_to_pfn(pnum)));
196 }
197
198 /*
199  * We need this if we ever free the mem_maps.  While not implemented yet,
200  * this function is included for parity with its sibling.
201  */
202 static __attribute((unused))
203 struct page *sparse_decode_mem_map(unsigned long coded_mem_map, unsigned long pnum)
204 {
205         return ((struct page *)coded_mem_map) + section_nr_to_pfn(pnum);
206 }
207
208 static int __meminit sparse_init_one_section(struct mem_section *ms,
209                 unsigned long pnum, struct page *mem_map,
210                 unsigned long *pageblock_bitmap)
211 {
212         if (!present_section(ms))
213                 return -EINVAL;
214
215         ms->section_mem_map &= ~SECTION_MAP_MASK;
216         ms->section_mem_map |= sparse_encode_mem_map(mem_map, pnum) |
217                                                         SECTION_HAS_MEM_MAP;
218         ms->pageblock_flags = pageblock_bitmap;
219
220         return 1;
221 }
222
223 static unsigned long usemap_size(void)
224 {
225         unsigned long size_bytes;
226         size_bytes = roundup(SECTION_BLOCKFLAGS_BITS, 8) / 8;
227         size_bytes = roundup(size_bytes, sizeof(unsigned long));
228         return size_bytes;
229 }
230
231 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
232 static unsigned long *__kmalloc_section_usemap(void)
233 {
234         return kmalloc(usemap_size(), GFP_KERNEL);
235 }
236 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
237
238 static unsigned long *sparse_early_usemap_alloc(unsigned long pnum)
239 {
240         unsigned long *usemap;
241         struct mem_section *ms = __nr_to_section(pnum);
242         int nid = sparse_early_nid(ms);
243
244         usemap = alloc_bootmem_node(NODE_DATA(nid), usemap_size());
245         if (usemap)
246                 return usemap;
247
248         /* Stupid: suppress gcc warning for SPARSEMEM && !NUMA */
249         nid = 0;
250
251         printk(KERN_WARNING "%s: allocation failed\n", __FUNCTION__);
252         return NULL;
253 }
254
255 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
256 struct page __init *sparse_mem_map_populate(unsigned long pnum, int nid)
257 {
258         struct page *map;
259
260         map = alloc_remap(nid, sizeof(struct page) * PAGES_PER_SECTION);
261         if (map)
262                 return map;
263
264         map = alloc_bootmem_node(NODE_DATA(nid),
265                         sizeof(struct page) * PAGES_PER_SECTION);
266         return map;
267 }
268 #endif /* !CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP */
269
270 struct page __init *sparse_early_mem_map_alloc(unsigned long pnum)
271 {
272         struct page *map;
273         struct mem_section *ms = __nr_to_section(pnum);
274         int nid = sparse_early_nid(ms);
275
276         map = sparse_mem_map_populate(pnum, nid);
277         if (map)
278                 return map;
279
280         printk(KERN_ERR "%s: sparsemem memory map backing failed "
281                         "some memory will not be available.\n", __FUNCTION__);
282         ms->section_mem_map = 0;
283         return NULL;
284 }
285
286 /*
287  * Allocate the accumulated non-linear sections, allocate a mem_map
288  * for each and record the physical to section mapping.
289  */
290 void __init sparse_init(void)
291 {
292         unsigned long pnum;
293         struct page *map;
294         unsigned long *usemap;
295
296         for (pnum = 0; pnum < NR_MEM_SECTIONS; pnum++) {
297                 if (!present_section_nr(pnum))
298                         continue;
299
300                 map = sparse_early_mem_map_alloc(pnum);
301                 if (!map)
302                         continue;
303
304                 usemap = sparse_early_usemap_alloc(pnum);
305                 if (!usemap)
306                         continue;
307
308                 sparse_init_one_section(__nr_to_section(pnum), pnum, map,
309                                                                 usemap);
310         }
311 }
312
313 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
314 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
315 static inline struct page *kmalloc_section_memmap(unsigned long pnum, int nid,
316                                                  unsigned long nr_pages)
317 {
318         /* This will make the necessary allocations eventually. */
319         return sparse_mem_map_populate(pnum, nid);
320 }
321 static void __kfree_section_memmap(struct page *memmap, unsigned long nr_pages)
322 {
323         return; /* XXX: Not implemented yet */
324 }
325 #else
326 static struct page *__kmalloc_section_memmap(unsigned long nr_pages)
327 {
328         struct page *page, *ret;
329         unsigned long memmap_size = sizeof(struct page) * nr_pages;
330
331         page = alloc_pages(GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN, get_order(memmap_size));
332         if (page)
333                 goto got_map_page;
334
335         ret = vmalloc(memmap_size);
336         if (ret)
337                 goto got_map_ptr;
338
339         return NULL;
340 got_map_page:
341         ret = (struct page *)pfn_to_kaddr(page_to_pfn(page));
342 got_map_ptr:
343         memset(ret, 0, memmap_size);
344
345         return ret;
346 }
347
348 static inline struct page *kmalloc_section_memmap(unsigned long pnum, int nid,
349                                                   unsigned long nr_pages)
350 {
351         return __kmalloc_section_memmap(nr_pages);
352 }
353
354 static int vaddr_in_vmalloc_area(void *addr)
355 {
356         if (addr >= (void *)VMALLOC_START &&
357             addr < (void *)VMALLOC_END)
358                 return 1;
359         return 0;
360 }
361
362 static void __kfree_section_memmap(struct page *memmap, unsigned long nr_pages)
363 {
364         if (vaddr_in_vmalloc_area(memmap))
365                 vfree(memmap);
366         else
367                 free_pages((unsigned long)memmap,
368                            get_order(sizeof(struct page) * nr_pages));
369 }
370 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP */
371
372 /*
373  * returns the number of sections whose mem_maps were properly
374  * set.  If this is <=0, then that means that the passed-in
375  * map was not consumed and must be freed.
376  */
377 int sparse_add_one_section(struct zone *zone, unsigned long start_pfn,
378                            int nr_pages)
379 {
380         unsigned long section_nr = pfn_to_section_nr(start_pfn);
381         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
382         struct mem_section *ms;
383         struct page *memmap;
384         unsigned long *usemap;
385         unsigned long flags;
386         int ret;
387
388         /*
389          * no locking for this, because it does its own
390          * plus, it does a kmalloc
391          */
392         sparse_index_init(section_nr, pgdat->node_id);
393         memmap = kmalloc_section_memmap(section_nr, pgdat->node_id, nr_pages);
394         usemap = __kmalloc_section_usemap();
395
396         pgdat_resize_lock(pgdat, &flags);
397
398         ms = __pfn_to_section(start_pfn);
399         if (ms->section_mem_map & SECTION_MARKED_PRESENT) {
400                 ret = -EEXIST;
401                 goto out;
402         }
403
404         if (!usemap) {
405                 ret = -ENOMEM;
406                 goto out;
407         }
408         ms->section_mem_map |= SECTION_MARKED_PRESENT;
409
410         ret = sparse_init_one_section(ms, section_nr, memmap, usemap);
411
412 out:
413         pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
414         if (ret <= 0)
415                 __kfree_section_memmap(memmap, nr_pages);
416         return ret;
417 }
418 #endif