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