mm: mminit_validate_memmodel_limits(): remove redundant test
[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         } else if (*end_pfn > max_sparsemem_pfn) {
168                 mminit_dprintk(MMINIT_WARNING, "pfnvalidation",
169                         "End of range %lu -> %lu exceeds SPARSEMEM max %lu\n",
170                         *start_pfn, *end_pfn, max_sparsemem_pfn);
171                 WARN_ON_ONCE(1);
172                 *end_pfn = max_sparsemem_pfn;
173         }
174 }
175
176 /* Record a memory area against a node. */
177 void __init memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end)
178 {
179         unsigned long pfn;
180
181         start &= PAGE_SECTION_MASK;
182         mminit_validate_memmodel_limits(&start, &end);
183         for (pfn = start; pfn < end; pfn += PAGES_PER_SECTION) {
184                 unsigned long section = pfn_to_section_nr(pfn);
185                 struct mem_section *ms;
186
187                 sparse_index_init(section, nid);
188                 set_section_nid(section, nid);
189
190                 ms = __nr_to_section(section);
191                 if (!ms->section_mem_map)
192                         ms->section_mem_map = sparse_encode_early_nid(nid) |
193                                                         SECTION_MARKED_PRESENT;
194         }
195 }
196
197 /*
198  * Only used by the i386 NUMA architecures, but relatively
199  * generic code.
200  */
201 unsigned long __init node_memmap_size_bytes(int nid, unsigned long start_pfn,
202                                                      unsigned long end_pfn)
203 {
204         unsigned long pfn;
205         unsigned long nr_pages = 0;
206
207         mminit_validate_memmodel_limits(&start_pfn, &end_pfn);
208         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += PAGES_PER_SECTION) {
209                 if (nid != early_pfn_to_nid(pfn))
210                         continue;
211
212                 if (pfn_present(pfn))
213                         nr_pages += PAGES_PER_SECTION;
214         }
215
216         return nr_pages * sizeof(struct page);
217 }
218
219 /*
220  * Subtle, we encode the real pfn into the mem_map such that
221  * the identity pfn - section_mem_map will return the actual
222  * physical page frame number.
223  */
224 static unsigned long sparse_encode_mem_map(struct page *mem_map, unsigned long pnum)
225 {
226         return (unsigned long)(mem_map - (section_nr_to_pfn(pnum)));
227 }
228
229 /*
230  * Decode mem_map from the coded memmap
231  */
232 struct page *sparse_decode_mem_map(unsigned long coded_mem_map, unsigned long pnum)
233 {
234         /* mask off the extra low bits of information */
235         coded_mem_map &= SECTION_MAP_MASK;
236         return ((struct page *)coded_mem_map) + section_nr_to_pfn(pnum);
237 }
238
239 static int __meminit sparse_init_one_section(struct mem_section *ms,
240                 unsigned long pnum, struct page *mem_map,
241                 unsigned long *pageblock_bitmap)
242 {
243         if (!present_section(ms))
244                 return -EINVAL;
245
246         ms->section_mem_map &= ~SECTION_MAP_MASK;
247         ms->section_mem_map |= sparse_encode_mem_map(mem_map, pnum) |
248                                                         SECTION_HAS_MEM_MAP;
249         ms->pageblock_flags = pageblock_bitmap;
250
251         return 1;
252 }
253
254 unsigned long usemap_size(void)
255 {
256         unsigned long size_bytes;
257         size_bytes = roundup(SECTION_BLOCKFLAGS_BITS, 8) / 8;
258         size_bytes = roundup(size_bytes, sizeof(unsigned long));
259         return size_bytes;
260 }
261
262 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
263 static unsigned long *__kmalloc_section_usemap(void)
264 {
265         return kmalloc(usemap_size(), GFP_KERNEL);
266 }
267 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
268
269 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
270 static unsigned long * __init
271 sparse_early_usemap_alloc_pgdat_section(struct pglist_data *pgdat)
272 {
273         unsigned long section_nr;
274
275         /*
276          * A page may contain usemaps for other sections preventing the
277          * page being freed and making a section unremovable while
278          * other sections referencing the usemap retmain active. Similarly,
279          * a pgdat can prevent a section being removed. If section A
280          * contains a pgdat and section B contains the usemap, both
281          * sections become inter-dependent. This allocates usemaps
282          * from the same section as the pgdat where possible to avoid
283          * this problem.
284          */
285         section_nr = pfn_to_section_nr(__pa(pgdat) >> PAGE_SHIFT);
286         return alloc_bootmem_section(usemap_size(), section_nr);
287 }
288
289 static void __init check_usemap_section_nr(int nid, unsigned long *usemap)
290 {
291         unsigned long usemap_snr, pgdat_snr;
292         static unsigned long old_usemap_snr = NR_MEM_SECTIONS;
293         static unsigned long old_pgdat_snr = NR_MEM_SECTIONS;
294         struct pglist_data *pgdat = NODE_DATA(nid);
295         int usemap_nid;
296
297         usemap_snr = pfn_to_section_nr(__pa(usemap) >> PAGE_SHIFT);
298         pgdat_snr = pfn_to_section_nr(__pa(pgdat) >> PAGE_SHIFT);
299         if (usemap_snr == pgdat_snr)
300                 return;
301
302         if (old_usemap_snr == usemap_snr && old_pgdat_snr == pgdat_snr)
303                 /* skip redundant message */
304                 return;
305
306         old_usemap_snr = usemap_snr;
307         old_pgdat_snr = pgdat_snr;
308
309         usemap_nid = sparse_early_nid(__nr_to_section(usemap_snr));
310         if (usemap_nid != nid) {
311                 printk(KERN_INFO
312                        "node %d must be removed before remove section %ld\n",
313                        nid, usemap_snr);
314                 return;
315         }
316         /*
317          * There is a circular dependency.
318          * Some platforms allow un-removable section because they will just
319          * gather other removable sections for dynamic partitioning.
320          * Just notify un-removable section's number here.
321          */
322         printk(KERN_INFO "Section %ld and %ld (node %d)", usemap_snr,
323                pgdat_snr, nid);
324         printk(KERN_CONT
325                " have a circular dependency on usemap and pgdat allocations\n");
326 }
327 #else
328 static unsigned long * __init
329 sparse_early_usemap_alloc_pgdat_section(struct pglist_data *pgdat)
330 {
331         return NULL;
332 }
333
334 static void __init check_usemap_section_nr(int nid, unsigned long *usemap)
335 {
336 }
337 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE */
338
339 static unsigned long *__init sparse_early_usemap_alloc(unsigned long pnum)
340 {
341         unsigned long *usemap;
342         struct mem_section *ms = __nr_to_section(pnum);
343         int nid = sparse_early_nid(ms);
344
345         usemap = sparse_early_usemap_alloc_pgdat_section(NODE_DATA(nid));
346         if (usemap)
347                 return usemap;
348
349         usemap = alloc_bootmem_node(NODE_DATA(nid), usemap_size());
350         if (usemap) {
351                 check_usemap_section_nr(nid, usemap);
352                 return usemap;
353         }
354
355         /* Stupid: suppress gcc warning for SPARSEMEM && !NUMA */
356         nid = 0;
357
358         printk(KERN_WARNING "%s: allocation failed\n", __func__);
359         return NULL;
360 }
361
362 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
363 struct page __init *sparse_mem_map_populate(unsigned long pnum, int nid)
364 {
365         struct page *map;
366
367         map = alloc_remap(nid, sizeof(struct page) * PAGES_PER_SECTION);
368         if (map)
369                 return map;
370
371         map = alloc_bootmem_pages_node(NODE_DATA(nid),
372                        PAGE_ALIGN(sizeof(struct page) * PAGES_PER_SECTION));
373         return map;
374 }
375 #endif /* !CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP */
376
377 static struct page __init *sparse_early_mem_map_alloc(unsigned long pnum)
378 {
379         struct page *map;
380         struct mem_section *ms = __nr_to_section(pnum);
381         int nid = sparse_early_nid(ms);
382
383         map = sparse_mem_map_populate(pnum, nid);
384         if (map)
385                 return map;
386
387         printk(KERN_ERR "%s: sparsemem memory map backing failed "
388                         "some memory will not be available.\n", __func__);
389         ms->section_mem_map = 0;
390         return NULL;
391 }
392
393 void __attribute__((weak)) __meminit vmemmap_populate_print_last(void)
394 {
395 }
396 /*
397  * Allocate the accumulated non-linear sections, allocate a mem_map
398  * for each and record the physical to section mapping.
399  */
400 void __init sparse_init(void)
401 {
402         unsigned long pnum;
403         struct page *map;
404         unsigned long *usemap;
405         unsigned long **usemap_map;
406         int size;
407
408         /*
409          * map is using big page (aka 2M in x86 64 bit)
410          * usemap is less one page (aka 24 bytes)
411          * so alloc 2M (with 2M align) and 24 bytes in turn will
412          * make next 2M slip to one more 2M later.
413          * then in big system, the memory will have a lot of holes...
414          * here try to allocate 2M pages continously.
415          *
416          * powerpc need to call sparse_init_one_section right after each
417          * sparse_early_mem_map_alloc, so allocate usemap_map at first.
418          */
419         size = sizeof(unsigned long *) * NR_MEM_SECTIONS;
420         usemap_map = alloc_bootmem(size);
421         if (!usemap_map)
422                 panic("can not allocate usemap_map\n");
423
424         for (pnum = 0; pnum < NR_MEM_SECTIONS; pnum++) {
425                 if (!present_section_nr(pnum))
426                         continue;
427                 usemap_map[pnum] = sparse_early_usemap_alloc(pnum);
428         }
429
430         for (pnum = 0; pnum < NR_MEM_SECTIONS; pnum++) {
431                 if (!present_section_nr(pnum))
432                         continue;
433
434                 usemap = usemap_map[pnum];
435                 if (!usemap)
436                         continue;
437
438                 map = sparse_early_mem_map_alloc(pnum);
439                 if (!map)
440                         continue;
441
442                 sparse_init_one_section(__nr_to_section(pnum), pnum, map,
443                                                                 usemap);
444         }
445
446         vmemmap_populate_print_last();
447
448         free_bootmem(__pa(usemap_map), size);
449 }
450
451 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
452 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
453 static inline struct page *kmalloc_section_memmap(unsigned long pnum, int nid,
454                                                  unsigned long nr_pages)
455 {
456         /* This will make the necessary allocations eventually. */
457         return sparse_mem_map_populate(pnum, nid);
458 }
459 static void __kfree_section_memmap(struct page *memmap, unsigned long nr_pages)
460 {
461         return; /* XXX: Not implemented yet */
462 }
463 static void free_map_bootmem(struct page *page, unsigned long nr_pages)
464 {
465 }
466 #else
467 static struct page *__kmalloc_section_memmap(unsigned long nr_pages)
468 {
469         struct page *page, *ret;
470         unsigned long memmap_size = sizeof(struct page) * nr_pages;
471
472         page = alloc_pages(GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN, get_order(memmap_size));
473         if (page)
474                 goto got_map_page;
475
476         ret = vmalloc(memmap_size);
477         if (ret)
478                 goto got_map_ptr;
479
480         return NULL;
481 got_map_page:
482         ret = (struct page *)pfn_to_kaddr(page_to_pfn(page));
483 got_map_ptr:
484         memset(ret, 0, memmap_size);
485
486         return ret;
487 }
488
489 static inline struct page *kmalloc_section_memmap(unsigned long pnum, int nid,
490                                                   unsigned long nr_pages)
491 {
492         return __kmalloc_section_memmap(nr_pages);
493 }
494
495 static void __kfree_section_memmap(struct page *memmap, unsigned long nr_pages)
496 {
497         if (is_vmalloc_addr(memmap))
498                 vfree(memmap);
499         else
500                 free_pages((unsigned long)memmap,
501                            get_order(sizeof(struct page) * nr_pages));
502 }
503
504 static void free_map_bootmem(struct page *page, unsigned long nr_pages)
505 {
506         unsigned long maps_section_nr, removing_section_nr, i;
507         int magic;
508
509         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++) {
510                 magic = atomic_read(&page->_mapcount);
511
512                 BUG_ON(magic == NODE_INFO);
513
514                 maps_section_nr = pfn_to_section_nr(page_to_pfn(page));
515                 removing_section_nr = page->private;
516
517                 /*
518                  * When this function is called, the removing section is
519                  * logical offlined state. This means all pages are isolated
520                  * from page allocator. If removing section's memmap is placed
521                  * on the same section, it must not be freed.
522                  * If it is freed, page allocator may allocate it which will
523                  * be removed physically soon.
524                  */
525                 if (maps_section_nr != removing_section_nr)
526                         put_page_bootmem(page);
527         }
528 }
529 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP */
530
531 static void free_section_usemap(struct page *memmap, unsigned long *usemap)
532 {
533         struct page *usemap_page;
534         unsigned long nr_pages;
535
536         if (!usemap)
537                 return;
538
539         usemap_page = virt_to_page(usemap);
540         /*
541          * Check to see if allocation came from hot-plug-add
542          */
543         if (PageSlab(usemap_page)) {
544                 kfree(usemap);
545                 if (memmap)
546                         __kfree_section_memmap(memmap, PAGES_PER_SECTION);
547                 return;
548         }
549
550         /*
551          * The usemap came from bootmem. This is packed with other usemaps
552          * on the section which has pgdat at boot time. Just keep it as is now.
553          */
554
555         if (memmap) {
556                 struct page *memmap_page;
557                 memmap_page = virt_to_page(memmap);
558
559                 nr_pages = PAGE_ALIGN(PAGES_PER_SECTION * sizeof(struct page))
560                         >> PAGE_SHIFT;
561
562                 free_map_bootmem(memmap_page, nr_pages);
563         }
564 }
565
566 /*
567  * returns the number of sections whose mem_maps were properly
568  * set.  If this is <=0, then that means that the passed-in
569  * map was not consumed and must be freed.
570  */
571 int __meminit sparse_add_one_section(struct zone *zone, unsigned long start_pfn,
572                            int nr_pages)
573 {
574         unsigned long section_nr = pfn_to_section_nr(start_pfn);
575         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
576         struct mem_section *ms;
577         struct page *memmap;
578         unsigned long *usemap;
579         unsigned long flags;
580         int ret;
581
582         /*
583          * no locking for this, because it does its own
584          * plus, it does a kmalloc
585          */
586         ret = sparse_index_init(section_nr, pgdat->node_id);
587         if (ret < 0 && ret != -EEXIST)
588                 return ret;
589         memmap = kmalloc_section_memmap(section_nr, pgdat->node_id, nr_pages);
590         if (!memmap)
591                 return -ENOMEM;
592         usemap = __kmalloc_section_usemap();
593         if (!usemap) {
594                 __kfree_section_memmap(memmap, nr_pages);
595                 return -ENOMEM;
596         }
597
598         pgdat_resize_lock(pgdat, &flags);
599
600         ms = __pfn_to_section(start_pfn);
601         if (ms->section_mem_map & SECTION_MARKED_PRESENT) {
602                 ret = -EEXIST;
603                 goto out;
604         }
605
606         ms->section_mem_map |= SECTION_MARKED_PRESENT;
607
608         ret = sparse_init_one_section(ms, section_nr, memmap, usemap);
609
610 out:
611         pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
612         if (ret <= 0) {
613                 kfree(usemap);
614                 __kfree_section_memmap(memmap, nr_pages);
615         }
616         return ret;
617 }
618
619 void sparse_remove_one_section(struct zone *zone, struct mem_section *ms)
620 {
621         struct page *memmap = NULL;
622         unsigned long *usemap = NULL;
623
624         if (ms->section_mem_map) {
625                 usemap = ms->pageblock_flags;
626                 memmap = sparse_decode_mem_map(ms->section_mem_map,
627                                                 __section_nr(ms));
628                 ms->section_mem_map = 0;
629                 ms->pageblock_flags = NULL;
630         }
631
632         free_section_usemap(memmap, usemap);
633 }
634 #endif