]> Pileus Git - ~andy/linux/blob - mm/memblock.c
270b005ca9640f9107664424c4d00035dd2d00f5
[~andy/linux] / mm / memblock.c
1 /*
2  * Procedures for maintaining information about logical memory blocks.
3  *
4  * Peter Bergner, IBM Corp.     June 2001.
5  * Copyright (C) 2001 Peter Bergner.
6  *
7  *      This program is free software; you can redistribute it and/or
8  *      modify it under the terms of the GNU General Public License
9  *      as published by the Free Software Foundation; either version
10  *      2 of the License, or (at your option) any later version.
11  */
12
13 #include <linux/kernel.h>
14 #include <linux/slab.h>
15 #include <linux/init.h>
16 #include <linux/bitops.h>
17 #include <linux/poison.h>
18 #include <linux/pfn.h>
19 #include <linux/debugfs.h>
20 #include <linux/seq_file.h>
21 #include <linux/memblock.h>
22
23 #include <asm-generic/sections.h>
24
25 static struct memblock_region memblock_memory_init_regions[INIT_MEMBLOCK_REGIONS] __initdata_memblock;
26 static struct memblock_region memblock_reserved_init_regions[INIT_MEMBLOCK_REGIONS] __initdata_memblock;
27
28 struct memblock memblock __initdata_memblock = {
29         .memory.regions         = memblock_memory_init_regions,
30         .memory.cnt             = 1,    /* empty dummy entry */
31         .memory.max             = INIT_MEMBLOCK_REGIONS,
32
33         .reserved.regions       = memblock_reserved_init_regions,
34         .reserved.cnt           = 1,    /* empty dummy entry */
35         .reserved.max           = INIT_MEMBLOCK_REGIONS,
36
37         .bottom_up              = false,
38         .current_limit          = MEMBLOCK_ALLOC_ANYWHERE,
39 };
40
41 int memblock_debug __initdata_memblock;
42 static int memblock_can_resize __initdata_memblock;
43 static int memblock_memory_in_slab __initdata_memblock = 0;
44 static int memblock_reserved_in_slab __initdata_memblock = 0;
45
46 /* inline so we don't get a warning when pr_debug is compiled out */
47 static __init_memblock const char *
48 memblock_type_name(struct memblock_type *type)
49 {
50         if (type == &memblock.memory)
51                 return "memory";
52         else if (type == &memblock.reserved)
53                 return "reserved";
54         else
55                 return "unknown";
56 }
57
58 /* adjust *@size so that (@base + *@size) doesn't overflow, return new size */
59 static inline phys_addr_t memblock_cap_size(phys_addr_t base, phys_addr_t *size)
60 {
61         return *size = min(*size, (phys_addr_t)ULLONG_MAX - base);
62 }
63
64 /*
65  * Address comparison utilities
66  */
67 static unsigned long __init_memblock memblock_addrs_overlap(phys_addr_t base1, phys_addr_t size1,
68                                        phys_addr_t base2, phys_addr_t size2)
69 {
70         return ((base1 < (base2 + size2)) && (base2 < (base1 + size1)));
71 }
72
73 static long __init_memblock memblock_overlaps_region(struct memblock_type *type,
74                                         phys_addr_t base, phys_addr_t size)
75 {
76         unsigned long i;
77
78         for (i = 0; i < type->cnt; i++) {
79                 phys_addr_t rgnbase = type->regions[i].base;
80                 phys_addr_t rgnsize = type->regions[i].size;
81                 if (memblock_addrs_overlap(base, size, rgnbase, rgnsize))
82                         break;
83         }
84
85         return (i < type->cnt) ? i : -1;
86 }
87
88 /*
89  * __memblock_find_range_bottom_up - find free area utility in bottom-up
90  * @start: start of candidate range
91  * @end: end of candidate range, can be %MEMBLOCK_ALLOC_{ANYWHERE|ACCESSIBLE}
92  * @size: size of free area to find
93  * @align: alignment of free area to find
94  * @nid: nid of the free area to find, %MAX_NUMNODES for any node
95  *
96  * Utility called from memblock_find_in_range_node(), find free area bottom-up.
97  *
98  * RETURNS:
99  * Found address on success, 0 on failure.
100  */
101 static phys_addr_t __init_memblock
102 __memblock_find_range_bottom_up(phys_addr_t start, phys_addr_t end,
103                                 phys_addr_t size, phys_addr_t align, int nid)
104 {
105         phys_addr_t this_start, this_end, cand;
106         u64 i;
107
108         for_each_free_mem_range(i, nid, &this_start, &this_end, NULL) {
109                 this_start = clamp(this_start, start, end);
110                 this_end = clamp(this_end, start, end);
111
112                 cand = round_up(this_start, align);
113                 if (cand < this_end && this_end - cand >= size)
114                         return cand;
115         }
116
117         return 0;
118 }
119
120 /**
121  * __memblock_find_range_top_down - find free area utility, in top-down
122  * @start: start of candidate range
123  * @end: end of candidate range, can be %MEMBLOCK_ALLOC_{ANYWHERE|ACCESSIBLE}
124  * @size: size of free area to find
125  * @align: alignment of free area to find
126  * @nid: nid of the free area to find, %MAX_NUMNODES for any node
127  *
128  * Utility called from memblock_find_in_range_node(), find free area top-down.
129  *
130  * RETURNS:
131  * Found address on success, 0 on failure.
132  */
133 static phys_addr_t __init_memblock
134 __memblock_find_range_top_down(phys_addr_t start, phys_addr_t end,
135                                phys_addr_t size, phys_addr_t align, int nid)
136 {
137         phys_addr_t this_start, this_end, cand;
138         u64 i;
139
140         for_each_free_mem_range_reverse(i, nid, &this_start, &this_end, NULL) {
141                 this_start = clamp(this_start, start, end);
142                 this_end = clamp(this_end, start, end);
143
144                 if (this_end < size)
145                         continue;
146
147                 cand = round_down(this_end - size, align);
148                 if (cand >= this_start)
149                         return cand;
150         }
151
152         return 0;
153 }
154
155 /**
156  * memblock_find_in_range_node - find free area in given range and node
157  * @start: start of candidate range
158  * @end: end of candidate range, can be %MEMBLOCK_ALLOC_{ANYWHERE|ACCESSIBLE}
159  * @size: size of free area to find
160  * @align: alignment of free area to find
161  * @nid: nid of the free area to find, %MAX_NUMNODES for any node
162  *
163  * Find @size free area aligned to @align in the specified range and node.
164  *
165  * When allocation direction is bottom-up, the @start should be greater
166  * than the end of the kernel image. Otherwise, it will be trimmed. The
167  * reason is that we want the bottom-up allocation just near the kernel
168  * image so it is highly likely that the allocated memory and the kernel
169  * will reside in the same node.
170  *
171  * If bottom-up allocation failed, will try to allocate memory top-down.
172  *
173  * RETURNS:
174  * Found address on success, 0 on failure.
175  */
176 phys_addr_t __init_memblock memblock_find_in_range_node(phys_addr_t start,
177                                         phys_addr_t end, phys_addr_t size,
178                                         phys_addr_t align, int nid)
179 {
180         int ret;
181         phys_addr_t kernel_end;
182
183         /* pump up @end */
184         if (end == MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE)
185                 end = memblock.current_limit;
186
187         /* avoid allocating the first page */
188         start = max_t(phys_addr_t, start, PAGE_SIZE);
189         end = max(start, end);
190         kernel_end = __pa_symbol(_end);
191
192         /*
193          * try bottom-up allocation only when bottom-up mode
194          * is set and @end is above the kernel image.
195          */
196         if (memblock_bottom_up() && end > kernel_end) {
197                 phys_addr_t bottom_up_start;
198
199                 /* make sure we will allocate above the kernel */
200                 bottom_up_start = max(start, kernel_end);
201
202                 /* ok, try bottom-up allocation first */
203                 ret = __memblock_find_range_bottom_up(bottom_up_start, end,
204                                                       size, align, nid);
205                 if (ret)
206                         return ret;
207
208                 /*
209                  * we always limit bottom-up allocation above the kernel,
210                  * but top-down allocation doesn't have the limit, so
211                  * retrying top-down allocation may succeed when bottom-up
212                  * allocation failed.
213                  *
214                  * bottom-up allocation is expected to be fail very rarely,
215                  * so we use WARN_ONCE() here to see the stack trace if
216                  * fail happens.
217                  */
218                 WARN_ONCE(1, "memblock: bottom-up allocation failed, "
219                              "memory hotunplug may be affected\n");
220         }
221
222         return __memblock_find_range_top_down(start, end, size, align, nid);
223 }
224
225 /**
226  * memblock_find_in_range - find free area in given range
227  * @start: start of candidate range
228  * @end: end of candidate range, can be %MEMBLOCK_ALLOC_{ANYWHERE|ACCESSIBLE}
229  * @size: size of free area to find
230  * @align: alignment of free area to find
231  *
232  * Find @size free area aligned to @align in the specified range.
233  *
234  * RETURNS:
235  * Found address on success, 0 on failure.
236  */
237 phys_addr_t __init_memblock memblock_find_in_range(phys_addr_t start,
238                                         phys_addr_t end, phys_addr_t size,
239                                         phys_addr_t align)
240 {
241         return memblock_find_in_range_node(start, end, size, align,
242                                            MAX_NUMNODES);
243 }
244
245 static void __init_memblock memblock_remove_region(struct memblock_type *type, unsigned long r)
246 {
247         type->total_size -= type->regions[r].size;
248         memmove(&type->regions[r], &type->regions[r + 1],
249                 (type->cnt - (r + 1)) * sizeof(type->regions[r]));
250         type->cnt--;
251
252         /* Special case for empty arrays */
253         if (type->cnt == 0) {
254                 WARN_ON(type->total_size != 0);
255                 type->cnt = 1;
256                 type->regions[0].base = 0;
257                 type->regions[0].size = 0;
258                 type->regions[0].flags = 0;
259                 memblock_set_region_node(&type->regions[0], MAX_NUMNODES);
260         }
261 }
262
263 phys_addr_t __init_memblock get_allocated_memblock_reserved_regions_info(
264                                         phys_addr_t *addr)
265 {
266         if (memblock.reserved.regions == memblock_reserved_init_regions)
267                 return 0;
268
269         *addr = __pa(memblock.reserved.regions);
270
271         return PAGE_ALIGN(sizeof(struct memblock_region) *
272                           memblock.reserved.max);
273 }
274
275 /**
276  * memblock_double_array - double the size of the memblock regions array
277  * @type: memblock type of the regions array being doubled
278  * @new_area_start: starting address of memory range to avoid overlap with
279  * @new_area_size: size of memory range to avoid overlap with
280  *
281  * Double the size of the @type regions array. If memblock is being used to
282  * allocate memory for a new reserved regions array and there is a previously
283  * allocated memory range [@new_area_start,@new_area_start+@new_area_size]
284  * waiting to be reserved, ensure the memory used by the new array does
285  * not overlap.
286  *
287  * RETURNS:
288  * 0 on success, -1 on failure.
289  */
290 static int __init_memblock memblock_double_array(struct memblock_type *type,
291                                                 phys_addr_t new_area_start,
292                                                 phys_addr_t new_area_size)
293 {
294         struct memblock_region *new_array, *old_array;
295         phys_addr_t old_alloc_size, new_alloc_size;
296         phys_addr_t old_size, new_size, addr;
297         int use_slab = slab_is_available();
298         int *in_slab;
299
300         /* We don't allow resizing until we know about the reserved regions
301          * of memory that aren't suitable for allocation
302          */
303         if (!memblock_can_resize)
304                 return -1;
305
306         /* Calculate new doubled size */
307         old_size = type->max * sizeof(struct memblock_region);
308         new_size = old_size << 1;
309         /*
310          * We need to allocated new one align to PAGE_SIZE,
311          *   so we can free them completely later.
312          */
313         old_alloc_size = PAGE_ALIGN(old_size);
314         new_alloc_size = PAGE_ALIGN(new_size);
315
316         /* Retrieve the slab flag */
317         if (type == &memblock.memory)
318                 in_slab = &memblock_memory_in_slab;
319         else
320                 in_slab = &memblock_reserved_in_slab;
321
322         /* Try to find some space for it.
323          *
324          * WARNING: We assume that either slab_is_available() and we use it or
325          * we use MEMBLOCK for allocations. That means that this is unsafe to
326          * use when bootmem is currently active (unless bootmem itself is
327          * implemented on top of MEMBLOCK which isn't the case yet)
328          *
329          * This should however not be an issue for now, as we currently only
330          * call into MEMBLOCK while it's still active, or much later when slab
331          * is active for memory hotplug operations
332          */
333         if (use_slab) {
334                 new_array = kmalloc(new_size, GFP_KERNEL);
335                 addr = new_array ? __pa(new_array) : 0;
336         } else {
337                 /* only exclude range when trying to double reserved.regions */
338                 if (type != &memblock.reserved)
339                         new_area_start = new_area_size = 0;
340
341                 addr = memblock_find_in_range(new_area_start + new_area_size,
342                                                 memblock.current_limit,
343                                                 new_alloc_size, PAGE_SIZE);
344                 if (!addr && new_area_size)
345                         addr = memblock_find_in_range(0,
346                                 min(new_area_start, memblock.current_limit),
347                                 new_alloc_size, PAGE_SIZE);
348
349                 new_array = addr ? __va(addr) : NULL;
350         }
351         if (!addr) {
352                 pr_err("memblock: Failed to double %s array from %ld to %ld entries !\n",
353                        memblock_type_name(type), type->max, type->max * 2);
354                 return -1;
355         }
356
357         memblock_dbg("memblock: %s is doubled to %ld at [%#010llx-%#010llx]",
358                         memblock_type_name(type), type->max * 2, (u64)addr,
359                         (u64)addr + new_size - 1);
360
361         /*
362          * Found space, we now need to move the array over before we add the
363          * reserved region since it may be our reserved array itself that is
364          * full.
365          */
366         memcpy(new_array, type->regions, old_size);
367         memset(new_array + type->max, 0, old_size);
368         old_array = type->regions;
369         type->regions = new_array;
370         type->max <<= 1;
371
372         /* Free old array. We needn't free it if the array is the static one */
373         if (*in_slab)
374                 kfree(old_array);
375         else if (old_array != memblock_memory_init_regions &&
376                  old_array != memblock_reserved_init_regions)
377                 memblock_free(__pa(old_array), old_alloc_size);
378
379         /*
380          * Reserve the new array if that comes from the memblock.  Otherwise, we
381          * needn't do it
382          */
383         if (!use_slab)
384                 BUG_ON(memblock_reserve(addr, new_alloc_size));
385
386         /* Update slab flag */
387         *in_slab = use_slab;
388
389         return 0;
390 }
391
392 /**
393  * memblock_merge_regions - merge neighboring compatible regions
394  * @type: memblock type to scan
395  *
396  * Scan @type and merge neighboring compatible regions.
397  */
398 static void __init_memblock memblock_merge_regions(struct memblock_type *type)
399 {
400         int i = 0;
401
402         /* cnt never goes below 1 */
403         while (i < type->cnt - 1) {
404                 struct memblock_region *this = &type->regions[i];
405                 struct memblock_region *next = &type->regions[i + 1];
406
407                 if (this->base + this->size != next->base ||
408                     memblock_get_region_node(this) !=
409                     memblock_get_region_node(next) ||
410                     this->flags != next->flags) {
411                         BUG_ON(this->base + this->size > next->base);
412                         i++;
413                         continue;
414                 }
415
416                 this->size += next->size;
417                 /* move forward from next + 1, index of which is i + 2 */
418                 memmove(next, next + 1, (type->cnt - (i + 2)) * sizeof(*next));
419                 type->cnt--;
420         }
421 }
422
423 /**
424  * memblock_insert_region - insert new memblock region
425  * @type:       memblock type to insert into
426  * @idx:        index for the insertion point
427  * @base:       base address of the new region
428  * @size:       size of the new region
429  * @nid:        node id of the new region
430  * @flags:      flags of the new region
431  *
432  * Insert new memblock region [@base,@base+@size) into @type at @idx.
433  * @type must already have extra room to accomodate the new region.
434  */
435 static void __init_memblock memblock_insert_region(struct memblock_type *type,
436                                                    int idx, phys_addr_t base,
437                                                    phys_addr_t size,
438                                                    int nid, unsigned long flags)
439 {
440         struct memblock_region *rgn = &type->regions[idx];
441
442         BUG_ON(type->cnt >= type->max);
443         memmove(rgn + 1, rgn, (type->cnt - idx) * sizeof(*rgn));
444         rgn->base = base;
445         rgn->size = size;
446         rgn->flags = flags;
447         memblock_set_region_node(rgn, nid);
448         type->cnt++;
449         type->total_size += size;
450 }
451
452 /**
453  * memblock_add_region - add new memblock region
454  * @type: memblock type to add new region into
455  * @base: base address of the new region
456  * @size: size of the new region
457  * @nid: nid of the new region
458  * @flags: flags of the new region
459  *
460  * Add new memblock region [@base,@base+@size) into @type.  The new region
461  * is allowed to overlap with existing ones - overlaps don't affect already
462  * existing regions.  @type is guaranteed to be minimal (all neighbouring
463  * compatible regions are merged) after the addition.
464  *
465  * RETURNS:
466  * 0 on success, -errno on failure.
467  */
468 static int __init_memblock memblock_add_region(struct memblock_type *type,
469                                 phys_addr_t base, phys_addr_t size,
470                                 int nid, unsigned long flags)
471 {
472         bool insert = false;
473         phys_addr_t obase = base;
474         phys_addr_t end = base + memblock_cap_size(base, &size);
475         int i, nr_new;
476
477         if (!size)
478                 return 0;
479
480         /* special case for empty array */
481         if (type->regions[0].size == 0) {
482                 WARN_ON(type->cnt != 1 || type->total_size);
483                 type->regions[0].base = base;
484                 type->regions[0].size = size;
485                 type->regions[0].flags = flags;
486                 memblock_set_region_node(&type->regions[0], nid);
487                 type->total_size = size;
488                 return 0;
489         }
490 repeat:
491         /*
492          * The following is executed twice.  Once with %false @insert and
493          * then with %true.  The first counts the number of regions needed
494          * to accomodate the new area.  The second actually inserts them.
495          */
496         base = obase;
497         nr_new = 0;
498
499         for (i = 0; i < type->cnt; i++) {
500                 struct memblock_region *rgn = &type->regions[i];
501                 phys_addr_t rbase = rgn->base;
502                 phys_addr_t rend = rbase + rgn->size;
503
504                 if (rbase >= end)
505                         break;
506                 if (rend <= base)
507                         continue;
508                 /*
509                  * @rgn overlaps.  If it separates the lower part of new
510                  * area, insert that portion.
511                  */
512                 if (rbase > base) {
513                         nr_new++;
514                         if (insert)
515                                 memblock_insert_region(type, i++, base,
516                                                        rbase - base, nid,
517                                                        flags);
518                 }
519                 /* area below @rend is dealt with, forget about it */
520                 base = min(rend, end);
521         }
522
523         /* insert the remaining portion */
524         if (base < end) {
525                 nr_new++;
526                 if (insert)
527                         memblock_insert_region(type, i, base, end - base,
528                                                nid, flags);
529         }
530
531         /*
532          * If this was the first round, resize array and repeat for actual
533          * insertions; otherwise, merge and return.
534          */
535         if (!insert) {
536                 while (type->cnt + nr_new > type->max)
537                         if (memblock_double_array(type, obase, size) < 0)
538                                 return -ENOMEM;
539                 insert = true;
540                 goto repeat;
541         } else {
542                 memblock_merge_regions(type);
543                 return 0;
544         }
545 }
546
547 int __init_memblock memblock_add_node(phys_addr_t base, phys_addr_t size,
548                                        int nid)
549 {
550         return memblock_add_region(&memblock.memory, base, size, nid, 0);
551 }
552
553 int __init_memblock memblock_add(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
554 {
555         return memblock_add_region(&memblock.memory, base, size,
556                                    MAX_NUMNODES, 0);
557 }
558
559 /**
560  * memblock_isolate_range - isolate given range into disjoint memblocks
561  * @type: memblock type to isolate range for
562  * @base: base of range to isolate
563  * @size: size of range to isolate
564  * @start_rgn: out parameter for the start of isolated region
565  * @end_rgn: out parameter for the end of isolated region
566  *
567  * Walk @type and ensure that regions don't cross the boundaries defined by
568  * [@base,@base+@size).  Crossing regions are split at the boundaries,
569  * which may create at most two more regions.  The index of the first
570  * region inside the range is returned in *@start_rgn and end in *@end_rgn.
571  *
572  * RETURNS:
573  * 0 on success, -errno on failure.
574  */
575 static int __init_memblock memblock_isolate_range(struct memblock_type *type,
576                                         phys_addr_t base, phys_addr_t size,
577                                         int *start_rgn, int *end_rgn)
578 {
579         phys_addr_t end = base + memblock_cap_size(base, &size);
580         int i;
581
582         *start_rgn = *end_rgn = 0;
583
584         if (!size)
585                 return 0;
586
587         /* we'll create at most two more regions */
588         while (type->cnt + 2 > type->max)
589                 if (memblock_double_array(type, base, size) < 0)
590                         return -ENOMEM;
591
592         for (i = 0; i < type->cnt; i++) {
593                 struct memblock_region *rgn = &type->regions[i];
594                 phys_addr_t rbase = rgn->base;
595                 phys_addr_t rend = rbase + rgn->size;
596
597                 if (rbase >= end)
598                         break;
599                 if (rend <= base)
600                         continue;
601
602                 if (rbase < base) {
603                         /*
604                          * @rgn intersects from below.  Split and continue
605                          * to process the next region - the new top half.
606                          */
607                         rgn->base = base;
608                         rgn->size -= base - rbase;
609                         type->total_size -= base - rbase;
610                         memblock_insert_region(type, i, rbase, base - rbase,
611                                                memblock_get_region_node(rgn),
612                                                rgn->flags);
613                 } else if (rend > end) {
614                         /*
615                          * @rgn intersects from above.  Split and redo the
616                          * current region - the new bottom half.
617                          */
618                         rgn->base = end;
619                         rgn->size -= end - rbase;
620                         type->total_size -= end - rbase;
621                         memblock_insert_region(type, i--, rbase, end - rbase,
622                                                memblock_get_region_node(rgn),
623                                                rgn->flags);
624                 } else {
625                         /* @rgn is fully contained, record it */
626                         if (!*end_rgn)
627                                 *start_rgn = i;
628                         *end_rgn = i + 1;
629                 }
630         }
631
632         return 0;
633 }
634
635 static int __init_memblock __memblock_remove(struct memblock_type *type,
636                                              phys_addr_t base, phys_addr_t size)
637 {
638         int start_rgn, end_rgn;
639         int i, ret;
640
641         ret = memblock_isolate_range(type, base, size, &start_rgn, &end_rgn);
642         if (ret)
643                 return ret;
644
645         for (i = end_rgn - 1; i >= start_rgn; i--)
646                 memblock_remove_region(type, i);
647         return 0;
648 }
649
650 int __init_memblock memblock_remove(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
651 {
652         return __memblock_remove(&memblock.memory, base, size);
653 }
654
655 int __init_memblock memblock_free(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
656 {
657         memblock_dbg("   memblock_free: [%#016llx-%#016llx] %pF\n",
658                      (unsigned long long)base,
659                      (unsigned long long)base + size - 1,
660                      (void *)_RET_IP_);
661
662         return __memblock_remove(&memblock.reserved, base, size);
663 }
664
665 static int __init_memblock memblock_reserve_region(phys_addr_t base,
666                                                    phys_addr_t size,
667                                                    int nid,
668                                                    unsigned long flags)
669 {
670         struct memblock_type *_rgn = &memblock.reserved;
671
672         memblock_dbg("memblock_reserve: [%#016llx-%#016llx] flags %#02lx %pF\n",
673                      (unsigned long long)base,
674                      (unsigned long long)base + size - 1,
675                      flags, (void *)_RET_IP_);
676
677         return memblock_add_region(_rgn, base, size, nid, flags);
678 }
679
680 int __init_memblock memblock_reserve(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
681 {
682         return memblock_reserve_region(base, size, MAX_NUMNODES, 0);
683 }
684
685 /**
686  * __next_free_mem_range - next function for for_each_free_mem_range()
687  * @idx: pointer to u64 loop variable
688  * @nid: node selector, %MAX_NUMNODES for all nodes
689  * @out_start: ptr to phys_addr_t for start address of the range, can be %NULL
690  * @out_end: ptr to phys_addr_t for end address of the range, can be %NULL
691  * @out_nid: ptr to int for nid of the range, can be %NULL
692  *
693  * Find the first free area from *@idx which matches @nid, fill the out
694  * parameters, and update *@idx for the next iteration.  The lower 32bit of
695  * *@idx contains index into memory region and the upper 32bit indexes the
696  * areas before each reserved region.  For example, if reserved regions
697  * look like the following,
698  *
699  *      0:[0-16), 1:[32-48), 2:[128-130)
700  *
701  * The upper 32bit indexes the following regions.
702  *
703  *      0:[0-0), 1:[16-32), 2:[48-128), 3:[130-MAX)
704  *
705  * As both region arrays are sorted, the function advances the two indices
706  * in lockstep and returns each intersection.
707  */
708 void __init_memblock __next_free_mem_range(u64 *idx, int nid,
709                                            phys_addr_t *out_start,
710                                            phys_addr_t *out_end, int *out_nid)
711 {
712         struct memblock_type *mem = &memblock.memory;
713         struct memblock_type *rsv = &memblock.reserved;
714         int mi = *idx & 0xffffffff;
715         int ri = *idx >> 32;
716
717         for ( ; mi < mem->cnt; mi++) {
718                 struct memblock_region *m = &mem->regions[mi];
719                 phys_addr_t m_start = m->base;
720                 phys_addr_t m_end = m->base + m->size;
721
722                 /* only memory regions are associated with nodes, check it */
723                 if (nid != MAX_NUMNODES && nid != memblock_get_region_node(m))
724                         continue;
725
726                 /* scan areas before each reservation for intersection */
727                 for ( ; ri < rsv->cnt + 1; ri++) {
728                         struct memblock_region *r = &rsv->regions[ri];
729                         phys_addr_t r_start = ri ? r[-1].base + r[-1].size : 0;
730                         phys_addr_t r_end = ri < rsv->cnt ? r->base : ULLONG_MAX;
731
732                         /* if ri advanced past mi, break out to advance mi */
733                         if (r_start >= m_end)
734                                 break;
735                         /* if the two regions intersect, we're done */
736                         if (m_start < r_end) {
737                                 if (out_start)
738                                         *out_start = max(m_start, r_start);
739                                 if (out_end)
740                                         *out_end = min(m_end, r_end);
741                                 if (out_nid)
742                                         *out_nid = memblock_get_region_node(m);
743                                 /*
744                                  * The region which ends first is advanced
745                                  * for the next iteration.
746                                  */
747                                 if (m_end <= r_end)
748                                         mi++;
749                                 else
750                                         ri++;
751                                 *idx = (u32)mi | (u64)ri << 32;
752                                 return;
753                         }
754                 }
755         }
756
757         /* signal end of iteration */
758         *idx = ULLONG_MAX;
759 }
760
761 /**
762  * __next_free_mem_range_rev - next function for for_each_free_mem_range_reverse()
763  * @idx: pointer to u64 loop variable
764  * @nid: nid: node selector, %MAX_NUMNODES for all nodes
765  * @out_start: ptr to phys_addr_t for start address of the range, can be %NULL
766  * @out_end: ptr to phys_addr_t for end address of the range, can be %NULL
767  * @out_nid: ptr to int for nid of the range, can be %NULL
768  *
769  * Reverse of __next_free_mem_range().
770  */
771 void __init_memblock __next_free_mem_range_rev(u64 *idx, int nid,
772                                            phys_addr_t *out_start,
773                                            phys_addr_t *out_end, int *out_nid)
774 {
775         struct memblock_type *mem = &memblock.memory;
776         struct memblock_type *rsv = &memblock.reserved;
777         int mi = *idx & 0xffffffff;
778         int ri = *idx >> 32;
779
780         if (*idx == (u64)ULLONG_MAX) {
781                 mi = mem->cnt - 1;
782                 ri = rsv->cnt;
783         }
784
785         for ( ; mi >= 0; mi--) {
786                 struct memblock_region *m = &mem->regions[mi];
787                 phys_addr_t m_start = m->base;
788                 phys_addr_t m_end = m->base + m->size;
789
790                 /* only memory regions are associated with nodes, check it */
791                 if (nid != MAX_NUMNODES && nid != memblock_get_region_node(m))
792                         continue;
793
794                 /* scan areas before each reservation for intersection */
795                 for ( ; ri >= 0; ri--) {
796                         struct memblock_region *r = &rsv->regions[ri];
797                         phys_addr_t r_start = ri ? r[-1].base + r[-1].size : 0;
798                         phys_addr_t r_end = ri < rsv->cnt ? r->base : ULLONG_MAX;
799
800                         /* if ri advanced past mi, break out to advance mi */
801                         if (r_end <= m_start)
802                                 break;
803                         /* if the two regions intersect, we're done */
804                         if (m_end > r_start) {
805                                 if (out_start)
806                                         *out_start = max(m_start, r_start);
807                                 if (out_end)
808                                         *out_end = min(m_end, r_end);
809                                 if (out_nid)
810                                         *out_nid = memblock_get_region_node(m);
811
812                                 if (m_start >= r_start)
813                                         mi--;
814                                 else
815                                         ri--;
816                                 *idx = (u32)mi | (u64)ri << 32;
817                                 return;
818                         }
819                 }
820         }
821
822         *idx = ULLONG_MAX;
823 }
824
825 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
826 /*
827  * Common iterator interface used to define for_each_mem_range().
828  */
829 void __init_memblock __next_mem_pfn_range(int *idx, int nid,
830                                 unsigned long *out_start_pfn,
831                                 unsigned long *out_end_pfn, int *out_nid)
832 {
833         struct memblock_type *type = &memblock.memory;
834         struct memblock_region *r;
835
836         while (++*idx < type->cnt) {
837                 r = &type->regions[*idx];
838
839                 if (PFN_UP(r->base) >= PFN_DOWN(r->base + r->size))
840                         continue;
841                 if (nid == MAX_NUMNODES || nid == r->nid)
842                         break;
843         }
844         if (*idx >= type->cnt) {
845                 *idx = -1;
846                 return;
847         }
848
849         if (out_start_pfn)
850                 *out_start_pfn = PFN_UP(r->base);
851         if (out_end_pfn)
852                 *out_end_pfn = PFN_DOWN(r->base + r->size);
853         if (out_nid)
854                 *out_nid = r->nid;
855 }
856
857 /**
858  * memblock_set_node - set node ID on memblock regions
859  * @base: base of area to set node ID for
860  * @size: size of area to set node ID for
861  * @nid: node ID to set
862  *
863  * Set the nid of memblock memory regions in [@base,@base+@size) to @nid.
864  * Regions which cross the area boundaries are split as necessary.
865  *
866  * RETURNS:
867  * 0 on success, -errno on failure.
868  */
869 int __init_memblock memblock_set_node(phys_addr_t base, phys_addr_t size,
870                                       int nid)
871 {
872         struct memblock_type *type = &memblock.memory;
873         int start_rgn, end_rgn;
874         int i, ret;
875
876         ret = memblock_isolate_range(type, base, size, &start_rgn, &end_rgn);
877         if (ret)
878                 return ret;
879
880         for (i = start_rgn; i < end_rgn; i++)
881                 memblock_set_region_node(&type->regions[i], nid);
882
883         memblock_merge_regions(type);
884         return 0;
885 }
886 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
887
888 static phys_addr_t __init memblock_alloc_base_nid(phys_addr_t size,
889                                         phys_addr_t align, phys_addr_t max_addr,
890                                         int nid)
891 {
892         phys_addr_t found;
893
894         if (WARN_ON(!align))
895                 align = __alignof__(long long);
896
897         /* align @size to avoid excessive fragmentation on reserved array */
898         size = round_up(size, align);
899
900         found = memblock_find_in_range_node(0, max_addr, size, align, nid);
901         if (found && !memblock_reserve(found, size))
902                 return found;
903
904         return 0;
905 }
906
907 phys_addr_t __init memblock_alloc_nid(phys_addr_t size, phys_addr_t align, int nid)
908 {
909         return memblock_alloc_base_nid(size, align, MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE, nid);
910 }
911
912 phys_addr_t __init __memblock_alloc_base(phys_addr_t size, phys_addr_t align, phys_addr_t max_addr)
913 {
914         return memblock_alloc_base_nid(size, align, max_addr, MAX_NUMNODES);
915 }
916
917 phys_addr_t __init memblock_alloc_base(phys_addr_t size, phys_addr_t align, phys_addr_t max_addr)
918 {
919         phys_addr_t alloc;
920
921         alloc = __memblock_alloc_base(size, align, max_addr);
922
923         if (alloc == 0)
924                 panic("ERROR: Failed to allocate 0x%llx bytes below 0x%llx.\n",
925                       (unsigned long long) size, (unsigned long long) max_addr);
926
927         return alloc;
928 }
929
930 phys_addr_t __init memblock_alloc(phys_addr_t size, phys_addr_t align)
931 {
932         return memblock_alloc_base(size, align, MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE);
933 }
934
935 phys_addr_t __init memblock_alloc_try_nid(phys_addr_t size, phys_addr_t align, int nid)
936 {
937         phys_addr_t res = memblock_alloc_nid(size, align, nid);
938
939         if (res)
940                 return res;
941         return memblock_alloc_base(size, align, MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE);
942 }
943
944
945 /*
946  * Remaining API functions
947  */
948
949 phys_addr_t __init memblock_phys_mem_size(void)
950 {
951         return memblock.memory.total_size;
952 }
953
954 phys_addr_t __init memblock_mem_size(unsigned long limit_pfn)
955 {
956         unsigned long pages = 0;
957         struct memblock_region *r;
958         unsigned long start_pfn, end_pfn;
959
960         for_each_memblock(memory, r) {
961                 start_pfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
962                 end_pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
963                 start_pfn = min_t(unsigned long, start_pfn, limit_pfn);
964                 end_pfn = min_t(unsigned long, end_pfn, limit_pfn);
965                 pages += end_pfn - start_pfn;
966         }
967
968         return (phys_addr_t)pages << PAGE_SHIFT;
969 }
970
971 /* lowest address */
972 phys_addr_t __init_memblock memblock_start_of_DRAM(void)
973 {
974         return memblock.memory.regions[0].base;
975 }
976
977 phys_addr_t __init_memblock memblock_end_of_DRAM(void)
978 {
979         int idx = memblock.memory.cnt - 1;
980
981         return (memblock.memory.regions[idx].base + memblock.memory.regions[idx].size);
982 }
983
984 void __init memblock_enforce_memory_limit(phys_addr_t limit)
985 {
986         unsigned long i;
987         phys_addr_t max_addr = (phys_addr_t)ULLONG_MAX;
988
989         if (!limit)
990                 return;
991
992         /* find out max address */
993         for (i = 0; i < memblock.memory.cnt; i++) {
994                 struct memblock_region *r = &memblock.memory.regions[i];
995
996                 if (limit <= r->size) {
997                         max_addr = r->base + limit;
998                         break;
999                 }
1000                 limit -= r->size;
1001         }
1002
1003         /* truncate both memory and reserved regions */
1004         __memblock_remove(&memblock.memory, max_addr, (phys_addr_t)ULLONG_MAX);
1005         __memblock_remove(&memblock.reserved, max_addr, (phys_addr_t)ULLONG_MAX);
1006 }
1007
1008 static int __init_memblock memblock_search(struct memblock_type *type, phys_addr_t addr)
1009 {
1010         unsigned int left = 0, right = type->cnt;
1011
1012         do {
1013                 unsigned int mid = (right + left) / 2;
1014
1015                 if (addr < type->regions[mid].base)
1016                         right = mid;
1017                 else if (addr >= (type->regions[mid].base +
1018                                   type->regions[mid].size))
1019                         left = mid + 1;
1020                 else
1021                         return mid;
1022         } while (left < right);
1023         return -1;
1024 }
1025
1026 int __init memblock_is_reserved(phys_addr_t addr)
1027 {
1028         return memblock_search(&memblock.reserved, addr) != -1;
1029 }
1030
1031 int __init_memblock memblock_is_memory(phys_addr_t addr)
1032 {
1033         return memblock_search(&memblock.memory, addr) != -1;
1034 }
1035
1036 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
1037 int __init_memblock memblock_search_pfn_nid(unsigned long pfn,
1038                          unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
1039 {
1040         struct memblock_type *type = &memblock.memory;
1041         int mid = memblock_search(type, (phys_addr_t)pfn << PAGE_SHIFT);
1042
1043         if (mid == -1)
1044                 return -1;
1045
1046         *start_pfn = type->regions[mid].base >> PAGE_SHIFT;
1047         *end_pfn = (type->regions[mid].base + type->regions[mid].size)
1048                         >> PAGE_SHIFT;
1049
1050         return type->regions[mid].nid;
1051 }
1052 #endif
1053
1054 /**
1055  * memblock_is_region_memory - check if a region is a subset of memory
1056  * @base: base of region to check
1057  * @size: size of region to check
1058  *
1059  * Check if the region [@base, @base+@size) is a subset of a memory block.
1060  *
1061  * RETURNS:
1062  * 0 if false, non-zero if true
1063  */
1064 int __init_memblock memblock_is_region_memory(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
1065 {
1066         int idx = memblock_search(&memblock.memory, base);
1067         phys_addr_t end = base + memblock_cap_size(base, &size);
1068
1069         if (idx == -1)
1070                 return 0;
1071         return memblock.memory.regions[idx].base <= base &&
1072                 (memblock.memory.regions[idx].base +
1073                  memblock.memory.regions[idx].size) >= end;
1074 }
1075
1076 /**
1077  * memblock_is_region_reserved - check if a region intersects reserved memory
1078  * @base: base of region to check
1079  * @size: size of region to check
1080  *
1081  * Check if the region [@base, @base+@size) intersects a reserved memory block.
1082  *
1083  * RETURNS:
1084  * 0 if false, non-zero if true
1085  */
1086 int __init_memblock memblock_is_region_reserved(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
1087 {
1088         memblock_cap_size(base, &size);
1089         return memblock_overlaps_region(&memblock.reserved, base, size) >= 0;
1090 }
1091
1092 void __init_memblock memblock_trim_memory(phys_addr_t align)
1093 {
1094         int i;
1095         phys_addr_t start, end, orig_start, orig_end;
1096         struct memblock_type *mem = &memblock.memory;
1097
1098         for (i = 0; i < mem->cnt; i++) {
1099                 orig_start = mem->regions[i].base;
1100                 orig_end = mem->regions[i].base + mem->regions[i].size;
1101                 start = round_up(orig_start, align);
1102                 end = round_down(orig_end, align);
1103
1104                 if (start == orig_start && end == orig_end)
1105                         continue;
1106
1107                 if (start < end) {
1108                         mem->regions[i].base = start;
1109                         mem->regions[i].size = end - start;
1110                 } else {
1111                         memblock_remove_region(mem, i);
1112                         i--;
1113                 }
1114         }
1115 }
1116
1117 void __init_memblock memblock_set_current_limit(phys_addr_t limit)
1118 {
1119         memblock.current_limit = limit;
1120 }
1121
1122 static void __init_memblock memblock_dump(struct memblock_type *type, char *name)
1123 {
1124         unsigned long long base, size;
1125         unsigned long flags;
1126         int i;
1127
1128         pr_info(" %s.cnt  = 0x%lx\n", name, type->cnt);
1129
1130         for (i = 0; i < type->cnt; i++) {
1131                 struct memblock_region *rgn = &type->regions[i];
1132                 char nid_buf[32] = "";
1133
1134                 base = rgn->base;
1135                 size = rgn->size;
1136                 flags = rgn->flags;
1137 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
1138                 if (memblock_get_region_node(rgn) != MAX_NUMNODES)
1139                         snprintf(nid_buf, sizeof(nid_buf), " on node %d",
1140                                  memblock_get_region_node(rgn));
1141 #endif
1142                 pr_info(" %s[%#x]\t[%#016llx-%#016llx], %#llx bytes%s flags: %#lx\n",
1143                         name, i, base, base + size - 1, size, nid_buf, flags);
1144         }
1145 }
1146
1147 void __init_memblock __memblock_dump_all(void)
1148 {
1149         pr_info("MEMBLOCK configuration:\n");
1150         pr_info(" memory size = %#llx reserved size = %#llx\n",
1151                 (unsigned long long)memblock.memory.total_size,
1152                 (unsigned long long)memblock.reserved.total_size);
1153
1154         memblock_dump(&memblock.memory, "memory");
1155         memblock_dump(&memblock.reserved, "reserved");
1156 }
1157
1158 void __init memblock_allow_resize(void)
1159 {
1160         memblock_can_resize = 1;
1161 }
1162
1163 static int __init early_memblock(char *p)
1164 {
1165         if (p && strstr(p, "debug"))
1166                 memblock_debug = 1;
1167         return 0;
1168 }
1169 early_param("memblock", early_memblock);
1170
1171 #if defined(CONFIG_DEBUG_FS) && !defined(CONFIG_ARCH_DISCARD_MEMBLOCK)
1172
1173 static int memblock_debug_show(struct seq_file *m, void *private)
1174 {
1175         struct memblock_type *type = m->private;
1176         struct memblock_region *reg;
1177         int i;
1178
1179         for (i = 0; i < type->cnt; i++) {
1180                 reg = &type->regions[i];
1181                 seq_printf(m, "%4d: ", i);
1182                 if (sizeof(phys_addr_t) == 4)
1183                         seq_printf(m, "0x%08lx..0x%08lx\n",
1184                                    (unsigned long)reg->base,
1185                                    (unsigned long)(reg->base + reg->size - 1));
1186                 else
1187                         seq_printf(m, "0x%016llx..0x%016llx\n",
1188                                    (unsigned long long)reg->base,
1189                                    (unsigned long long)(reg->base + reg->size - 1));
1190
1191         }
1192         return 0;
1193 }
1194
1195 static int memblock_debug_open(struct inode *inode, struct file *file)
1196 {
1197         return single_open(file, memblock_debug_show, inode->i_private);
1198 }
1199
1200 static const struct file_operations memblock_debug_fops = {
1201         .open = memblock_debug_open,
1202         .read = seq_read,
1203         .llseek = seq_lseek,
1204         .release = single_release,
1205 };
1206
1207 static int __init memblock_init_debugfs(void)
1208 {
1209         struct dentry *root = debugfs_create_dir("memblock", NULL);
1210         if (!root)
1211                 return -ENXIO;
1212         debugfs_create_file("memory", S_IRUGO, root, &memblock.memory, &memblock_debug_fops);
1213         debugfs_create_file("reserved", S_IRUGO, root, &memblock.reserved, &memblock_debug_fops);
1214
1215         return 0;
1216 }
1217 __initcall(memblock_init_debugfs);
1218
1219 #endif /* CONFIG_DEBUG_FS */