Merge tag 'mm-nonmm-stable-2023-04-27-16-01' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux...
[platform/kernel/linux-rpi.git] / mm / memblock.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
2 /*
3  * Procedures for maintaining information about logical memory blocks.
4  *
5  * Peter Bergner, IBM Corp.     June 2001.
6  * Copyright (C) 2001 Peter Bergner.
7  */
8
9 #include <linux/kernel.h>
10 #include <linux/slab.h>
11 #include <linux/init.h>
12 #include <linux/bitops.h>
13 #include <linux/poison.h>
14 #include <linux/pfn.h>
15 #include <linux/debugfs.h>
16 #include <linux/kmemleak.h>
17 #include <linux/seq_file.h>
18 #include <linux/memblock.h>
19
20 #include <asm/sections.h>
21 #include <linux/io.h>
22
23 #include "internal.h"
24
25 #define INIT_MEMBLOCK_REGIONS                   128
26 #define INIT_PHYSMEM_REGIONS                    4
27
28 #ifndef INIT_MEMBLOCK_RESERVED_REGIONS
29 # define INIT_MEMBLOCK_RESERVED_REGIONS         INIT_MEMBLOCK_REGIONS
30 #endif
31
32 #ifndef INIT_MEMBLOCK_MEMORY_REGIONS
33 #define INIT_MEMBLOCK_MEMORY_REGIONS            INIT_MEMBLOCK_REGIONS
34 #endif
35
36 /**
37  * DOC: memblock overview
38  *
39  * Memblock is a method of managing memory regions during the early
40  * boot period when the usual kernel memory allocators are not up and
41  * running.
42  *
43  * Memblock views the system memory as collections of contiguous
44  * regions. There are several types of these collections:
45  *
46  * * ``memory`` - describes the physical memory available to the
47  *   kernel; this may differ from the actual physical memory installed
48  *   in the system, for instance when the memory is restricted with
49  *   ``mem=`` command line parameter
50  * * ``reserved`` - describes the regions that were allocated
51  * * ``physmem`` - describes the actual physical memory available during
52  *   boot regardless of the possible restrictions and memory hot(un)plug;
53  *   the ``physmem`` type is only available on some architectures.
54  *
55  * Each region is represented by struct memblock_region that
56  * defines the region extents, its attributes and NUMA node id on NUMA
57  * systems. Every memory type is described by the struct memblock_type
58  * which contains an array of memory regions along with
59  * the allocator metadata. The "memory" and "reserved" types are nicely
60  * wrapped with struct memblock. This structure is statically
61  * initialized at build time. The region arrays are initially sized to
62  * %INIT_MEMBLOCK_MEMORY_REGIONS for "memory" and
63  * %INIT_MEMBLOCK_RESERVED_REGIONS for "reserved". The region array
64  * for "physmem" is initially sized to %INIT_PHYSMEM_REGIONS.
65  * The memblock_allow_resize() enables automatic resizing of the region
66  * arrays during addition of new regions. This feature should be used
67  * with care so that memory allocated for the region array will not
68  * overlap with areas that should be reserved, for example initrd.
69  *
70  * The early architecture setup should tell memblock what the physical
71  * memory layout is by using memblock_add() or memblock_add_node()
72  * functions. The first function does not assign the region to a NUMA
73  * node and it is appropriate for UMA systems. Yet, it is possible to
74  * use it on NUMA systems as well and assign the region to a NUMA node
75  * later in the setup process using memblock_set_node(). The
76  * memblock_add_node() performs such an assignment directly.
77  *
78  * Once memblock is setup the memory can be allocated using one of the
79  * API variants:
80  *
81  * * memblock_phys_alloc*() - these functions return the **physical**
82  *   address of the allocated memory
83  * * memblock_alloc*() - these functions return the **virtual** address
84  *   of the allocated memory.
85  *
86  * Note, that both API variants use implicit assumptions about allowed
87  * memory ranges and the fallback methods. Consult the documentation
88  * of memblock_alloc_internal() and memblock_alloc_range_nid()
89  * functions for more elaborate description.
90  *
91  * As the system boot progresses, the architecture specific mem_init()
92  * function frees all the memory to the buddy page allocator.
93  *
94  * Unless an architecture enables %CONFIG_ARCH_KEEP_MEMBLOCK, the
95  * memblock data structures (except "physmem") will be discarded after the
96  * system initialization completes.
97  */
98
99 #ifndef CONFIG_NUMA
100 struct pglist_data __refdata contig_page_data;
101 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
102 #endif
103
104 unsigned long max_low_pfn;
105 unsigned long min_low_pfn;
106 unsigned long max_pfn;
107 unsigned long long max_possible_pfn;
108
109 static struct memblock_region memblock_memory_init_regions[INIT_MEMBLOCK_MEMORY_REGIONS] __initdata_memblock;
110 static struct memblock_region memblock_reserved_init_regions[INIT_MEMBLOCK_RESERVED_REGIONS] __initdata_memblock;
111 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_PHYS_MAP
112 static struct memblock_region memblock_physmem_init_regions[INIT_PHYSMEM_REGIONS];
113 #endif
114
115 struct memblock memblock __initdata_memblock = {
116         .memory.regions         = memblock_memory_init_regions,
117         .memory.cnt             = 1,    /* empty dummy entry */
118         .memory.max             = INIT_MEMBLOCK_MEMORY_REGIONS,
119         .memory.name            = "memory",
120
121         .reserved.regions       = memblock_reserved_init_regions,
122         .reserved.cnt           = 1,    /* empty dummy entry */
123         .reserved.max           = INIT_MEMBLOCK_RESERVED_REGIONS,
124         .reserved.name          = "reserved",
125
126         .bottom_up              = false,
127         .current_limit          = MEMBLOCK_ALLOC_ANYWHERE,
128 };
129
130 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_PHYS_MAP
131 struct memblock_type physmem = {
132         .regions                = memblock_physmem_init_regions,
133         .cnt                    = 1,    /* empty dummy entry */
134         .max                    = INIT_PHYSMEM_REGIONS,
135         .name                   = "physmem",
136 };
137 #endif
138
139 /*
140  * keep a pointer to &memblock.memory in the text section to use it in
141  * __next_mem_range() and its helpers.
142  *  For architectures that do not keep memblock data after init, this
143  * pointer will be reset to NULL at memblock_discard()
144  */
145 static __refdata struct memblock_type *memblock_memory = &memblock.memory;
146
147 #define for_each_memblock_type(i, memblock_type, rgn)                   \
148         for (i = 0, rgn = &memblock_type->regions[0];                   \
149              i < memblock_type->cnt;                                    \
150              i++, rgn = &memblock_type->regions[i])
151
152 #define memblock_dbg(fmt, ...)                                          \
153         do {                                                            \
154                 if (memblock_debug)                                     \
155                         pr_info(fmt, ##__VA_ARGS__);                    \
156         } while (0)
157
158 static int memblock_debug __initdata_memblock;
159 static bool system_has_some_mirror __initdata_memblock = false;
160 static int memblock_can_resize __initdata_memblock;
161 static int memblock_memory_in_slab __initdata_memblock = 0;
162 static int memblock_reserved_in_slab __initdata_memblock = 0;
163
164 static enum memblock_flags __init_memblock choose_memblock_flags(void)
165 {
166         return system_has_some_mirror ? MEMBLOCK_MIRROR : MEMBLOCK_NONE;
167 }
168
169 /* adjust *@size so that (@base + *@size) doesn't overflow, return new size */
170 static inline phys_addr_t memblock_cap_size(phys_addr_t base, phys_addr_t *size)
171 {
172         return *size = min(*size, PHYS_ADDR_MAX - base);
173 }
174
175 /*
176  * Address comparison utilities
177  */
178 static unsigned long __init_memblock memblock_addrs_overlap(phys_addr_t base1, phys_addr_t size1,
179                                        phys_addr_t base2, phys_addr_t size2)
180 {
181         return ((base1 < (base2 + size2)) && (base2 < (base1 + size1)));
182 }
183
184 bool __init_memblock memblock_overlaps_region(struct memblock_type *type,
185                                         phys_addr_t base, phys_addr_t size)
186 {
187         unsigned long i;
188
189         memblock_cap_size(base, &size);
190
191         for (i = 0; i < type->cnt; i++)
192                 if (memblock_addrs_overlap(base, size, type->regions[i].base,
193                                            type->regions[i].size))
194                         break;
195         return i < type->cnt;
196 }
197
198 /**
199  * __memblock_find_range_bottom_up - find free area utility in bottom-up
200  * @start: start of candidate range
201  * @end: end of candidate range, can be %MEMBLOCK_ALLOC_ANYWHERE or
202  *       %MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE
203  * @size: size of free area to find
204  * @align: alignment of free area to find
205  * @nid: nid of the free area to find, %NUMA_NO_NODE for any node
206  * @flags: pick from blocks based on memory attributes
207  *
208  * Utility called from memblock_find_in_range_node(), find free area bottom-up.
209  *
210  * Return:
211  * Found address on success, 0 on failure.
212  */
213 static phys_addr_t __init_memblock
214 __memblock_find_range_bottom_up(phys_addr_t start, phys_addr_t end,
215                                 phys_addr_t size, phys_addr_t align, int nid,
216                                 enum memblock_flags flags)
217 {
218         phys_addr_t this_start, this_end, cand;
219         u64 i;
220
221         for_each_free_mem_range(i, nid, flags, &this_start, &this_end, NULL) {
222                 this_start = clamp(this_start, start, end);
223                 this_end = clamp(this_end, start, end);
224
225                 cand = round_up(this_start, align);
226                 if (cand < this_end && this_end - cand >= size)
227                         return cand;
228         }
229
230         return 0;
231 }
232
233 /**
234  * __memblock_find_range_top_down - find free area utility, in top-down
235  * @start: start of candidate range
236  * @end: end of candidate range, can be %MEMBLOCK_ALLOC_ANYWHERE or
237  *       %MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE
238  * @size: size of free area to find
239  * @align: alignment of free area to find
240  * @nid: nid of the free area to find, %NUMA_NO_NODE for any node
241  * @flags: pick from blocks based on memory attributes
242  *
243  * Utility called from memblock_find_in_range_node(), find free area top-down.
244  *
245  * Return:
246  * Found address on success, 0 on failure.
247  */
248 static phys_addr_t __init_memblock
249 __memblock_find_range_top_down(phys_addr_t start, phys_addr_t end,
250                                phys_addr_t size, phys_addr_t align, int nid,
251                                enum memblock_flags flags)
252 {
253         phys_addr_t this_start, this_end, cand;
254         u64 i;
255
256         for_each_free_mem_range_reverse(i, nid, flags, &this_start, &this_end,
257                                         NULL) {
258                 this_start = clamp(this_start, start, end);
259                 this_end = clamp(this_end, start, end);
260
261                 if (this_end < size)
262                         continue;
263
264                 cand = round_down(this_end - size, align);
265                 if (cand >= this_start)
266                         return cand;
267         }
268
269         return 0;
270 }
271
272 /**
273  * memblock_find_in_range_node - find free area in given range and node
274  * @size: size of free area to find
275  * @align: alignment of free area to find
276  * @start: start of candidate range
277  * @end: end of candidate range, can be %MEMBLOCK_ALLOC_ANYWHERE or
278  *       %MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE
279  * @nid: nid of the free area to find, %NUMA_NO_NODE for any node
280  * @flags: pick from blocks based on memory attributes
281  *
282  * Find @size free area aligned to @align in the specified range and node.
283  *
284  * Return:
285  * Found address on success, 0 on failure.
286  */
287 static phys_addr_t __init_memblock memblock_find_in_range_node(phys_addr_t size,
288                                         phys_addr_t align, phys_addr_t start,
289                                         phys_addr_t end, int nid,
290                                         enum memblock_flags flags)
291 {
292         /* pump up @end */
293         if (end == MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE ||
294             end == MEMBLOCK_ALLOC_NOLEAKTRACE)
295                 end = memblock.current_limit;
296
297         /* avoid allocating the first page */
298         start = max_t(phys_addr_t, start, PAGE_SIZE);
299         end = max(start, end);
300
301         if (memblock_bottom_up())
302                 return __memblock_find_range_bottom_up(start, end, size, align,
303                                                        nid, flags);
304         else
305                 return __memblock_find_range_top_down(start, end, size, align,
306                                                       nid, flags);
307 }
308
309 /**
310  * memblock_find_in_range - find free area in given range
311  * @start: start of candidate range
312  * @end: end of candidate range, can be %MEMBLOCK_ALLOC_ANYWHERE or
313  *       %MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE
314  * @size: size of free area to find
315  * @align: alignment of free area to find
316  *
317  * Find @size free area aligned to @align in the specified range.
318  *
319  * Return:
320  * Found address on success, 0 on failure.
321  */
322 static phys_addr_t __init_memblock memblock_find_in_range(phys_addr_t start,
323                                         phys_addr_t end, phys_addr_t size,
324                                         phys_addr_t align)
325 {
326         phys_addr_t ret;
327         enum memblock_flags flags = choose_memblock_flags();
328
329 again:
330         ret = memblock_find_in_range_node(size, align, start, end,
331                                             NUMA_NO_NODE, flags);
332
333         if (!ret && (flags & MEMBLOCK_MIRROR)) {
334                 pr_warn_ratelimited("Could not allocate %pap bytes of mirrored memory\n",
335                         &size);
336                 flags &= ~MEMBLOCK_MIRROR;
337                 goto again;
338         }
339
340         return ret;
341 }
342
343 static void __init_memblock memblock_remove_region(struct memblock_type *type, unsigned long r)
344 {
345         type->total_size -= type->regions[r].size;
346         memmove(&type->regions[r], &type->regions[r + 1],
347                 (type->cnt - (r + 1)) * sizeof(type->regions[r]));
348         type->cnt--;
349
350         /* Special case for empty arrays */
351         if (type->cnt == 0) {
352                 WARN_ON(type->total_size != 0);
353                 type->cnt = 1;
354                 type->regions[0].base = 0;
355                 type->regions[0].size = 0;
356                 type->regions[0].flags = 0;
357                 memblock_set_region_node(&type->regions[0], MAX_NUMNODES);
358         }
359 }
360
361 #ifndef CONFIG_ARCH_KEEP_MEMBLOCK
362 /**
363  * memblock_discard - discard memory and reserved arrays if they were allocated
364  */
365 void __init memblock_discard(void)
366 {
367         phys_addr_t addr, size;
368
369         if (memblock.reserved.regions != memblock_reserved_init_regions) {
370                 addr = __pa(memblock.reserved.regions);
371                 size = PAGE_ALIGN(sizeof(struct memblock_region) *
372                                   memblock.reserved.max);
373                 if (memblock_reserved_in_slab)
374                         kfree(memblock.reserved.regions);
375                 else
376                         memblock_free_late(addr, size);
377         }
378
379         if (memblock.memory.regions != memblock_memory_init_regions) {
380                 addr = __pa(memblock.memory.regions);
381                 size = PAGE_ALIGN(sizeof(struct memblock_region) *
382                                   memblock.memory.max);
383                 if (memblock_memory_in_slab)
384                         kfree(memblock.memory.regions);
385                 else
386                         memblock_free_late(addr, size);
387         }
388
389         memblock_memory = NULL;
390 }
391 #endif
392
393 /**
394  * memblock_double_array - double the size of the memblock regions array
395  * @type: memblock type of the regions array being doubled
396  * @new_area_start: starting address of memory range to avoid overlap with
397  * @new_area_size: size of memory range to avoid overlap with
398  *
399  * Double the size of the @type regions array. If memblock is being used to
400  * allocate memory for a new reserved regions array and there is a previously
401  * allocated memory range [@new_area_start, @new_area_start + @new_area_size]
402  * waiting to be reserved, ensure the memory used by the new array does
403  * not overlap.
404  *
405  * Return:
406  * 0 on success, -1 on failure.
407  */
408 static int __init_memblock memblock_double_array(struct memblock_type *type,
409                                                 phys_addr_t new_area_start,
410                                                 phys_addr_t new_area_size)
411 {
412         struct memblock_region *new_array, *old_array;
413         phys_addr_t old_alloc_size, new_alloc_size;
414         phys_addr_t old_size, new_size, addr, new_end;
415         int use_slab = slab_is_available();
416         int *in_slab;
417
418         /* We don't allow resizing until we know about the reserved regions
419          * of memory that aren't suitable for allocation
420          */
421         if (!memblock_can_resize)
422                 return -1;
423
424         /* Calculate new doubled size */
425         old_size = type->max * sizeof(struct memblock_region);
426         new_size = old_size << 1;
427         /*
428          * We need to allocated new one align to PAGE_SIZE,
429          *   so we can free them completely later.
430          */
431         old_alloc_size = PAGE_ALIGN(old_size);
432         new_alloc_size = PAGE_ALIGN(new_size);
433
434         /* Retrieve the slab flag */
435         if (type == &memblock.memory)
436                 in_slab = &memblock_memory_in_slab;
437         else
438                 in_slab = &memblock_reserved_in_slab;
439
440         /* Try to find some space for it */
441         if (use_slab) {
442                 new_array = kmalloc(new_size, GFP_KERNEL);
443                 addr = new_array ? __pa(new_array) : 0;
444         } else {
445                 /* only exclude range when trying to double reserved.regions */
446                 if (type != &memblock.reserved)
447                         new_area_start = new_area_size = 0;
448
449                 addr = memblock_find_in_range(new_area_start + new_area_size,
450                                                 memblock.current_limit,
451                                                 new_alloc_size, PAGE_SIZE);
452                 if (!addr && new_area_size)
453                         addr = memblock_find_in_range(0,
454                                 min(new_area_start, memblock.current_limit),
455                                 new_alloc_size, PAGE_SIZE);
456
457                 new_array = addr ? __va(addr) : NULL;
458         }
459         if (!addr) {
460                 pr_err("memblock: Failed to double %s array from %ld to %ld entries !\n",
461                        type->name, type->max, type->max * 2);
462                 return -1;
463         }
464
465         new_end = addr + new_size - 1;
466         memblock_dbg("memblock: %s is doubled to %ld at [%pa-%pa]",
467                         type->name, type->max * 2, &addr, &new_end);
468
469         /*
470          * Found space, we now need to move the array over before we add the
471          * reserved region since it may be our reserved array itself that is
472          * full.
473          */
474         memcpy(new_array, type->regions, old_size);
475         memset(new_array + type->max, 0, old_size);
476         old_array = type->regions;
477         type->regions = new_array;
478         type->max <<= 1;
479
480         /* Free old array. We needn't free it if the array is the static one */
481         if (*in_slab)
482                 kfree(old_array);
483         else if (old_array != memblock_memory_init_regions &&
484                  old_array != memblock_reserved_init_regions)
485                 memblock_free(old_array, old_alloc_size);
486
487         /*
488          * Reserve the new array if that comes from the memblock.  Otherwise, we
489          * needn't do it
490          */
491         if (!use_slab)
492                 BUG_ON(memblock_reserve(addr, new_alloc_size));
493
494         /* Update slab flag */
495         *in_slab = use_slab;
496
497         return 0;
498 }
499
500 /**
501  * memblock_merge_regions - merge neighboring compatible regions
502  * @type: memblock type to scan
503  * @start_rgn: start scanning from (@start_rgn - 1)
504  * @end_rgn: end scanning at (@end_rgn - 1)
505  * Scan @type and merge neighboring compatible regions in [@start_rgn - 1, @end_rgn)
506  */
507 static void __init_memblock memblock_merge_regions(struct memblock_type *type,
508                                                    unsigned long start_rgn,
509                                                    unsigned long end_rgn)
510 {
511         int i = 0;
512         if (start_rgn)
513                 i = start_rgn - 1;
514         end_rgn = min(end_rgn, type->cnt - 1);
515         while (i < end_rgn) {
516                 struct memblock_region *this = &type->regions[i];
517                 struct memblock_region *next = &type->regions[i + 1];
518
519                 if (this->base + this->size != next->base ||
520                     memblock_get_region_node(this) !=
521                     memblock_get_region_node(next) ||
522                     this->flags != next->flags) {
523                         BUG_ON(this->base + this->size > next->base);
524                         i++;
525                         continue;
526                 }
527
528                 this->size += next->size;
529                 /* move forward from next + 1, index of which is i + 2 */
530                 memmove(next, next + 1, (type->cnt - (i + 2)) * sizeof(*next));
531                 type->cnt--;
532                 end_rgn--;
533         }
534 }
535
536 /**
537  * memblock_insert_region - insert new memblock region
538  * @type:       memblock type to insert into
539  * @idx:        index for the insertion point
540  * @base:       base address of the new region
541  * @size:       size of the new region
542  * @nid:        node id of the new region
543  * @flags:      flags of the new region
544  *
545  * Insert new memblock region [@base, @base + @size) into @type at @idx.
546  * @type must already have extra room to accommodate the new region.
547  */
548 static void __init_memblock memblock_insert_region(struct memblock_type *type,
549                                                    int idx, phys_addr_t base,
550                                                    phys_addr_t size,
551                                                    int nid,
552                                                    enum memblock_flags flags)
553 {
554         struct memblock_region *rgn = &type->regions[idx];
555
556         BUG_ON(type->cnt >= type->max);
557         memmove(rgn + 1, rgn, (type->cnt - idx) * sizeof(*rgn));
558         rgn->base = base;
559         rgn->size = size;
560         rgn->flags = flags;
561         memblock_set_region_node(rgn, nid);
562         type->cnt++;
563         type->total_size += size;
564 }
565
566 /**
567  * memblock_add_range - add new memblock region
568  * @type: memblock type to add new region into
569  * @base: base address of the new region
570  * @size: size of the new region
571  * @nid: nid of the new region
572  * @flags: flags of the new region
573  *
574  * Add new memblock region [@base, @base + @size) into @type.  The new region
575  * is allowed to overlap with existing ones - overlaps don't affect already
576  * existing regions.  @type is guaranteed to be minimal (all neighbouring
577  * compatible regions are merged) after the addition.
578  *
579  * Return:
580  * 0 on success, -errno on failure.
581  */
582 static int __init_memblock memblock_add_range(struct memblock_type *type,
583                                 phys_addr_t base, phys_addr_t size,
584                                 int nid, enum memblock_flags flags)
585 {
586         bool insert = false;
587         phys_addr_t obase = base;
588         phys_addr_t end = base + memblock_cap_size(base, &size);
589         int idx, nr_new, start_rgn = -1, end_rgn;
590         struct memblock_region *rgn;
591
592         if (!size)
593                 return 0;
594
595         /* special case for empty array */
596         if (type->regions[0].size == 0) {
597                 WARN_ON(type->cnt != 1 || type->total_size);
598                 type->regions[0].base = base;
599                 type->regions[0].size = size;
600                 type->regions[0].flags = flags;
601                 memblock_set_region_node(&type->regions[0], nid);
602                 type->total_size = size;
603                 return 0;
604         }
605
606         /*
607          * The worst case is when new range overlaps all existing regions,
608          * then we'll need type->cnt + 1 empty regions in @type. So if
609          * type->cnt * 2 + 1 is less than or equal to type->max, we know
610          * that there is enough empty regions in @type, and we can insert
611          * regions directly.
612          */
613         if (type->cnt * 2 + 1 <= type->max)
614                 insert = true;
615
616 repeat:
617         /*
618          * The following is executed twice.  Once with %false @insert and
619          * then with %true.  The first counts the number of regions needed
620          * to accommodate the new area.  The second actually inserts them.
621          */
622         base = obase;
623         nr_new = 0;
624
625         for_each_memblock_type(idx, type, rgn) {
626                 phys_addr_t rbase = rgn->base;
627                 phys_addr_t rend = rbase + rgn->size;
628
629                 if (rbase >= end)
630                         break;
631                 if (rend <= base)
632                         continue;
633                 /*
634                  * @rgn overlaps.  If it separates the lower part of new
635                  * area, insert that portion.
636                  */
637                 if (rbase > base) {
638 #ifdef CONFIG_NUMA
639                         WARN_ON(nid != memblock_get_region_node(rgn));
640 #endif
641                         WARN_ON(flags != rgn->flags);
642                         nr_new++;
643                         if (insert) {
644                                 if (start_rgn == -1)
645                                         start_rgn = idx;
646                                 end_rgn = idx + 1;
647                                 memblock_insert_region(type, idx++, base,
648                                                        rbase - base, nid,
649                                                        flags);
650                         }
651                 }
652                 /* area below @rend is dealt with, forget about it */
653                 base = min(rend, end);
654         }
655
656         /* insert the remaining portion */
657         if (base < end) {
658                 nr_new++;
659                 if (insert) {
660                         if (start_rgn == -1)
661                                 start_rgn = idx;
662                         end_rgn = idx + 1;
663                         memblock_insert_region(type, idx, base, end - base,
664                                                nid, flags);
665                 }
666         }
667
668         if (!nr_new)
669                 return 0;
670
671         /*
672          * If this was the first round, resize array and repeat for actual
673          * insertions; otherwise, merge and return.
674          */
675         if (!insert) {
676                 while (type->cnt + nr_new > type->max)
677                         if (memblock_double_array(type, obase, size) < 0)
678                                 return -ENOMEM;
679                 insert = true;
680                 goto repeat;
681         } else {
682                 memblock_merge_regions(type, start_rgn, end_rgn);
683                 return 0;
684         }
685 }
686
687 /**
688  * memblock_add_node - add new memblock region within a NUMA node
689  * @base: base address of the new region
690  * @size: size of the new region
691  * @nid: nid of the new region
692  * @flags: flags of the new region
693  *
694  * Add new memblock region [@base, @base + @size) to the "memory"
695  * type. See memblock_add_range() description for mode details
696  *
697  * Return:
698  * 0 on success, -errno on failure.
699  */
700 int __init_memblock memblock_add_node(phys_addr_t base, phys_addr_t size,
701                                       int nid, enum memblock_flags flags)
702 {
703         phys_addr_t end = base + size - 1;
704
705         memblock_dbg("%s: [%pa-%pa] nid=%d flags=%x %pS\n", __func__,
706                      &base, &end, nid, flags, (void *)_RET_IP_);
707
708         return memblock_add_range(&memblock.memory, base, size, nid, flags);
709 }
710
711 /**
712  * memblock_add - add new memblock region
713  * @base: base address of the new region
714  * @size: size of the new region
715  *
716  * Add new memblock region [@base, @base + @size) to the "memory"
717  * type. See memblock_add_range() description for mode details
718  *
719  * Return:
720  * 0 on success, -errno on failure.
721  */
722 int __init_memblock memblock_add(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
723 {
724         phys_addr_t end = base + size - 1;
725
726         memblock_dbg("%s: [%pa-%pa] %pS\n", __func__,
727                      &base, &end, (void *)_RET_IP_);
728
729         return memblock_add_range(&memblock.memory, base, size, MAX_NUMNODES, 0);
730 }
731
732 /**
733  * memblock_isolate_range - isolate given range into disjoint memblocks
734  * @type: memblock type to isolate range for
735  * @base: base of range to isolate
736  * @size: size of range to isolate
737  * @start_rgn: out parameter for the start of isolated region
738  * @end_rgn: out parameter for the end of isolated region
739  *
740  * Walk @type and ensure that regions don't cross the boundaries defined by
741  * [@base, @base + @size).  Crossing regions are split at the boundaries,
742  * which may create at most two more regions.  The index of the first
743  * region inside the range is returned in *@start_rgn and end in *@end_rgn.
744  *
745  * Return:
746  * 0 on success, -errno on failure.
747  */
748 static int __init_memblock memblock_isolate_range(struct memblock_type *type,
749                                         phys_addr_t base, phys_addr_t size,
750                                         int *start_rgn, int *end_rgn)
751 {
752         phys_addr_t end = base + memblock_cap_size(base, &size);
753         int idx;
754         struct memblock_region *rgn;
755
756         *start_rgn = *end_rgn = 0;
757
758         if (!size)
759                 return 0;
760
761         /* we'll create at most two more regions */
762         while (type->cnt + 2 > type->max)
763                 if (memblock_double_array(type, base, size) < 0)
764                         return -ENOMEM;
765
766         for_each_memblock_type(idx, type, rgn) {
767                 phys_addr_t rbase = rgn->base;
768                 phys_addr_t rend = rbase + rgn->size;
769
770                 if (rbase >= end)
771                         break;
772                 if (rend <= base)
773                         continue;
774
775                 if (rbase < base) {
776                         /*
777                          * @rgn intersects from below.  Split and continue
778                          * to process the next region - the new top half.
779                          */
780                         rgn->base = base;
781                         rgn->size -= base - rbase;
782                         type->total_size -= base - rbase;
783                         memblock_insert_region(type, idx, rbase, base - rbase,
784                                                memblock_get_region_node(rgn),
785                                                rgn->flags);
786                 } else if (rend > end) {
787                         /*
788                          * @rgn intersects from above.  Split and redo the
789                          * current region - the new bottom half.
790                          */
791                         rgn->base = end;
792                         rgn->size -= end - rbase;
793                         type->total_size -= end - rbase;
794                         memblock_insert_region(type, idx--, rbase, end - rbase,
795                                                memblock_get_region_node(rgn),
796                                                rgn->flags);
797                 } else {
798                         /* @rgn is fully contained, record it */
799                         if (!*end_rgn)
800                                 *start_rgn = idx;
801                         *end_rgn = idx + 1;
802                 }
803         }
804
805         return 0;
806 }
807
808 static int __init_memblock memblock_remove_range(struct memblock_type *type,
809                                           phys_addr_t base, phys_addr_t size)
810 {
811         int start_rgn, end_rgn;
812         int i, ret;
813
814         ret = memblock_isolate_range(type, base, size, &start_rgn, &end_rgn);
815         if (ret)
816                 return ret;
817
818         for (i = end_rgn - 1; i >= start_rgn; i--)
819                 memblock_remove_region(type, i);
820         return 0;
821 }
822
823 int __init_memblock memblock_remove(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
824 {
825         phys_addr_t end = base + size - 1;
826
827         memblock_dbg("%s: [%pa-%pa] %pS\n", __func__,
828                      &base, &end, (void *)_RET_IP_);
829
830         return memblock_remove_range(&memblock.memory, base, size);
831 }
832
833 /**
834  * memblock_free - free boot memory allocation
835  * @ptr: starting address of the  boot memory allocation
836  * @size: size of the boot memory block in bytes
837  *
838  * Free boot memory block previously allocated by memblock_alloc_xx() API.
839  * The freeing memory will not be released to the buddy allocator.
840  */
841 void __init_memblock memblock_free(void *ptr, size_t size)
842 {
843         if (ptr)
844                 memblock_phys_free(__pa(ptr), size);
845 }
846
847 /**
848  * memblock_phys_free - free boot memory block
849  * @base: phys starting address of the  boot memory block
850  * @size: size of the boot memory block in bytes
851  *
852  * Free boot memory block previously allocated by memblock_phys_alloc_xx() API.
853  * The freeing memory will not be released to the buddy allocator.
854  */
855 int __init_memblock memblock_phys_free(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
856 {
857         phys_addr_t end = base + size - 1;
858
859         memblock_dbg("%s: [%pa-%pa] %pS\n", __func__,
860                      &base, &end, (void *)_RET_IP_);
861
862         kmemleak_free_part_phys(base, size);
863         return memblock_remove_range(&memblock.reserved, base, size);
864 }
865
866 int __init_memblock memblock_reserve(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
867 {
868         phys_addr_t end = base + size - 1;
869
870         memblock_dbg("%s: [%pa-%pa] %pS\n", __func__,
871                      &base, &end, (void *)_RET_IP_);
872
873         return memblock_add_range(&memblock.reserved, base, size, MAX_NUMNODES, 0);
874 }
875
876 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_PHYS_MAP
877 int __init_memblock memblock_physmem_add(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
878 {
879         phys_addr_t end = base + size - 1;
880
881         memblock_dbg("%s: [%pa-%pa] %pS\n", __func__,
882                      &base, &end, (void *)_RET_IP_);
883
884         return memblock_add_range(&physmem, base, size, MAX_NUMNODES, 0);
885 }
886 #endif
887
888 /**
889  * memblock_setclr_flag - set or clear flag for a memory region
890  * @base: base address of the region
891  * @size: size of the region
892  * @set: set or clear the flag
893  * @flag: the flag to update
894  *
895  * This function isolates region [@base, @base + @size), and sets/clears flag
896  *
897  * Return: 0 on success, -errno on failure.
898  */
899 static int __init_memblock memblock_setclr_flag(phys_addr_t base,
900                                 phys_addr_t size, int set, int flag)
901 {
902         struct memblock_type *type = &memblock.memory;
903         int i, ret, start_rgn, end_rgn;
904
905         ret = memblock_isolate_range(type, base, size, &start_rgn, &end_rgn);
906         if (ret)
907                 return ret;
908
909         for (i = start_rgn; i < end_rgn; i++) {
910                 struct memblock_region *r = &type->regions[i];
911
912                 if (set)
913                         r->flags |= flag;
914                 else
915                         r->flags &= ~flag;
916         }
917
918         memblock_merge_regions(type, start_rgn, end_rgn);
919         return 0;
920 }
921
922 /**
923  * memblock_mark_hotplug - Mark hotpluggable memory with flag MEMBLOCK_HOTPLUG.
924  * @base: the base phys addr of the region
925  * @size: the size of the region
926  *
927  * Return: 0 on success, -errno on failure.
928  */
929 int __init_memblock memblock_mark_hotplug(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
930 {
931         return memblock_setclr_flag(base, size, 1, MEMBLOCK_HOTPLUG);
932 }
933
934 /**
935  * memblock_clear_hotplug - Clear flag MEMBLOCK_HOTPLUG for a specified region.
936  * @base: the base phys addr of the region
937  * @size: the size of the region
938  *
939  * Return: 0 on success, -errno on failure.
940  */
941 int __init_memblock memblock_clear_hotplug(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
942 {
943         return memblock_setclr_flag(base, size, 0, MEMBLOCK_HOTPLUG);
944 }
945
946 /**
947  * memblock_mark_mirror - Mark mirrored memory with flag MEMBLOCK_MIRROR.
948  * @base: the base phys addr of the region
949  * @size: the size of the region
950  *
951  * Return: 0 on success, -errno on failure.
952  */
953 int __init_memblock memblock_mark_mirror(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
954 {
955         if (!mirrored_kernelcore)
956                 return 0;
957
958         system_has_some_mirror = true;
959
960         return memblock_setclr_flag(base, size, 1, MEMBLOCK_MIRROR);
961 }
962
963 /**
964  * memblock_mark_nomap - Mark a memory region with flag MEMBLOCK_NOMAP.
965  * @base: the base phys addr of the region
966  * @size: the size of the region
967  *
968  * The memory regions marked with %MEMBLOCK_NOMAP will not be added to the
969  * direct mapping of the physical memory. These regions will still be
970  * covered by the memory map. The struct page representing NOMAP memory
971  * frames in the memory map will be PageReserved()
972  *
973  * Note: if the memory being marked %MEMBLOCK_NOMAP was allocated from
974  * memblock, the caller must inform kmemleak to ignore that memory
975  *
976  * Return: 0 on success, -errno on failure.
977  */
978 int __init_memblock memblock_mark_nomap(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
979 {
980         return memblock_setclr_flag(base, size, 1, MEMBLOCK_NOMAP);
981 }
982
983 /**
984  * memblock_clear_nomap - Clear flag MEMBLOCK_NOMAP for a specified region.
985  * @base: the base phys addr of the region
986  * @size: the size of the region
987  *
988  * Return: 0 on success, -errno on failure.
989  */
990 int __init_memblock memblock_clear_nomap(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
991 {
992         return memblock_setclr_flag(base, size, 0, MEMBLOCK_NOMAP);
993 }
994
995 static bool should_skip_region(struct memblock_type *type,
996                                struct memblock_region *m,
997                                int nid, int flags)
998 {
999         int m_nid = memblock_get_region_node(m);
1000
1001         /* we never skip regions when iterating memblock.reserved or physmem */
1002         if (type != memblock_memory)
1003                 return false;
1004
1005         /* only memory regions are associated with nodes, check it */
1006         if (nid != NUMA_NO_NODE && nid != m_nid)
1007                 return true;
1008
1009         /* skip hotpluggable memory regions if needed */
1010         if (movable_node_is_enabled() && memblock_is_hotpluggable(m) &&
1011             !(flags & MEMBLOCK_HOTPLUG))
1012                 return true;
1013
1014         /* if we want mirror memory skip non-mirror memory regions */
1015         if ((flags & MEMBLOCK_MIRROR) && !memblock_is_mirror(m))
1016                 return true;
1017
1018         /* skip nomap memory unless we were asked for it explicitly */
1019         if (!(flags & MEMBLOCK_NOMAP) && memblock_is_nomap(m))
1020                 return true;
1021
1022         /* skip driver-managed memory unless we were asked for it explicitly */
1023         if (!(flags & MEMBLOCK_DRIVER_MANAGED) && memblock_is_driver_managed(m))
1024                 return true;
1025
1026         return false;
1027 }
1028
1029 /**
1030  * __next_mem_range - next function for for_each_free_mem_range() etc.
1031  * @idx: pointer to u64 loop variable
1032  * @nid: node selector, %NUMA_NO_NODE for all nodes
1033  * @flags: pick from blocks based on memory attributes
1034  * @type_a: pointer to memblock_type from where the range is taken
1035  * @type_b: pointer to memblock_type which excludes memory from being taken
1036  * @out_start: ptr to phys_addr_t for start address of the range, can be %NULL
1037  * @out_end: ptr to phys_addr_t for end address of the range, can be %NULL
1038  * @out_nid: ptr to int for nid of the range, can be %NULL
1039  *
1040  * Find the first area from *@idx which matches @nid, fill the out
1041  * parameters, and update *@idx for the next iteration.  The lower 32bit of
1042  * *@idx contains index into type_a and the upper 32bit indexes the
1043  * areas before each region in type_b.  For example, if type_b regions
1044  * look like the following,
1045  *
1046  *      0:[0-16), 1:[32-48), 2:[128-130)
1047  *
1048  * The upper 32bit indexes the following regions.
1049  *
1050  *      0:[0-0), 1:[16-32), 2:[48-128), 3:[130-MAX)
1051  *
1052  * As both region arrays are sorted, the function advances the two indices
1053  * in lockstep and returns each intersection.
1054  */
1055 void __next_mem_range(u64 *idx, int nid, enum memblock_flags flags,
1056                       struct memblock_type *type_a,
1057                       struct memblock_type *type_b, phys_addr_t *out_start,
1058                       phys_addr_t *out_end, int *out_nid)
1059 {
1060         int idx_a = *idx & 0xffffffff;
1061         int idx_b = *idx >> 32;
1062
1063         if (WARN_ONCE(nid == MAX_NUMNODES,
1064         "Usage of MAX_NUMNODES is deprecated. Use NUMA_NO_NODE instead\n"))
1065                 nid = NUMA_NO_NODE;
1066
1067         for (; idx_a < type_a->cnt; idx_a++) {
1068                 struct memblock_region *m = &type_a->regions[idx_a];
1069
1070                 phys_addr_t m_start = m->base;
1071                 phys_addr_t m_end = m->base + m->size;
1072                 int         m_nid = memblock_get_region_node(m);
1073
1074                 if (should_skip_region(type_a, m, nid, flags))
1075                         continue;
1076
1077                 if (!type_b) {
1078                         if (out_start)
1079                                 *out_start = m_start;
1080                         if (out_end)
1081                                 *out_end = m_end;
1082                         if (out_nid)
1083                                 *out_nid = m_nid;
1084                         idx_a++;
1085                         *idx = (u32)idx_a | (u64)idx_b << 32;
1086                         return;
1087                 }
1088
1089                 /* scan areas before each reservation */
1090                 for (; idx_b < type_b->cnt + 1; idx_b++) {
1091                         struct memblock_region *r;
1092                         phys_addr_t r_start;
1093                         phys_addr_t r_end;
1094
1095                         r = &type_b->regions[idx_b];
1096                         r_start = idx_b ? r[-1].base + r[-1].size : 0;
1097                         r_end = idx_b < type_b->cnt ?
1098                                 r->base : PHYS_ADDR_MAX;
1099
1100                         /*
1101                          * if idx_b advanced past idx_a,
1102                          * break out to advance idx_a
1103                          */
1104                         if (r_start >= m_end)
1105                                 break;
1106                         /* if the two regions intersect, we're done */
1107                         if (m_start < r_end) {
1108                                 if (out_start)
1109                                         *out_start =
1110                                                 max(m_start, r_start);
1111                                 if (out_end)
1112                                         *out_end = min(m_end, r_end);
1113                                 if (out_nid)
1114                                         *out_nid = m_nid;
1115                                 /*
1116                                  * The region which ends first is
1117                                  * advanced for the next iteration.
1118                                  */
1119                                 if (m_end <= r_end)
1120                                         idx_a++;
1121                                 else
1122                                         idx_b++;
1123                                 *idx = (u32)idx_a | (u64)idx_b << 32;
1124                                 return;
1125                         }
1126                 }
1127         }
1128
1129         /* signal end of iteration */
1130         *idx = ULLONG_MAX;
1131 }
1132
1133 /**
1134  * __next_mem_range_rev - generic next function for for_each_*_range_rev()
1135  *
1136  * @idx: pointer to u64 loop variable
1137  * @nid: node selector, %NUMA_NO_NODE for all nodes
1138  * @flags: pick from blocks based on memory attributes
1139  * @type_a: pointer to memblock_type from where the range is taken
1140  * @type_b: pointer to memblock_type which excludes memory from being taken
1141  * @out_start: ptr to phys_addr_t for start address of the range, can be %NULL
1142  * @out_end: ptr to phys_addr_t for end address of the range, can be %NULL
1143  * @out_nid: ptr to int for nid of the range, can be %NULL
1144  *
1145  * Finds the next range from type_a which is not marked as unsuitable
1146  * in type_b.
1147  *
1148  * Reverse of __next_mem_range().
1149  */
1150 void __init_memblock __next_mem_range_rev(u64 *idx, int nid,
1151                                           enum memblock_flags flags,
1152                                           struct memblock_type *type_a,
1153                                           struct memblock_type *type_b,
1154                                           phys_addr_t *out_start,
1155                                           phys_addr_t *out_end, int *out_nid)
1156 {
1157         int idx_a = *idx & 0xffffffff;
1158         int idx_b = *idx >> 32;
1159
1160         if (WARN_ONCE(nid == MAX_NUMNODES, "Usage of MAX_NUMNODES is deprecated. Use NUMA_NO_NODE instead\n"))
1161                 nid = NUMA_NO_NODE;
1162
1163         if (*idx == (u64)ULLONG_MAX) {
1164                 idx_a = type_a->cnt - 1;
1165                 if (type_b != NULL)
1166                         idx_b = type_b->cnt;
1167                 else
1168                         idx_b = 0;
1169         }
1170
1171         for (; idx_a >= 0; idx_a--) {
1172                 struct memblock_region *m = &type_a->regions[idx_a];
1173
1174                 phys_addr_t m_start = m->base;
1175                 phys_addr_t m_end = m->base + m->size;
1176                 int m_nid = memblock_get_region_node(m);
1177
1178                 if (should_skip_region(type_a, m, nid, flags))
1179                         continue;
1180
1181                 if (!type_b) {
1182                         if (out_start)
1183                                 *out_start = m_start;
1184                         if (out_end)
1185                                 *out_end = m_end;
1186                         if (out_nid)
1187                                 *out_nid = m_nid;
1188                         idx_a--;
1189                         *idx = (u32)idx_a | (u64)idx_b << 32;
1190                         return;
1191                 }
1192
1193                 /* scan areas before each reservation */
1194                 for (; idx_b >= 0; idx_b--) {
1195                         struct memblock_region *r;
1196                         phys_addr_t r_start;
1197                         phys_addr_t r_end;
1198
1199                         r = &type_b->regions[idx_b];
1200                         r_start = idx_b ? r[-1].base + r[-1].size : 0;
1201                         r_end = idx_b < type_b->cnt ?
1202                                 r->base : PHYS_ADDR_MAX;
1203                         /*
1204                          * if idx_b advanced past idx_a,
1205                          * break out to advance idx_a
1206                          */
1207
1208                         if (r_end <= m_start)
1209                                 break;
1210                         /* if the two regions intersect, we're done */
1211                         if (m_end > r_start) {
1212                                 if (out_start)
1213                                         *out_start = max(m_start, r_start);
1214                                 if (out_end)
1215                                         *out_end = min(m_end, r_end);
1216                                 if (out_nid)
1217                                         *out_nid = m_nid;
1218                                 if (m_start >= r_start)
1219                                         idx_a--;
1220                                 else
1221                                         idx_b--;
1222                                 *idx = (u32)idx_a | (u64)idx_b << 32;
1223                                 return;
1224                         }
1225                 }
1226         }
1227         /* signal end of iteration */
1228         *idx = ULLONG_MAX;
1229 }
1230
1231 /*
1232  * Common iterator interface used to define for_each_mem_pfn_range().
1233  */
1234 void __init_memblock __next_mem_pfn_range(int *idx, int nid,
1235                                 unsigned long *out_start_pfn,
1236                                 unsigned long *out_end_pfn, int *out_nid)
1237 {
1238         struct memblock_type *type = &memblock.memory;
1239         struct memblock_region *r;
1240         int r_nid;
1241
1242         while (++*idx < type->cnt) {
1243                 r = &type->regions[*idx];
1244                 r_nid = memblock_get_region_node(r);
1245
1246                 if (PFN_UP(r->base) >= PFN_DOWN(r->base + r->size))
1247                         continue;
1248                 if (nid == MAX_NUMNODES || nid == r_nid)
1249                         break;
1250         }
1251         if (*idx >= type->cnt) {
1252                 *idx = -1;
1253                 return;
1254         }
1255
1256         if (out_start_pfn)
1257                 *out_start_pfn = PFN_UP(r->base);
1258         if (out_end_pfn)
1259                 *out_end_pfn = PFN_DOWN(r->base + r->size);
1260         if (out_nid)
1261                 *out_nid = r_nid;
1262 }
1263
1264 /**
1265  * memblock_set_node - set node ID on memblock regions
1266  * @base: base of area to set node ID for
1267  * @size: size of area to set node ID for
1268  * @type: memblock type to set node ID for
1269  * @nid: node ID to set
1270  *
1271  * Set the nid of memblock @type regions in [@base, @base + @size) to @nid.
1272  * Regions which cross the area boundaries are split as necessary.
1273  *
1274  * Return:
1275  * 0 on success, -errno on failure.
1276  */
1277 int __init_memblock memblock_set_node(phys_addr_t base, phys_addr_t size,
1278                                       struct memblock_type *type, int nid)
1279 {
1280 #ifdef CONFIG_NUMA
1281         int start_rgn, end_rgn;
1282         int i, ret;
1283
1284         ret = memblock_isolate_range(type, base, size, &start_rgn, &end_rgn);
1285         if (ret)
1286                 return ret;
1287
1288         for (i = start_rgn; i < end_rgn; i++)
1289                 memblock_set_region_node(&type->regions[i], nid);
1290
1291         memblock_merge_regions(type, start_rgn, end_rgn);
1292 #endif
1293         return 0;
1294 }
1295
1296 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1297 /**
1298  * __next_mem_pfn_range_in_zone - iterator for for_each_*_range_in_zone()
1299  *
1300  * @idx: pointer to u64 loop variable
1301  * @zone: zone in which all of the memory blocks reside
1302  * @out_spfn: ptr to ulong for start pfn of the range, can be %NULL
1303  * @out_epfn: ptr to ulong for end pfn of the range, can be %NULL
1304  *
1305  * This function is meant to be a zone/pfn specific wrapper for the
1306  * for_each_mem_range type iterators. Specifically they are used in the
1307  * deferred memory init routines and as such we were duplicating much of
1308  * this logic throughout the code. So instead of having it in multiple
1309  * locations it seemed like it would make more sense to centralize this to
1310  * one new iterator that does everything they need.
1311  */
1312 void __init_memblock
1313 __next_mem_pfn_range_in_zone(u64 *idx, struct zone *zone,
1314                              unsigned long *out_spfn, unsigned long *out_epfn)
1315 {
1316         int zone_nid = zone_to_nid(zone);
1317         phys_addr_t spa, epa;
1318
1319         __next_mem_range(idx, zone_nid, MEMBLOCK_NONE,
1320                          &memblock.memory, &memblock.reserved,
1321                          &spa, &epa, NULL);
1322
1323         while (*idx != U64_MAX) {
1324                 unsigned long epfn = PFN_DOWN(epa);
1325                 unsigned long spfn = PFN_UP(spa);
1326
1327                 /*
1328                  * Verify the end is at least past the start of the zone and
1329                  * that we have at least one PFN to initialize.
1330                  */
1331                 if (zone->zone_start_pfn < epfn && spfn < epfn) {
1332                         /* if we went too far just stop searching */
1333                         if (zone_end_pfn(zone) <= spfn) {
1334                                 *idx = U64_MAX;
1335                                 break;
1336                         }
1337
1338                         if (out_spfn)
1339                                 *out_spfn = max(zone->zone_start_pfn, spfn);
1340                         if (out_epfn)
1341                                 *out_epfn = min(zone_end_pfn(zone), epfn);
1342
1343                         return;
1344                 }
1345
1346                 __next_mem_range(idx, zone_nid, MEMBLOCK_NONE,
1347                                  &memblock.memory, &memblock.reserved,
1348                                  &spa, &epa, NULL);
1349         }
1350
1351         /* signal end of iteration */
1352         if (out_spfn)
1353                 *out_spfn = ULONG_MAX;
1354         if (out_epfn)
1355                 *out_epfn = 0;
1356 }
1357
1358 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1359
1360 /**
1361  * memblock_alloc_range_nid - allocate boot memory block
1362  * @size: size of memory block to be allocated in bytes
1363  * @align: alignment of the region and block's size
1364  * @start: the lower bound of the memory region to allocate (phys address)
1365  * @end: the upper bound of the memory region to allocate (phys address)
1366  * @nid: nid of the free area to find, %NUMA_NO_NODE for any node
1367  * @exact_nid: control the allocation fall back to other nodes
1368  *
1369  * The allocation is performed from memory region limited by
1370  * memblock.current_limit if @end == %MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE.
1371  *
1372  * If the specified node can not hold the requested memory and @exact_nid
1373  * is false, the allocation falls back to any node in the system.
1374  *
1375  * For systems with memory mirroring, the allocation is attempted first
1376  * from the regions with mirroring enabled and then retried from any
1377  * memory region.
1378  *
1379  * In addition, function using kmemleak_alloc_phys for allocated boot
1380  * memory block, it is never reported as leaks.
1381  *
1382  * Return:
1383  * Physical address of allocated memory block on success, %0 on failure.
1384  */
1385 phys_addr_t __init memblock_alloc_range_nid(phys_addr_t size,
1386                                         phys_addr_t align, phys_addr_t start,
1387                                         phys_addr_t end, int nid,
1388                                         bool exact_nid)
1389 {
1390         enum memblock_flags flags = choose_memblock_flags();
1391         phys_addr_t found;
1392
1393         if (WARN_ONCE(nid == MAX_NUMNODES, "Usage of MAX_NUMNODES is deprecated. Use NUMA_NO_NODE instead\n"))
1394                 nid = NUMA_NO_NODE;
1395
1396         if (!align) {
1397                 /* Can't use WARNs this early in boot on powerpc */
1398                 dump_stack();
1399                 align = SMP_CACHE_BYTES;
1400         }
1401
1402 again:
1403         found = memblock_find_in_range_node(size, align, start, end, nid,
1404                                             flags);
1405         if (found && !memblock_reserve(found, size))
1406                 goto done;
1407
1408         if (nid != NUMA_NO_NODE && !exact_nid) {
1409                 found = memblock_find_in_range_node(size, align, start,
1410                                                     end, NUMA_NO_NODE,
1411                                                     flags);
1412                 if (found && !memblock_reserve(found, size))
1413                         goto done;
1414         }
1415
1416         if (flags & MEMBLOCK_MIRROR) {
1417                 flags &= ~MEMBLOCK_MIRROR;
1418                 pr_warn_ratelimited("Could not allocate %pap bytes of mirrored memory\n",
1419                         &size);
1420                 goto again;
1421         }
1422
1423         return 0;
1424
1425 done:
1426         /*
1427          * Skip kmemleak for those places like kasan_init() and
1428          * early_pgtable_alloc() due to high volume.
1429          */
1430         if (end != MEMBLOCK_ALLOC_NOLEAKTRACE)
1431                 /*
1432                  * Memblock allocated blocks are never reported as
1433                  * leaks. This is because many of these blocks are
1434                  * only referred via the physical address which is
1435                  * not looked up by kmemleak.
1436                  */
1437                 kmemleak_alloc_phys(found, size, 0);
1438
1439         return found;
1440 }
1441
1442 /**
1443  * memblock_phys_alloc_range - allocate a memory block inside specified range
1444  * @size: size of memory block to be allocated in bytes
1445  * @align: alignment of the region and block's size
1446  * @start: the lower bound of the memory region to allocate (physical address)
1447  * @end: the upper bound of the memory region to allocate (physical address)
1448  *
1449  * Allocate @size bytes in the between @start and @end.
1450  *
1451  * Return: physical address of the allocated memory block on success,
1452  * %0 on failure.
1453  */
1454 phys_addr_t __init memblock_phys_alloc_range(phys_addr_t size,
1455                                              phys_addr_t align,
1456                                              phys_addr_t start,
1457                                              phys_addr_t end)
1458 {
1459         memblock_dbg("%s: %llu bytes align=0x%llx from=%pa max_addr=%pa %pS\n",
1460                      __func__, (u64)size, (u64)align, &start, &end,
1461                      (void *)_RET_IP_);
1462         return memblock_alloc_range_nid(size, align, start, end, NUMA_NO_NODE,
1463                                         false);
1464 }
1465
1466 /**
1467  * memblock_phys_alloc_try_nid - allocate a memory block from specified NUMA node
1468  * @size: size of memory block to be allocated in bytes
1469  * @align: alignment of the region and block's size
1470  * @nid: nid of the free area to find, %NUMA_NO_NODE for any node
1471  *
1472  * Allocates memory block from the specified NUMA node. If the node
1473  * has no available memory, attempts to allocated from any node in the
1474  * system.
1475  *
1476  * Return: physical address of the allocated memory block on success,
1477  * %0 on failure.
1478  */
1479 phys_addr_t __init memblock_phys_alloc_try_nid(phys_addr_t size, phys_addr_t align, int nid)
1480 {
1481         return memblock_alloc_range_nid(size, align, 0,
1482                                         MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE, nid, false);
1483 }
1484
1485 /**
1486  * memblock_alloc_internal - allocate boot memory block
1487  * @size: size of memory block to be allocated in bytes
1488  * @align: alignment of the region and block's size
1489  * @min_addr: the lower bound of the memory region to allocate (phys address)
1490  * @max_addr: the upper bound of the memory region to allocate (phys address)
1491  * @nid: nid of the free area to find, %NUMA_NO_NODE for any node
1492  * @exact_nid: control the allocation fall back to other nodes
1493  *
1494  * Allocates memory block using memblock_alloc_range_nid() and
1495  * converts the returned physical address to virtual.
1496  *
1497  * The @min_addr limit is dropped if it can not be satisfied and the allocation
1498  * will fall back to memory below @min_addr. Other constraints, such
1499  * as node and mirrored memory will be handled again in
1500  * memblock_alloc_range_nid().
1501  *
1502  * Return:
1503  * Virtual address of allocated memory block on success, NULL on failure.
1504  */
1505 static void * __init memblock_alloc_internal(
1506                                 phys_addr_t size, phys_addr_t align,
1507                                 phys_addr_t min_addr, phys_addr_t max_addr,
1508                                 int nid, bool exact_nid)
1509 {
1510         phys_addr_t alloc;
1511
1512         /*
1513          * Detect any accidental use of these APIs after slab is ready, as at
1514          * this moment memblock may be deinitialized already and its
1515          * internal data may be destroyed (after execution of memblock_free_all)
1516          */
1517         if (WARN_ON_ONCE(slab_is_available()))
1518                 return kzalloc_node(size, GFP_NOWAIT, nid);
1519
1520         if (max_addr > memblock.current_limit)
1521                 max_addr = memblock.current_limit;
1522
1523         alloc = memblock_alloc_range_nid(size, align, min_addr, max_addr, nid,
1524                                         exact_nid);
1525
1526         /* retry allocation without lower limit */
1527         if (!alloc && min_addr)
1528                 alloc = memblock_alloc_range_nid(size, align, 0, max_addr, nid,
1529                                                 exact_nid);
1530
1531         if (!alloc)
1532                 return NULL;
1533
1534         return phys_to_virt(alloc);
1535 }
1536
1537 /**
1538  * memblock_alloc_exact_nid_raw - allocate boot memory block on the exact node
1539  * without zeroing memory
1540  * @size: size of memory block to be allocated in bytes
1541  * @align: alignment of the region and block's size
1542  * @min_addr: the lower bound of the memory region from where the allocation
1543  *        is preferred (phys address)
1544  * @max_addr: the upper bound of the memory region from where the allocation
1545  *            is preferred (phys address), or %MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE to
1546  *            allocate only from memory limited by memblock.current_limit value
1547  * @nid: nid of the free area to find, %NUMA_NO_NODE for any node
1548  *
1549  * Public function, provides additional debug information (including caller
1550  * info), if enabled. Does not zero allocated memory.
1551  *
1552  * Return:
1553  * Virtual address of allocated memory block on success, NULL on failure.
1554  */
1555 void * __init memblock_alloc_exact_nid_raw(
1556                         phys_addr_t size, phys_addr_t align,
1557                         phys_addr_t min_addr, phys_addr_t max_addr,
1558                         int nid)
1559 {
1560         memblock_dbg("%s: %llu bytes align=0x%llx nid=%d from=%pa max_addr=%pa %pS\n",
1561                      __func__, (u64)size, (u64)align, nid, &min_addr,
1562                      &max_addr, (void *)_RET_IP_);
1563
1564         return memblock_alloc_internal(size, align, min_addr, max_addr, nid,
1565                                        true);
1566 }
1567
1568 /**
1569  * memblock_alloc_try_nid_raw - allocate boot memory block without zeroing
1570  * memory and without panicking
1571  * @size: size of memory block to be allocated in bytes
1572  * @align: alignment of the region and block's size
1573  * @min_addr: the lower bound of the memory region from where the allocation
1574  *        is preferred (phys address)
1575  * @max_addr: the upper bound of the memory region from where the allocation
1576  *            is preferred (phys address), or %MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE to
1577  *            allocate only from memory limited by memblock.current_limit value
1578  * @nid: nid of the free area to find, %NUMA_NO_NODE for any node
1579  *
1580  * Public function, provides additional debug information (including caller
1581  * info), if enabled. Does not zero allocated memory, does not panic if request
1582  * cannot be satisfied.
1583  *
1584  * Return:
1585  * Virtual address of allocated memory block on success, NULL on failure.
1586  */
1587 void * __init memblock_alloc_try_nid_raw(
1588                         phys_addr_t size, phys_addr_t align,
1589                         phys_addr_t min_addr, phys_addr_t max_addr,
1590                         int nid)
1591 {
1592         memblock_dbg("%s: %llu bytes align=0x%llx nid=%d from=%pa max_addr=%pa %pS\n",
1593                      __func__, (u64)size, (u64)align, nid, &min_addr,
1594                      &max_addr, (void *)_RET_IP_);
1595
1596         return memblock_alloc_internal(size, align, min_addr, max_addr, nid,
1597                                        false);
1598 }
1599
1600 /**
1601  * memblock_alloc_try_nid - allocate boot memory block
1602  * @size: size of memory block to be allocated in bytes
1603  * @align: alignment of the region and block's size
1604  * @min_addr: the lower bound of the memory region from where the allocation
1605  *        is preferred (phys address)
1606  * @max_addr: the upper bound of the memory region from where the allocation
1607  *            is preferred (phys address), or %MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE to
1608  *            allocate only from memory limited by memblock.current_limit value
1609  * @nid: nid of the free area to find, %NUMA_NO_NODE for any node
1610  *
1611  * Public function, provides additional debug information (including caller
1612  * info), if enabled. This function zeroes the allocated memory.
1613  *
1614  * Return:
1615  * Virtual address of allocated memory block on success, NULL on failure.
1616  */
1617 void * __init memblock_alloc_try_nid(
1618                         phys_addr_t size, phys_addr_t align,
1619                         phys_addr_t min_addr, phys_addr_t max_addr,
1620                         int nid)
1621 {
1622         void *ptr;
1623
1624         memblock_dbg("%s: %llu bytes align=0x%llx nid=%d from=%pa max_addr=%pa %pS\n",
1625                      __func__, (u64)size, (u64)align, nid, &min_addr,
1626                      &max_addr, (void *)_RET_IP_);
1627         ptr = memblock_alloc_internal(size, align,
1628                                            min_addr, max_addr, nid, false);
1629         if (ptr)
1630                 memset(ptr, 0, size);
1631
1632         return ptr;
1633 }
1634
1635 /**
1636  * memblock_free_late - free pages directly to buddy allocator
1637  * @base: phys starting address of the  boot memory block
1638  * @size: size of the boot memory block in bytes
1639  *
1640  * This is only useful when the memblock allocator has already been torn
1641  * down, but we are still initializing the system.  Pages are released directly
1642  * to the buddy allocator.
1643  */
1644 void __init memblock_free_late(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
1645 {
1646         phys_addr_t cursor, end;
1647
1648         end = base + size - 1;
1649         memblock_dbg("%s: [%pa-%pa] %pS\n",
1650                      __func__, &base, &end, (void *)_RET_IP_);
1651         kmemleak_free_part_phys(base, size);
1652         cursor = PFN_UP(base);
1653         end = PFN_DOWN(base + size);
1654
1655         for (; cursor < end; cursor++) {
1656                 memblock_free_pages(pfn_to_page(cursor), cursor, 0);
1657                 totalram_pages_inc();
1658         }
1659 }
1660
1661 /*
1662  * Remaining API functions
1663  */
1664
1665 phys_addr_t __init_memblock memblock_phys_mem_size(void)
1666 {
1667         return memblock.memory.total_size;
1668 }
1669
1670 phys_addr_t __init_memblock memblock_reserved_size(void)
1671 {
1672         return memblock.reserved.total_size;
1673 }
1674
1675 /* lowest address */
1676 phys_addr_t __init_memblock memblock_start_of_DRAM(void)
1677 {
1678         return memblock.memory.regions[0].base;
1679 }
1680
1681 phys_addr_t __init_memblock memblock_end_of_DRAM(void)
1682 {
1683         int idx = memblock.memory.cnt - 1;
1684
1685         return (memblock.memory.regions[idx].base + memblock.memory.regions[idx].size);
1686 }
1687
1688 static phys_addr_t __init_memblock __find_max_addr(phys_addr_t limit)
1689 {
1690         phys_addr_t max_addr = PHYS_ADDR_MAX;
1691         struct memblock_region *r;
1692
1693         /*
1694          * translate the memory @limit size into the max address within one of
1695          * the memory memblock regions, if the @limit exceeds the total size
1696          * of those regions, max_addr will keep original value PHYS_ADDR_MAX
1697          */
1698         for_each_mem_region(r) {
1699                 if (limit <= r->size) {
1700                         max_addr = r->base + limit;
1701                         break;
1702                 }
1703                 limit -= r->size;
1704         }
1705
1706         return max_addr;
1707 }
1708
1709 void __init memblock_enforce_memory_limit(phys_addr_t limit)
1710 {
1711         phys_addr_t max_addr;
1712
1713         if (!limit)
1714                 return;
1715
1716         max_addr = __find_max_addr(limit);
1717
1718         /* @limit exceeds the total size of the memory, do nothing */
1719         if (max_addr == PHYS_ADDR_MAX)
1720                 return;
1721
1722         /* truncate both memory and reserved regions */
1723         memblock_remove_range(&memblock.memory, max_addr,
1724                               PHYS_ADDR_MAX);
1725         memblock_remove_range(&memblock.reserved, max_addr,
1726                               PHYS_ADDR_MAX);
1727 }
1728
1729 void __init memblock_cap_memory_range(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
1730 {
1731         int start_rgn, end_rgn;
1732         int i, ret;
1733
1734         if (!size)
1735                 return;
1736
1737         if (!memblock_memory->total_size) {
1738                 pr_warn("%s: No memory registered yet\n", __func__);
1739                 return;
1740         }
1741
1742         ret = memblock_isolate_range(&memblock.memory, base, size,
1743                                                 &start_rgn, &end_rgn);
1744         if (ret)
1745                 return;
1746
1747         /* remove all the MAP regions */
1748         for (i = memblock.memory.cnt - 1; i >= end_rgn; i--)
1749                 if (!memblock_is_nomap(&memblock.memory.regions[i]))
1750                         memblock_remove_region(&memblock.memory, i);
1751
1752         for (i = start_rgn - 1; i >= 0; i--)
1753                 if (!memblock_is_nomap(&memblock.memory.regions[i]))
1754                         memblock_remove_region(&memblock.memory, i);
1755
1756         /* truncate the reserved regions */
1757         memblock_remove_range(&memblock.reserved, 0, base);
1758         memblock_remove_range(&memblock.reserved,
1759                         base + size, PHYS_ADDR_MAX);
1760 }
1761
1762 void __init memblock_mem_limit_remove_map(phys_addr_t limit)
1763 {
1764         phys_addr_t max_addr;
1765
1766         if (!limit)
1767                 return;
1768
1769         max_addr = __find_max_addr(limit);
1770
1771         /* @limit exceeds the total size of the memory, do nothing */
1772         if (max_addr == PHYS_ADDR_MAX)
1773                 return;
1774
1775         memblock_cap_memory_range(0, max_addr);
1776 }
1777
1778 static int __init_memblock memblock_search(struct memblock_type *type, phys_addr_t addr)
1779 {
1780         unsigned int left = 0, right = type->cnt;
1781
1782         do {
1783                 unsigned int mid = (right + left) / 2;
1784
1785                 if (addr < type->regions[mid].base)
1786                         right = mid;
1787                 else if (addr >= (type->regions[mid].base +
1788                                   type->regions[mid].size))
1789                         left = mid + 1;
1790                 else
1791                         return mid;
1792         } while (left < right);
1793         return -1;
1794 }
1795
1796 bool __init_memblock memblock_is_reserved(phys_addr_t addr)
1797 {
1798         return memblock_search(&memblock.reserved, addr) != -1;
1799 }
1800
1801 bool __init_memblock memblock_is_memory(phys_addr_t addr)
1802 {
1803         return memblock_search(&memblock.memory, addr) != -1;
1804 }
1805
1806 bool __init_memblock memblock_is_map_memory(phys_addr_t addr)
1807 {
1808         int i = memblock_search(&memblock.memory, addr);
1809
1810         if (i == -1)
1811                 return false;
1812         return !memblock_is_nomap(&memblock.memory.regions[i]);
1813 }
1814
1815 int __init_memblock memblock_search_pfn_nid(unsigned long pfn,
1816                          unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
1817 {
1818         struct memblock_type *type = &memblock.memory;
1819         int mid = memblock_search(type, PFN_PHYS(pfn));
1820
1821         if (mid == -1)
1822                 return -1;
1823
1824         *start_pfn = PFN_DOWN(type->regions[mid].base);
1825         *end_pfn = PFN_DOWN(type->regions[mid].base + type->regions[mid].size);
1826
1827         return memblock_get_region_node(&type->regions[mid]);
1828 }
1829
1830 /**
1831  * memblock_is_region_memory - check if a region is a subset of memory
1832  * @base: base of region to check
1833  * @size: size of region to check
1834  *
1835  * Check if the region [@base, @base + @size) is a subset of a memory block.
1836  *
1837  * Return:
1838  * 0 if false, non-zero if true
1839  */
1840 bool __init_memblock memblock_is_region_memory(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
1841 {
1842         int idx = memblock_search(&memblock.memory, base);
1843         phys_addr_t end = base + memblock_cap_size(base, &size);
1844
1845         if (idx == -1)
1846                 return false;
1847         return (memblock.memory.regions[idx].base +
1848                  memblock.memory.regions[idx].size) >= end;
1849 }
1850
1851 /**
1852  * memblock_is_region_reserved - check if a region intersects reserved memory
1853  * @base: base of region to check
1854  * @size: size of region to check
1855  *
1856  * Check if the region [@base, @base + @size) intersects a reserved
1857  * memory block.
1858  *
1859  * Return:
1860  * True if they intersect, false if not.
1861  */
1862 bool __init_memblock memblock_is_region_reserved(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
1863 {
1864         return memblock_overlaps_region(&memblock.reserved, base, size);
1865 }
1866
1867 void __init_memblock memblock_trim_memory(phys_addr_t align)
1868 {
1869         phys_addr_t start, end, orig_start, orig_end;
1870         struct memblock_region *r;
1871
1872         for_each_mem_region(r) {
1873                 orig_start = r->base;
1874                 orig_end = r->base + r->size;
1875                 start = round_up(orig_start, align);
1876                 end = round_down(orig_end, align);
1877
1878                 if (start == orig_start && end == orig_end)
1879                         continue;
1880
1881                 if (start < end) {
1882                         r->base = start;
1883                         r->size = end - start;
1884                 } else {
1885                         memblock_remove_region(&memblock.memory,
1886                                                r - memblock.memory.regions);
1887                         r--;
1888                 }
1889         }
1890 }
1891
1892 void __init_memblock memblock_set_current_limit(phys_addr_t limit)
1893 {
1894         memblock.current_limit = limit;
1895 }
1896
1897 phys_addr_t __init_memblock memblock_get_current_limit(void)
1898 {
1899         return memblock.current_limit;
1900 }
1901
1902 static void __init_memblock memblock_dump(struct memblock_type *type)
1903 {
1904         phys_addr_t base, end, size;
1905         enum memblock_flags flags;
1906         int idx;
1907         struct memblock_region *rgn;
1908
1909         pr_info(" %s.cnt  = 0x%lx\n", type->name, type->cnt);
1910
1911         for_each_memblock_type(idx, type, rgn) {
1912                 char nid_buf[32] = "";
1913
1914                 base = rgn->base;
1915                 size = rgn->size;
1916                 end = base + size - 1;
1917                 flags = rgn->flags;
1918 #ifdef CONFIG_NUMA
1919                 if (memblock_get_region_node(rgn) != MAX_NUMNODES)
1920                         snprintf(nid_buf, sizeof(nid_buf), " on node %d",
1921                                  memblock_get_region_node(rgn));
1922 #endif
1923                 pr_info(" %s[%#x]\t[%pa-%pa], %pa bytes%s flags: %#x\n",
1924                         type->name, idx, &base, &end, &size, nid_buf, flags);
1925         }
1926 }
1927
1928 static void __init_memblock __memblock_dump_all(void)
1929 {
1930         pr_info("MEMBLOCK configuration:\n");
1931         pr_info(" memory size = %pa reserved size = %pa\n",
1932                 &memblock.memory.total_size,
1933                 &memblock.reserved.total_size);
1934
1935         memblock_dump(&memblock.memory);
1936         memblock_dump(&memblock.reserved);
1937 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_PHYS_MAP
1938         memblock_dump(&physmem);
1939 #endif
1940 }
1941
1942 void __init_memblock memblock_dump_all(void)
1943 {
1944         if (memblock_debug)
1945                 __memblock_dump_all();
1946 }
1947
1948 void __init memblock_allow_resize(void)
1949 {
1950         memblock_can_resize = 1;
1951 }
1952
1953 static int __init early_memblock(char *p)
1954 {
1955         if (p && strstr(p, "debug"))
1956                 memblock_debug = 1;
1957         return 0;
1958 }
1959 early_param("memblock", early_memblock);
1960
1961 static void __init free_memmap(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
1962 {
1963         struct page *start_pg, *end_pg;
1964         phys_addr_t pg, pgend;
1965
1966         /*
1967          * Convert start_pfn/end_pfn to a struct page pointer.
1968          */
1969         start_pg = pfn_to_page(start_pfn - 1) + 1;
1970         end_pg = pfn_to_page(end_pfn - 1) + 1;
1971
1972         /*
1973          * Convert to physical addresses, and round start upwards and end
1974          * downwards.
1975          */
1976         pg = PAGE_ALIGN(__pa(start_pg));
1977         pgend = __pa(end_pg) & PAGE_MASK;
1978
1979         /*
1980          * If there are free pages between these, free the section of the
1981          * memmap array.
1982          */
1983         if (pg < pgend)
1984                 memblock_phys_free(pg, pgend - pg);
1985 }
1986
1987 /*
1988  * The mem_map array can get very big.  Free the unused area of the memory map.
1989  */
1990 static void __init free_unused_memmap(void)
1991 {
1992         unsigned long start, end, prev_end = 0;
1993         int i;
1994
1995         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_ARCH_PFN_VALID) ||
1996             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP))
1997                 return;
1998
1999         /*
2000          * This relies on each bank being in address order.
2001          * The banks are sorted previously in bootmem_init().
2002          */
2003         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, NULL) {
2004 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
2005                 /*
2006                  * Take care not to free memmap entries that don't exist
2007                  * due to SPARSEMEM sections which aren't present.
2008                  */
2009                 start = min(start, ALIGN(prev_end, PAGES_PER_SECTION));
2010 #endif
2011                 /*
2012                  * Align down here since many operations in VM subsystem
2013                  * presume that there are no holes in the memory map inside
2014                  * a pageblock
2015                  */
2016                 start = pageblock_start_pfn(start);
2017
2018                 /*
2019                  * If we had a previous bank, and there is a space
2020                  * between the current bank and the previous, free it.
2021                  */
2022                 if (prev_end && prev_end < start)
2023                         free_memmap(prev_end, start);
2024
2025                 /*
2026                  * Align up here since many operations in VM subsystem
2027                  * presume that there are no holes in the memory map inside
2028                  * a pageblock
2029                  */
2030                 prev_end = pageblock_align(end);
2031         }
2032
2033 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
2034         if (!IS_ALIGNED(prev_end, PAGES_PER_SECTION)) {
2035                 prev_end = pageblock_align(end);
2036                 free_memmap(prev_end, ALIGN(prev_end, PAGES_PER_SECTION));
2037         }
2038 #endif
2039 }
2040
2041 static void __init __free_pages_memory(unsigned long start, unsigned long end)
2042 {
2043         int order;
2044
2045         while (start < end) {
2046                 /*
2047                  * Free the pages in the largest chunks alignment allows.
2048                  *
2049                  * __ffs() behaviour is undefined for 0. start == 0 is
2050                  * MAX_ORDER-aligned, set order to MAX_ORDER for the case.
2051                  */
2052                 if (start)
2053                         order = min_t(int, MAX_ORDER, __ffs(start));
2054                 else
2055                         order = MAX_ORDER;
2056
2057                 while (start + (1UL << order) > end)
2058                         order--;
2059
2060                 memblock_free_pages(pfn_to_page(start), start, order);
2061
2062                 start += (1UL << order);
2063         }
2064 }
2065
2066 static unsigned long __init __free_memory_core(phys_addr_t start,
2067                                  phys_addr_t end)
2068 {
2069         unsigned long start_pfn = PFN_UP(start);
2070         unsigned long end_pfn = min_t(unsigned long,
2071                                       PFN_DOWN(end), max_low_pfn);
2072
2073         if (start_pfn >= end_pfn)
2074                 return 0;
2075
2076         __free_pages_memory(start_pfn, end_pfn);
2077
2078         return end_pfn - start_pfn;
2079 }
2080
2081 static void __init memmap_init_reserved_pages(void)
2082 {
2083         struct memblock_region *region;
2084         phys_addr_t start, end;
2085         u64 i;
2086
2087         /* initialize struct pages for the reserved regions */
2088         for_each_reserved_mem_range(i, &start, &end)
2089                 reserve_bootmem_region(start, end);
2090
2091         /* and also treat struct pages for the NOMAP regions as PageReserved */
2092         for_each_mem_region(region) {
2093                 if (memblock_is_nomap(region)) {
2094                         start = region->base;
2095                         end = start + region->size;
2096                         reserve_bootmem_region(start, end);
2097                 }
2098         }
2099 }
2100
2101 static unsigned long __init free_low_memory_core_early(void)
2102 {
2103         unsigned long count = 0;
2104         phys_addr_t start, end;
2105         u64 i;
2106
2107         memblock_clear_hotplug(0, -1);
2108
2109         memmap_init_reserved_pages();
2110
2111         /*
2112          * We need to use NUMA_NO_NODE instead of NODE_DATA(0)->node_id
2113          *  because in some case like Node0 doesn't have RAM installed
2114          *  low ram will be on Node1
2115          */
2116         for_each_free_mem_range(i, NUMA_NO_NODE, MEMBLOCK_NONE, &start, &end,
2117                                 NULL)
2118                 count += __free_memory_core(start, end);
2119
2120         return count;
2121 }
2122
2123 static int reset_managed_pages_done __initdata;
2124
2125 void reset_node_managed_pages(pg_data_t *pgdat)
2126 {
2127         struct zone *z;
2128
2129         for (z = pgdat->node_zones; z < pgdat->node_zones + MAX_NR_ZONES; z++)
2130                 atomic_long_set(&z->managed_pages, 0);
2131 }
2132
2133 void __init reset_all_zones_managed_pages(void)
2134 {
2135         struct pglist_data *pgdat;
2136
2137         if (reset_managed_pages_done)
2138                 return;
2139
2140         for_each_online_pgdat(pgdat)
2141                 reset_node_managed_pages(pgdat);
2142
2143         reset_managed_pages_done = 1;
2144 }
2145
2146 /**
2147  * memblock_free_all - release free pages to the buddy allocator
2148  */
2149 void __init memblock_free_all(void)
2150 {
2151         unsigned long pages;
2152
2153         free_unused_memmap();
2154         reset_all_zones_managed_pages();
2155
2156         pages = free_low_memory_core_early();
2157         totalram_pages_add(pages);
2158 }
2159
2160 #if defined(CONFIG_DEBUG_FS) && defined(CONFIG_ARCH_KEEP_MEMBLOCK)
2161
2162 static int memblock_debug_show(struct seq_file *m, void *private)
2163 {
2164         struct memblock_type *type = m->private;
2165         struct memblock_region *reg;
2166         int i;
2167         phys_addr_t end;
2168
2169         for (i = 0; i < type->cnt; i++) {
2170                 reg = &type->regions[i];
2171                 end = reg->base + reg->size - 1;
2172
2173                 seq_printf(m, "%4d: ", i);
2174                 seq_printf(m, "%pa..%pa\n", &reg->base, &end);
2175         }
2176         return 0;
2177 }
2178 DEFINE_SHOW_ATTRIBUTE(memblock_debug);
2179
2180 static int __init memblock_init_debugfs(void)
2181 {
2182         struct dentry *root = debugfs_create_dir("memblock", NULL);
2183
2184         debugfs_create_file("memory", 0444, root,
2185                             &memblock.memory, &memblock_debug_fops);
2186         debugfs_create_file("reserved", 0444, root,
2187                             &memblock.reserved, &memblock_debug_fops);
2188 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_PHYS_MAP
2189         debugfs_create_file("physmem", 0444, root, &physmem,
2190                             &memblock_debug_fops);
2191 #endif
2192
2193         return 0;
2194 }
2195 __initcall(memblock_init_debugfs);
2196
2197 #endif /* CONFIG_DEBUG_FS */