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                 memblock_set_region_node(&type->regions[0], MAX_NUMNODES);
 259         }
 260 }
 261
 262 phys_addr_t __init_memblock get_allocated_memblock_reserved_regions_info(
 263                                         phys_addr_t *addr)
 264 {
 265         if (memblock.reserved.regions == memblock_reserved_init_regions)
 266                 return 0;
 267
 268         *addr = __pa(memblock.reserved.regions);
 269
 270         return PAGE_ALIGN(sizeof(struct memblock_region) *
 271                           memblock.reserved.max);
 272 }
 273
 274 /**
 275  * memblock_double_array - double the size of the memblock regions array
 276  * @type: memblock type of the regions array being doubled
 277  * @new_area_start: starting address of memory range to avoid overlap with
 278  * @new_area_size: size of memory range to avoid overlap with
 279  *
 280  * Double the size of the @type regions array. If memblock is being used to
 281  * allocate memory for a new reserved regions array and there is a previously
 282  * allocated memory range [@new_area_start,@new_area_start+@new_area_size]
 283  * waiting to be reserved, ensure the memory used by the new array does
 284  * not overlap.
 285  *
 286  * RETURNS:
 287  * 0 on success, -1 on failure.
 288  */
 289 static int __init_memblock memblock_double_array(struct memblock_type *type,
 290                                                 phys_addr_t new_area_start,
 291                                                 phys_addr_t new_area_size)
 292 {
 293         struct memblock_region *new_array, *old_array;
 294         phys_addr_t old_alloc_size, new_alloc_size;
 295         phys_addr_t old_size, new_size, addr;
 296         int use_slab = slab_is_available();
 297         int *in_slab;
 298
 299         /* We don't allow resizing until we know about the reserved regions
 300          * of memory that aren't suitable for allocation
 301          */
 302         if (!memblock_can_resize)
 303                 return -1;
 304
 305         /* Calculate new doubled size */
 306         old_size = type->max * sizeof(struct memblock_region);
 307         new_size = old_size << 1;
 308         /*
 309          * We need to allocated new one align to PAGE_SIZE,
 310          *   so we can free them completely later.
 311          */
 312         old_alloc_size = PAGE_ALIGN(old_size);
 313         new_alloc_size = PAGE_ALIGN(new_size);
 314
 315         /* Retrieve the slab flag */
 316         if (type == &memblock.memory)
 317                 in_slab = &memblock_memory_in_slab;
 318         else
 319                 in_slab = &memblock_reserved_in_slab;
 320
 321         /* Try to find some space for it.
 322          *
 323          * WARNING: We assume that either slab_is_available() and we use it or
 324          * we use MEMBLOCK for allocations. That means that this is unsafe to
 325          * use when bootmem is currently active (unless bootmem itself is
 326          * implemented on top of MEMBLOCK which isn't the case yet)
 327          *
 328          * This should however not be an issue for now, as we currently only
 329          * call into MEMBLOCK while it's still active, or much later when slab
 330          * is active for memory hotplug operations
 331          */
 332         if (use_slab) {
 333                 new_array = kmalloc(new_size, GFP_KERNEL);
 334                 addr = new_array ? __pa(new_array) : 0;
 335         } else {
 336                 /* only exclude range when trying to double reserved.regions */
 337                 if (type != &memblock.reserved)
 338                         new_area_start = new_area_size = 0;
 339
 340                 addr = memblock_find_in_range(new_area_start + new_area_size,
 341                                                 memblock.current_limit,
 342                                                 new_alloc_size, PAGE_SIZE);
 343                 if (!addr && new_area_size)
 344                         addr = memblock_find_in_range(0,
 345                                 min(new_area_start, memblock.current_limit),
 346                                 new_alloc_size, PAGE_SIZE);
 347
 348                 new_array = addr ? __va(addr) : NULL;
 349         }
 350         if (!addr) {
 351                 pr_err("memblock: Failed to double %s array from %ld to %ld entries !\n",
 352                        memblock_type_name(type), type->max, type->max * 2);
 353                 return -1;
 354         }
 355
 356         memblock_dbg("memblock: %s is doubled to %ld at [%#010llx-%#010llx]",
 357                         memblock_type_name(type), type->max * 2, (u64)addr,
 358                         (u64)addr + new_size - 1);
 359
 360         /*
 361          * Found space, we now need to move the array over before we add the
 362          * reserved region since it may be our reserved array itself that is
 363          * full.
 364          */
 365         memcpy(new_array, type->regions, old_size);
 366         memset(new_array + type->max, 0, old_size);
 367         old_array = type->regions;
 368         type->regions = new_array;
 369         type->max <<= 1;
 370
 371         /* Free old array. We needn't free it if the array is the static one */
 372         if (*in_slab)
 373                 kfree(old_array);
 374         else if (old_array != memblock_memory_init_regions &&
 375                  old_array != memblock_reserved_init_regions)
 376                 memblock_free(__pa(old_array), old_alloc_size);
 377
 378         /*
 379          * Reserve the new array if that comes from the memblock.  Otherwise, we
 380          * needn't do it
 381          */
 382         if (!use_slab)
 383                 BUG_ON(memblock_reserve(addr, new_alloc_size));
 384
 385         /* Update slab flag */
 386         *in_slab = use_slab;
 387
 388         return 0;
 389 }
 390
 391 /**
 392  * memblock_merge_regions - merge neighboring compatible regions
 393  * @type: memblock type to scan
 394  *
 395  * Scan @type and merge neighboring compatible regions.
 396  */
 397 static void __init_memblock memblock_merge_regions(struct memblock_type *type)
 398 {
 399         int i = 0;
 400
 401         /* cnt never goes below 1 */
 402         while (i < type->cnt - 1) {
 403                 struct memblock_region *this = &type->regions[i];
 404                 struct memblock_region *next = &type->regions[i + 1];
 405
 406                 if (this->base + this->size != next->base ||
 407                     memblock_get_region_node(this) !=
 408                     memblock_get_region_node(next)) {
 409                         BUG_ON(this->base + this->size > next->base);
 410                         i++;
 411                         continue;
 412                 }
 413
 414                 this->size += next->size;
 415                 /* move forward from next + 1, index of which is i + 2 */
 416                 memmove(next, next + 1, (type->cnt - (i + 2)) * sizeof(*next));
 417                 type->cnt--;
 418         }
 419 }
 420
 421 /**
 422  * memblock_insert_region - insert new memblock region
 423  * @type:       memblock type to insert into
 424  * @idx:        index for the insertion point
 425  * @base:       base address of the new region
 426  * @size:       size of the new region
 427  * @nid:        node id of the new region
 428  *
 429  * Insert new memblock region [@base,@base+@size) into @type at @idx.
 430  * @type must already have extra room to accomodate the new region.
 431  */
 432 static void __init_memblock memblock_insert_region(struct memblock_type *type,
 433                                                    int idx, phys_addr_t base,
 434                                                    phys_addr_t size, int nid)
 435 {
 436         struct memblock_region *rgn = &type->regions[idx];
 437
 438         BUG_ON(type->cnt >= type->max);
 439         memmove(rgn + 1, rgn, (type->cnt - idx) * sizeof(*rgn));
 440         rgn->base = base;
 441         rgn->size = size;
 442         memblock_set_region_node(rgn, nid);
 443         type->cnt++;
 444         type->total_size += size;
 445 }
 446
 447 /**
 448  * memblock_add_region - add new memblock region
 449  * @type: memblock type to add new region into
 450  * @base: base address of the new region
 451  * @size: size of the new region
 452  * @nid: nid of the new region
 453  *
 454  * Add new memblock region [@base,@base+@size) into @type.  The new region
 455  * is allowed to overlap with existing ones - overlaps don't affect already
 456  * existing regions.  @type is guaranteed to be minimal (all neighbouring
 457  * compatible regions are merged) after the addition.
 458  *
 459  * RETURNS:
 460  * 0 on success, -errno on failure.
 461  */
 462 static int __init_memblock memblock_add_region(struct memblock_type *type,
 463                                 phys_addr_t base, phys_addr_t size, int nid)
 464 {
 465         bool insert = false;
 466         phys_addr_t obase = base;
 467         phys_addr_t end = base + memblock_cap_size(base, &size);
 468         int i, nr_new;
 469
 470         if (!size)
 471                 return 0;
 472
 473         /* special case for empty array */
 474         if (type->regions[0].size == 0) {
 475                 WARN_ON(type->cnt != 1 || type->total_size);
 476                 type->regions[0].base = base;
 477                 type->regions[0].size = size;
 478                 memblock_set_region_node(&type->regions[0], nid);
 479                 type->total_size = size;
 480                 return 0;
 481         }
 482 repeat:
 483         /*
 484          * The following is executed twice.  Once with %false @insert and
 485          * then with %true.  The first counts the number of regions needed
 486          * to accomodate the new area.  The second actually inserts them.
 487          */
 488         base = obase;
 489         nr_new = 0;
 490
 491         for (i = 0; i < type->cnt; i++) {
 492                 struct memblock_region *rgn = &type->regions[i];
 493                 phys_addr_t rbase = rgn->base;
 494                 phys_addr_t rend = rbase + rgn->size;
 495
 496                 if (rbase >= end)
 497                         break;
 498                 if (rend <= base)
 499                         continue;
 500                 /*
 501                  * @rgn overlaps.  If it separates the lower part of new
 502                  * area, insert that portion.
 503                  */
 504                 if (rbase > base) {
 505                         nr_new++;
 506                         if (insert)
 507                                 memblock_insert_region(type, i++, base,
 508                                                        rbase - base, nid);
 509                 }
 510                 /* area below @rend is dealt with, forget about it */
 511                 base = min(rend, end);
 512         }
 513
 514         /* insert the remaining portion */
 515         if (base < end) {
 516                 nr_new++;
 517                 if (insert)
 518                         memblock_insert_region(type, i, base, end - base, nid);
 519         }
 520
 521         /*
 522          * If this was the first round, resize array and repeat for actual
 523          * insertions; otherwise, merge and return.
 524          */
 525         if (!insert) {
 526                 while (type->cnt + nr_new > type->max)
 527                         if (memblock_double_array(type, obase, size) < 0)
 528                                 return -ENOMEM;
 529                 insert = true;
 530                 goto repeat;
 531         } else {
 532                 memblock_merge_regions(type);
 533                 return 0;
 534         }
 535 }
 536
 537 int __init_memblock memblock_add_node(phys_addr_t base, phys_addr_t size,
 538                                        int nid)
 539 {
 540         return memblock_add_region(&memblock.memory, base, size, nid);
 541 }
 542
 543 int __init_memblock memblock_add(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
 544 {
 545         return memblock_add_region(&memblock.memory, base, size, MAX_NUMNODES);
 546 }
 547
 548 /**
 549  * memblock_isolate_range - isolate given range into disjoint memblocks
 550  * @type: memblock type to isolate range for
 551  * @base: base of range to isolate
 552  * @size: size of range to isolate
 553  * @start_rgn: out parameter for the start of isolated region
 554  * @end_rgn: out parameter for the end of isolated region
 555  *
 556  * Walk @type and ensure that regions don't cross the boundaries defined by
 557  * [@base,@base+@size).  Crossing regions are split at the boundaries,
 558  * which may create at most two more regions.  The index of the first
 559  * region inside the range is returned in *@start_rgn and end in *@end_rgn.
 560  *
 561  * RETURNS:
 562  * 0 on success, -errno on failure.
 563  */
 564 static int __init_memblock memblock_isolate_range(struct memblock_type *type,
 565                                         phys_addr_t base, phys_addr_t size,
 566                                         int *start_rgn, int *end_rgn)
 567 {
 568         phys_addr_t end = base + memblock_cap_size(base, &size);
 569         int i;
 570
 571         *start_rgn = *end_rgn = 0;
 572
 573         if (!size)
 574                 return 0;
 575
 576         /* we'll create at most two more regions */
 577         while (type->cnt + 2 > type->max)
 578                 if (memblock_double_array(type, base, size) < 0)
 579                         return -ENOMEM;
 580
 581         for (i = 0; i < type->cnt; i++) {
 582                 struct memblock_region *rgn = &type->regions[i];
 583                 phys_addr_t rbase = rgn->base;
 584                 phys_addr_t rend = rbase + rgn->size;
 585
 586                 if (rbase >= end)
 587                         break;
 588                 if (rend <= base)
 589                         continue;
 590
 591                 if (rbase < base) {
 592                         /*
 593                          * @rgn intersects from below.  Split and continue
 594                          * to process the next region - the new top half.
 595                          */
 596                         rgn->base = base;
 597                         rgn->size -= base - rbase;
 598                         type->total_size -= base - rbase;
 599                         memblock_insert_region(type, i, rbase, base - rbase,
 600                                                memblock_get_region_node(rgn));
 601                 } else if (rend > end) {
 602                         /*
 603                          * @rgn intersects from above.  Split and redo the
 604                          * current region - the new bottom half.
 605                          */
 606                         rgn->base = end;
 607                         rgn->size -= end - rbase;
 608                         type->total_size -= end - rbase;
 609                         memblock_insert_region(type, i--, rbase, end - rbase,
 610                                                memblock_get_region_node(rgn));
 611                 } else {
 612                         /* @rgn is fully contained, record it */
 613                         if (!*end_rgn)
 614                                 *start_rgn = i;
 615                         *end_rgn = i + 1;
 616                 }
 617         }
 618
 619         return 0;
 620 }
 621
 622 static int __init_memblock __memblock_remove(struct memblock_type *type,
 623                                              phys_addr_t base, phys_addr_t size)
 624 {
 625         int start_rgn, end_rgn;
 626         int i, ret;
 627
 628         ret = memblock_isolate_range(type, base, size, &start_rgn, &end_rgn);
 629         if (ret)
 630                 return ret;
 631
 632         for (i = end_rgn - 1; i >= start_rgn; i--)
 633                 memblock_remove_region(type, i);
 634         return 0;
 635 }
 636
 637 int __init_memblock memblock_remove(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
 638 {
 639         return __memblock_remove(&memblock.memory, base, size);
 640 }
 641
 642 int __init_memblock memblock_free(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
 643 {
 644         memblock_dbg("   memblock_free: [%#016llx-%#016llx] %pF\n",
 645                      (unsigned long long)base,
 646                      (unsigned long long)base + size,
 647                      (void *)_RET_IP_);
 648
 649         return __memblock_remove(&memblock.reserved, base, size);
 650 }
 651
 652 int __init_memblock memblock_reserve(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
 653 {
 654         struct memblock_type *_rgn = &memblock.reserved;
 655
 656         memblock_dbg("memblock_reserve: [%#016llx-%#016llx] %pF\n",
 657                      (unsigned long long)base,
 658                      (unsigned long long)base + size,
 659                      (void *)_RET_IP_);
 660
 661         return memblock_add_region(_rgn, base, size, MAX_NUMNODES);
 662 }
 663
 664 /**
 665  * __next_free_mem_range - next function for for_each_free_mem_range()
 666  * @idx: pointer to u64 loop variable
 667  * @nid: node selector, %MAX_NUMNODES for all nodes
 668  * @out_start: ptr to phys_addr_t for start address of the range, can be %NULL
 669  * @out_end: ptr to phys_addr_t for end address of the range, can be %NULL
 670  * @out_nid: ptr to int for nid of the range, can be %NULL
 671  *
 672  * Find the first free area from *@idx which matches @nid, fill the out
 673  * parameters, and update *@idx for the next iteration.  The lower 32bit of
 674  * *@idx contains index into memory region and the upper 32bit indexes the
 675  * areas before each reserved region.  For example, if reserved regions
 676  * look like the following,
 677  *
 678  *      0:[0-16), 1:[32-48), 2:[128-130)
 679  *
 680  * The upper 32bit indexes the following regions.
 681  *
 682  *      0:[0-0), 1:[16-32), 2:[48-128), 3:[130-MAX)
 683  *
 684  * As both region arrays are sorted, the function advances the two indices
 685  * in lockstep and returns each intersection.
 686  */
 687 void __init_memblock __next_free_mem_range(u64 *idx, int nid,
 688                                            phys_addr_t *out_start,
 689                                            phys_addr_t *out_end, int *out_nid)
 690 {
 691         struct memblock_type *mem = &memblock.memory;
 692         struct memblock_type *rsv = &memblock.reserved;
 693         int mi = *idx & 0xffffffff;
 694         int ri = *idx >> 32;
 695
 696         for ( ; mi < mem->cnt; mi++) {
 697                 struct memblock_region *m = &mem->regions[mi];
 698                 phys_addr_t m_start = m->base;
 699                 phys_addr_t m_end = m->base + m->size;
 700
 701                 /* only memory regions are associated with nodes, check it */
 702                 if (nid != MAX_NUMNODES && nid != memblock_get_region_node(m))
 703                         continue;
 704
 705                 /* scan areas before each reservation for intersection */
 706                 for ( ; ri < rsv->cnt + 1; ri++) {
 707                         struct memblock_region *r = &rsv->regions[ri];
 708                         phys_addr_t r_start = ri ? r[-1].base + r[-1].size : 0;
 709                         phys_addr_t r_end = ri < rsv->cnt ? r->base : ULLONG_MAX;
 710
 711                         /* if ri advanced past mi, break out to advance mi */
 712                         if (r_start >= m_end)
 713                                 break;
 714                         /* if the two regions intersect, we're done */
 715                         if (m_start < r_end) {
 716                                 if (out_start)
 717                                         *out_start = max(m_start, r_start);
 718                                 if (out_end)
 719                                         *out_end = min(m_end, r_end);
 720                                 if (out_nid)
 721                                         *out_nid = memblock_get_region_node(m);
 722                                 /*
 723                                  * The region which ends first is advanced
 724                                  * for the next iteration.
 725                                  */
 726                                 if (m_end <= r_end)
 727                                         mi++;
 728                                 else
 729                                         ri++;
 730                                 *idx = (u32)mi | (u64)ri << 32;
 731                                 return;
 732                         }
 733                 }
 734         }
 735
 736         /* signal end of iteration */
 737         *idx = ULLONG_MAX;
 738 }
 739
 740 /**
 741  * __next_free_mem_range_rev - next function for for_each_free_mem_range_reverse()
 742  * @idx: pointer to u64 loop variable
 743  * @nid: nid: node selector, %MAX_NUMNODES for all nodes
 744  * @out_start: ptr to phys_addr_t for start address of the range, can be %NULL
 745  * @out_end: ptr to phys_addr_t for end address of the range, can be %NULL
 746  * @out_nid: ptr to int for nid of the range, can be %NULL
 747  *
 748  * Reverse of __next_free_mem_range().
 749  */
 750 void __init_memblock __next_free_mem_range_rev(u64 *idx, int nid,
 751                                            phys_addr_t *out_start,
 752                                            phys_addr_t *out_end, int *out_nid)
 753 {
 754         struct memblock_type *mem = &memblock.memory;
 755         struct memblock_type *rsv = &memblock.reserved;
 756         int mi = *idx & 0xffffffff;
 757         int ri = *idx >> 32;
 758
 759         if (*idx == (u64)ULLONG_MAX) {
 760                 mi = mem->cnt - 1;
 761                 ri = rsv->cnt;
 762         }
 763
 764         for ( ; mi >= 0; mi--) {
 765                 struct memblock_region *m = &mem->regions[mi];
 766                 phys_addr_t m_start = m->base;
 767                 phys_addr_t m_end = m->base + m->size;
 768
 769                 /* only memory regions are associated with nodes, check it */
 770                 if (nid != MAX_NUMNODES && nid != memblock_get_region_node(m))
 771                         continue;
 772
 773                 /* scan areas before each reservation for intersection */
 774                 for ( ; ri >= 0; ri--) {
 775                         struct memblock_region *r = &rsv->regions[ri];
 776                         phys_addr_t r_start = ri ? r[-1].base + r[-1].size : 0;
 777                         phys_addr_t r_end = ri < rsv->cnt ? r->base : ULLONG_MAX;
 778
 779                         /* if ri advanced past mi, break out to advance mi */
 780                         if (r_end <= m_start)
 781                                 break;
 782                         /* if the two regions intersect, we're done */
 783                         if (m_end > r_start) {
 784                                 if (out_start)
 785                                         *out_start = max(m_start, r_start);
 786                                 if (out_end)
 787                                         *out_end = min(m_end, r_end);
 788                                 if (out_nid)
 789                                         *out_nid = memblock_get_region_node(m);
 790
 791                                 if (m_start >= r_start)
 792                                         mi--;
 793                                 else
 794                                         ri--;
 795                                 *idx = (u32)mi | (u64)ri << 32;
 796                                 return;
 797                         }
 798                 }
 799         }
 800
 801         *idx = ULLONG_MAX;
 802 }
 803
 804 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
 805 /*
 806  * Common iterator interface used to define for_each_mem_range().
 807  */
 808 void __init_memblock __next_mem_pfn_range(int *idx, int nid,
 809                                 unsigned long *out_start_pfn,
 810                                 unsigned long *out_end_pfn, int *out_nid)
 811 {
 812         struct memblock_type *type = &memblock.memory;
 813         struct memblock_region *r;
 814
 815         while (++*idx < type->cnt) {
 816                 r = &type->regions[*idx];
 817
 818                 if (PFN_UP(r->base) >= PFN_DOWN(r->base + r->size))
 819                         continue;
 820                 if (nid == MAX_NUMNODES || nid == r->nid)
 821                         break;
 822         }
 823         if (*idx >= type->cnt) {
 824                 *idx = -1;
 825                 return;
 826         }
 827
 828         if (out_start_pfn)
 829                 *out_start_pfn = PFN_UP(r->base);
 830         if (out_end_pfn)
 831                 *out_end_pfn = PFN_DOWN(r->base + r->size);
 832         if (out_nid)
 833                 *out_nid = r->nid;
 834 }
 835
 836 /**
 837  * memblock_set_node - set node ID on memblock regions
 838  * @base: base of area to set node ID for
 839  * @size: size of area to set node ID for
 840  * @nid: node ID to set
 841  *
 842  * Set the nid of memblock memory regions in [@base,@base+@size) to @nid.
 843  * Regions which cross the area boundaries are split as necessary.
 844  *
 845  * RETURNS:
 846  * 0 on success, -errno on failure.
 847  */
 848 int __init_memblock memblock_set_node(phys_addr_t base, phys_addr_t size,
 849                                       int nid)
 850 {
 851         struct memblock_type *type = &memblock.memory;
 852         int start_rgn, end_rgn;
 853         int i, ret;
 854
 855         ret = memblock_isolate_range(type, base, size, &start_rgn, &end_rgn);
 856         if (ret)
 857                 return ret;
 858
 859         for (i = start_rgn; i < end_rgn; i++)
 860                 memblock_set_region_node(&type->regions[i], nid);
 861
 862         memblock_merge_regions(type);
 863         return 0;
 864 }
 865 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
 866
 867 static phys_addr_t __init memblock_alloc_base_nid(phys_addr_t size,
 868                                         phys_addr_t align, phys_addr_t max_addr,
 869                                         int nid)
 870 {
 871         phys_addr_t found;
 872
 873         if (WARN_ON(!align))
 874                 align = __alignof__(long long);
 875
 876         /* align @size to avoid excessive fragmentation on reserved array */
 877         size = round_up(size, align);
 878
 879         found = memblock_find_in_range_node(0, max_addr, size, align, nid);
 880         if (found && !memblock_reserve(found, size))
 881                 return found;
 882
 883         return 0;
 884 }
 885
 886 phys_addr_t __init memblock_alloc_nid(phys_addr_t size, phys_addr_t align, int nid)
 887 {
 888         return memblock_alloc_base_nid(size, align, MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE, nid);
 889 }
 890
 891 phys_addr_t __init __memblock_alloc_base(phys_addr_t size, phys_addr_t align, phys_addr_t max_addr)
 892 {
 893         return memblock_alloc_base_nid(size, align, max_addr, MAX_NUMNODES);
 894 }
 895
 896 phys_addr_t __init memblock_alloc_base(phys_addr_t size, phys_addr_t align, phys_addr_t max_addr)
 897 {
 898         phys_addr_t alloc;
 899
 900         alloc = __memblock_alloc_base(size, align, max_addr);
 901
 902         if (alloc == 0)
 903                 panic("ERROR: Failed to allocate 0x%llx bytes below 0x%llx.\n",
 904                       (unsigned long long) size, (unsigned long long) max_addr);
 905
 906         return alloc;
 907 }
 908
 909 phys_addr_t __init memblock_alloc(phys_addr_t size, phys_addr_t align)
 910 {
 911         return memblock_alloc_base(size, align, MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE);
 912 }
 913
 914 phys_addr_t __init memblock_alloc_try_nid(phys_addr_t size, phys_addr_t align, int nid)
 915 {
 916         phys_addr_t res = memblock_alloc_nid(size, align, nid);
 917
 918         if (res)
 919                 return res;
 920         return memblock_alloc_base(size, align, MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE);
 921 }
 922
 923
 924 /*
 925  * Remaining API functions
 926  */
 927
 928 phys_addr_t __init memblock_phys_mem_size(void)
 929 {
 930         return memblock.memory.total_size;
 931 }
 932
 933 phys_addr_t __init memblock_mem_size(unsigned long limit_pfn)
 934 {
 935         unsigned long pages = 0;
 936         struct memblock_region *r;
 937         unsigned long start_pfn, end_pfn;
 938
 939         for_each_memblock(memory, r) {
 940                 start_pfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
 941                 end_pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
 942                 start_pfn = min_t(unsigned long, start_pfn, limit_pfn);
 943                 end_pfn = min_t(unsigned long, end_pfn, limit_pfn);
 944                 pages += end_pfn - start_pfn;
 945         }
 946
 947         return (phys_addr_t)pages << PAGE_SHIFT;
 948 }
 949
 950 /* lowest address */
 951 phys_addr_t __init_memblock memblock_start_of_DRAM(void)
 952 {
 953         return memblock.memory.regions[0].base;
 954 }
 955
 956 phys_addr_t __init_memblock memblock_end_of_DRAM(void)
 957 {
 958         int idx = memblock.memory.cnt - 1;
 959
 960         return (memblock.memory.regions[idx].base + memblock.memory.regions[idx].size);
 961 }
 962
 963 void __init memblock_enforce_memory_limit(phys_addr_t limit)
 964 {
 965         unsigned long i;
 966         phys_addr_t max_addr = (phys_addr_t)ULLONG_MAX;
 967
 968         if (!limit)
 969                 return;
 970
 971         /* find out max address */
 972         for (i = 0; i < memblock.memory.cnt; i++) {
 973                 struct memblock_region *r = &memblock.memory.regions[i];
 974
 975                 if (limit <= r->size) {
 976                         max_addr = r->base + limit;
 977                         break;
 978                 }
 979                 limit -= r->size;
 980         }
 981
 982         /* truncate both memory and reserved regions */
 983         __memblock_remove(&memblock.memory, max_addr, (phys_addr_t)ULLONG_MAX);
 984         __memblock_remove(&memblock.reserved, max_addr, (phys_addr_t)ULLONG_MAX);
 985 }
 986
 987 static int __init_memblock memblock_search(struct memblock_type *type, phys_addr_t addr)
 988 {
 989         unsigned int left = 0, right = type->cnt;
 990
 991         do {
 992                 unsigned int mid = (right + left) / 2;
 993
 994                 if (addr < type->regions[mid].base)
 995                         right = mid;
 996                 else if (addr >= (type->regions[mid].base +
 997                                   type->regions[mid].size))
 998                         left = mid + 1;
 999                 else
1000                         return mid;
1001         } while (left < right);
1002         return -1;
1003 }
1004
1005 int __init memblock_is_reserved(phys_addr_t addr)
1006 {
1007         return memblock_search(&memblock.reserved, addr) != -1;
1008 }
1009
1010 int __init_memblock memblock_is_memory(phys_addr_t addr)
1011 {
1012         return memblock_search(&memblock.memory, addr) != -1;
1013 }
1014
1015 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
1016 int __init_memblock memblock_search_pfn_nid(unsigned long pfn,
1017                          unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
1018 {
1019         struct memblock_type *type = &memblock.memory;
1020         int mid = memblock_search(type, (phys_addr_t)pfn << PAGE_SHIFT);
1021
1022         if (mid == -1)
1023                 return -1;
1024
1025         *start_pfn = type->regions[mid].base >> PAGE_SHIFT;
1026         *end_pfn = (type->regions[mid].base + type->regions[mid].size)
1027                         >> PAGE_SHIFT;
1028
1029         return type->regions[mid].nid;
1030 }
1031 #endif
1032
1033 /**
1034  * memblock_is_region_memory - check if a region is a subset of memory
1035  * @base: base of region to check
1036  * @size: size of region to check
1037  *
1038  * Check if the region [@base, @base+@size) is a subset of a memory block.
1039  *
1040  * RETURNS:
1041  * 0 if false, non-zero if true
1042  */
1043 int __init_memblock memblock_is_region_memory(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
1044 {
1045         int idx = memblock_search(&memblock.memory, base);
1046         phys_addr_t end = base + memblock_cap_size(base, &size);
1047
1048         if (idx == -1)
1049                 return 0;
1050         return memblock.memory.regions[idx].base <= base &&
1051                 (memblock.memory.regions[idx].base +
1052                  memblock.memory.regions[idx].size) >= end;
1053 }
1054
1055 /**
1056  * memblock_is_region_reserved - check if a region intersects reserved memory
1057  * @base: base of region to check
1058  * @size: size of region to check
1059  *
1060  * Check if the region [@base, @base+@size) intersects a reserved memory block.
1061  *
1062  * RETURNS:
1063  * 0 if false, non-zero if true
1064  */
1065 int __init_memblock memblock_is_region_reserved(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
1066 {
1067         memblock_cap_size(base, &size);
1068         return memblock_overlaps_region(&memblock.reserved, base, size) >= 0;
1069 }
1070
1071 void __init_memblock memblock_trim_memory(phys_addr_t align)
1072 {
1073         int i;
1074         phys_addr_t start, end, orig_start, orig_end;
1075         struct memblock_type *mem = &memblock.memory;
1076
1077         for (i = 0; i < mem->cnt; i++) {
1078                 orig_start = mem->regions[i].base;
1079                 orig_end = mem->regions[i].base + mem->regions[i].size;
1080                 start = round_up(orig_start, align);
1081                 end = round_down(orig_end, align);
1082
1083                 if (start == orig_start && end == orig_end)
1084                         continue;
1085
1086                 if (start < end) {
1087                         mem->regions[i].base = start;
1088                         mem->regions[i].size = end - start;
1089                 } else {
1090                         memblock_remove_region(mem, i);
1091                         i--;
1092                 }
1093         }
1094 }
1095
1096 void __init_memblock memblock_set_current_limit(phys_addr_t limit)
1097 {
1098         memblock.current_limit = limit;
1099 }
1100
1101 static void __init_memblock memblock_dump(struct memblock_type *type, char *name)
1102 {
1103         unsigned long long base, size;
1104         int i;
1105
1106         pr_info(" %s.cnt  = 0x%lx\n", name, type->cnt);
1107
1108         for (i = 0; i < type->cnt; i++) {
1109                 struct memblock_region *rgn = &type->regions[i];
1110                 char nid_buf[32] = "";
1111
1112                 base = rgn->base;
1113                 size = rgn->size;
1114 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
1115                 if (memblock_get_region_node(rgn) != MAX_NUMNODES)
1116                         snprintf(nid_buf, sizeof(nid_buf), " on node %d",
1117                                  memblock_get_region_node(rgn));
1118 #endif
1119                 pr_info(" %s[%#x]\t[%#016llx-%#016llx], %#llx bytes%s\n",
1120                         name, i, base, base + size - 1, size, nid_buf);
1121         }
1122 }
1123
1124 void __init_memblock __memblock_dump_all(void)
1125 {
1126         pr_info("MEMBLOCK configuration:\n");
1127         pr_info(" memory size = %#llx reserved size = %#llx\n",
1128                 (unsigned long long)memblock.memory.total_size,
1129                 (unsigned long long)memblock.reserved.total_size);
1130
1131         memblock_dump(&memblock.memory, "memory");
1132         memblock_dump(&memblock.reserved, "reserved");
1133 }
1134
1135 void __init memblock_allow_resize(void)
1136 {
1137         memblock_can_resize = 1;
1138 }
1139
1140 static int __init early_memblock(char *p)
1141 {
1142         if (p && strstr(p, "debug"))
1143                 memblock_debug = 1;
1144         return 0;
1145 }
1146 early_param("memblock", early_memblock);
1147
1148 #if defined(CONFIG_DEBUG_FS) && !defined(CONFIG_ARCH_DISCARD_MEMBLOCK)
1149
1150 static int memblock_debug_show(struct seq_file *m, void *private)
1151 {
1152         struct memblock_type *type = m->private;
1153         struct memblock_region *reg;
1154         int i;
1155
1156         for (i = 0; i < type->cnt; i++) {
1157                 reg = &type->regions[i];
1158                 seq_printf(m, "%4d: ", i);
1159                 if (sizeof(phys_addr_t) == 4)
1160                         seq_printf(m, "0x%08lx..0x%08lx\n",
1161                                    (unsigned long)reg->base,
1162                                    (unsigned long)(reg->base + reg->size - 1));
1163                 else
1164                         seq_printf(m, "0x%016llx..0x%016llx\n",
1165                                    (unsigned long long)reg->base,
1166                                    (unsigned long long)(reg->base + reg->size - 1));
1167
1168         }
1169         return 0;
1170 }
1171
1172 static int memblock_debug_open(struct inode *inode, struct file *file)
1173 {
1174         return single_open(file, memblock_debug_show, inode->i_private);
1175 }
1176
1177 static const struct file_operations memblock_debug_fops = {
1178         .open = memblock_debug_open,
1179         .read = seq_read,
1180         .llseek = seq_lseek,
1181         .release = single_release,
1182 };
1183
1184 static int __init memblock_init_debugfs(void)
1185 {
1186         struct dentry *root = debugfs_create_dir("memblock", NULL);
1187         if (!root)
1188                 return -ENXIO;
1189         debugfs_create_file("memory", S_IRUGO, root, &memblock.memory, &memblock_debug_fops);
1190         debugfs_create_file("reserved", S_IRUGO, root, &memblock.reserved, &memblock_debug_fops);
1191
1192         return 0;
1193 }
1194 __initcall(memblock_init_debugfs);
1195
1196 #endif /* CONFIG_DEBUG_FS */