mtd: rawnand: sunxi: Add a platform data structure
[sfrench/cifs-2.6.git] / 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/kmemleak.h>
21 #include <linux/seq_file.h>
22 #include <linux/memblock.h>
23
24 #include <asm/sections.h>
25 #include <linux/io.h>
26
27 #include "internal.h"
28
29 #define INIT_MEMBLOCK_REGIONS                   128
30 #define INIT_PHYSMEM_REGIONS                    4
31
32 #ifndef INIT_MEMBLOCK_RESERVED_REGIONS
33 # define INIT_MEMBLOCK_RESERVED_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  * * ``physmap`` - describes the actual physical memory regardless of
52  *   the possible restrictions; the ``physmap`` type is only available
53  *   on some architectures.
54  *
55  * Each region is represented by :c:type:`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 :c:type:`struct
58  * memblock_type` which contains an array of memory regions along with
59  * the allocator metadata. The memory types are nicely wrapped with
60  * :c:type:`struct memblock`. This structure is statically initialzed
61  * at build time. The region arrays for the "memory" and "reserved"
62  * types are initially sized to %INIT_MEMBLOCK_REGIONS and for the
63  * "physmap" type to %INIT_PHYSMEM_REGIONS.
64  * The :c:func:`memblock_allow_resize` enables automatic resizing of
65  * the region arrays during addition of new regions. This feature
66  * should be used with care so that memory allocated for the region
67  * array will not overlap with areas that should be reserved, for
68  * example initrd.
69  *
70  * The early architecture setup should tell memblock what the physical
71  * memory layout is by using :c:func:`memblock_add` or
72  * :c:func:`memblock_add_node` functions. The first function does not
73  * assign the region to a NUMA node and it is appropriate for UMA
74  * systems. Yet, it is possible to use it on NUMA systems as well and
75  * assign the region to a NUMA node later in the setup process using
76  * :c:func:`memblock_set_node`. The :c:func:`memblock_add_node`
77  * performs such an assignment directly.
78  *
79  * Once memblock is setup the memory can be allocated using one of the
80  * API variants:
81  *
82  * * :c:func:`memblock_phys_alloc*` - these functions return the
83  *   **physical** address of the allocated memory
84  * * :c:func:`memblock_alloc*` - these functions return the **virtual**
85  *   address of the allocated memory.
86  *
87  * Note, that both API variants use implict assumptions about allowed
88  * memory ranges and the fallback methods. Consult the documentation
89  * of :c:func:`memblock_alloc_internal` and
90  * :c:func:`memblock_alloc_range_nid` functions for more elaboarte
91  * description.
92  *
93  * As the system boot progresses, the architecture specific
94  * :c:func:`mem_init` function frees all the memory to the buddy page
95  * allocator.
96  *
97  * If an architecure enables %CONFIG_ARCH_DISCARD_MEMBLOCK, the
98  * memblock data structures will be discarded after the system
99  * initialization compltes.
100  */
101
102 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
103 struct pglist_data __refdata contig_page_data;
104 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
105 #endif
106
107 unsigned long max_low_pfn;
108 unsigned long min_low_pfn;
109 unsigned long max_pfn;
110 unsigned long long max_possible_pfn;
111
112 static struct memblock_region memblock_memory_init_regions[INIT_MEMBLOCK_REGIONS] __initdata_memblock;
113 static struct memblock_region memblock_reserved_init_regions[INIT_MEMBLOCK_RESERVED_REGIONS] __initdata_memblock;
114 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_PHYS_MAP
115 static struct memblock_region memblock_physmem_init_regions[INIT_PHYSMEM_REGIONS] __initdata_memblock;
116 #endif
117
118 struct memblock memblock __initdata_memblock = {
119         .memory.regions         = memblock_memory_init_regions,
120         .memory.cnt             = 1,    /* empty dummy entry */
121         .memory.max             = INIT_MEMBLOCK_REGIONS,
122         .memory.name            = "memory",
123
124         .reserved.regions       = memblock_reserved_init_regions,
125         .reserved.cnt           = 1,    /* empty dummy entry */
126         .reserved.max           = INIT_MEMBLOCK_RESERVED_REGIONS,
127         .reserved.name          = "reserved",
128
129 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_PHYS_MAP
130         .physmem.regions        = memblock_physmem_init_regions,
131         .physmem.cnt            = 1,    /* empty dummy entry */
132         .physmem.max            = INIT_PHYSMEM_REGIONS,
133         .physmem.name           = "physmem",
134 #endif
135
136         .bottom_up              = false,
137         .current_limit          = MEMBLOCK_ALLOC_ANYWHERE,
138 };
139
140 int memblock_debug __initdata_memblock;
141 static bool system_has_some_mirror __initdata_memblock = false;
142 static int memblock_can_resize __initdata_memblock;
143 static int memblock_memory_in_slab __initdata_memblock = 0;
144 static int memblock_reserved_in_slab __initdata_memblock = 0;
145
146 static enum memblock_flags __init_memblock choose_memblock_flags(void)
147 {
148         return system_has_some_mirror ? MEMBLOCK_MIRROR : MEMBLOCK_NONE;
149 }
150
151 /* adjust *@size so that (@base + *@size) doesn't overflow, return new size */
152 static inline phys_addr_t memblock_cap_size(phys_addr_t base, phys_addr_t *size)
153 {
154         return *size = min(*size, PHYS_ADDR_MAX - base);
155 }
156
157 /*
158  * Address comparison utilities
159  */
160 static unsigned long __init_memblock memblock_addrs_overlap(phys_addr_t base1, phys_addr_t size1,
161                                        phys_addr_t base2, phys_addr_t size2)
162 {
163         return ((base1 < (base2 + size2)) && (base2 < (base1 + size1)));
164 }
165
166 bool __init_memblock memblock_overlaps_region(struct memblock_type *type,
167                                         phys_addr_t base, phys_addr_t size)
168 {
169         unsigned long i;
170
171         for (i = 0; i < type->cnt; i++)
172                 if (memblock_addrs_overlap(base, size, type->regions[i].base,
173                                            type->regions[i].size))
174                         break;
175         return i < type->cnt;
176 }
177
178 /**
179  * __memblock_find_range_bottom_up - find free area utility in bottom-up
180  * @start: start of candidate range
181  * @end: end of candidate range, can be %MEMBLOCK_ALLOC_ANYWHERE or
182  *       %MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE
183  * @size: size of free area to find
184  * @align: alignment of free area to find
185  * @nid: nid of the free area to find, %NUMA_NO_NODE for any node
186  * @flags: pick from blocks based on memory attributes
187  *
188  * Utility called from memblock_find_in_range_node(), find free area bottom-up.
189  *
190  * Return:
191  * Found address on success, 0 on failure.
192  */
193 static phys_addr_t __init_memblock
194 __memblock_find_range_bottom_up(phys_addr_t start, phys_addr_t end,
195                                 phys_addr_t size, phys_addr_t align, int nid,
196                                 enum memblock_flags flags)
197 {
198         phys_addr_t this_start, this_end, cand;
199         u64 i;
200
201         for_each_free_mem_range(i, nid, flags, &this_start, &this_end, NULL) {
202                 this_start = clamp(this_start, start, end);
203                 this_end = clamp(this_end, start, end);
204
205                 cand = round_up(this_start, align);
206                 if (cand < this_end && this_end - cand >= size)
207                         return cand;
208         }
209
210         return 0;
211 }
212
213 /**
214  * __memblock_find_range_top_down - find free area utility, in top-down
215  * @start: start of candidate range
216  * @end: end of candidate range, can be %MEMBLOCK_ALLOC_ANYWHERE or
217  *       %MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE
218  * @size: size of free area to find
219  * @align: alignment of free area to find
220  * @nid: nid of the free area to find, %NUMA_NO_NODE for any node
221  * @flags: pick from blocks based on memory attributes
222  *
223  * Utility called from memblock_find_in_range_node(), find free area top-down.
224  *
225  * Return:
226  * Found address on success, 0 on failure.
227  */
228 static phys_addr_t __init_memblock
229 __memblock_find_range_top_down(phys_addr_t start, phys_addr_t end,
230                                phys_addr_t size, phys_addr_t align, int nid,
231                                enum memblock_flags flags)
232 {
233         phys_addr_t this_start, this_end, cand;
234         u64 i;
235
236         for_each_free_mem_range_reverse(i, nid, flags, &this_start, &this_end,
237                                         NULL) {
238                 this_start = clamp(this_start, start, end);
239                 this_end = clamp(this_end, start, end);
240
241                 if (this_end < size)
242                         continue;
243
244                 cand = round_down(this_end - size, align);
245                 if (cand >= this_start)
246                         return cand;
247         }
248
249         return 0;
250 }
251
252 /**
253  * memblock_find_in_range_node - find free area in given range and node
254  * @size: size of free area to find
255  * @align: alignment of free area to find
256  * @start: start of candidate range
257  * @end: end of candidate range, can be %MEMBLOCK_ALLOC_ANYWHERE or
258  *       %MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE
259  * @nid: nid of the free area to find, %NUMA_NO_NODE for any node
260  * @flags: pick from blocks based on memory attributes
261  *
262  * Find @size free area aligned to @align in the specified range and node.
263  *
264  * When allocation direction is bottom-up, the @start should be greater
265  * than the end of the kernel image. Otherwise, it will be trimmed. The
266  * reason is that we want the bottom-up allocation just near the kernel
267  * image so it is highly likely that the allocated memory and the kernel
268  * will reside in the same node.
269  *
270  * If bottom-up allocation failed, will try to allocate memory top-down.
271  *
272  * Return:
273  * Found address on success, 0 on failure.
274  */
275 static phys_addr_t __init_memblock memblock_find_in_range_node(phys_addr_t size,
276                                         phys_addr_t align, phys_addr_t start,
277                                         phys_addr_t end, int nid,
278                                         enum memblock_flags flags)
279 {
280         phys_addr_t kernel_end, ret;
281
282         /* pump up @end */
283         if (end == MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE ||
284             end == MEMBLOCK_ALLOC_KASAN)
285                 end = memblock.current_limit;
286
287         /* avoid allocating the first page */
288         start = max_t(phys_addr_t, start, PAGE_SIZE);
289         end = max(start, end);
290         kernel_end = __pa_symbol(_end);
291
292         /*
293          * try bottom-up allocation only when bottom-up mode
294          * is set and @end is above the kernel image.
295          */
296         if (memblock_bottom_up() && end > kernel_end) {
297                 phys_addr_t bottom_up_start;
298
299                 /* make sure we will allocate above the kernel */
300                 bottom_up_start = max(start, kernel_end);
301
302                 /* ok, try bottom-up allocation first */
303                 ret = __memblock_find_range_bottom_up(bottom_up_start, end,
304                                                       size, align, nid, flags);
305                 if (ret)
306                         return ret;
307
308                 /*
309                  * we always limit bottom-up allocation above the kernel,
310                  * but top-down allocation doesn't have the limit, so
311                  * retrying top-down allocation may succeed when bottom-up
312                  * allocation failed.
313                  *
314                  * bottom-up allocation is expected to be fail very rarely,
315                  * so we use WARN_ONCE() here to see the stack trace if
316                  * fail happens.
317                  */
318                 WARN_ONCE(IS_ENABLED(CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE),
319                           "memblock: bottom-up allocation failed, memory hotremove may be affected\n");
320         }
321
322         return __memblock_find_range_top_down(start, end, size, align, nid,
323                                               flags);
324 }
325
326 /**
327  * memblock_find_in_range - find free area in given range
328  * @start: start of candidate range
329  * @end: end of candidate range, can be %MEMBLOCK_ALLOC_ANYWHERE or
330  *       %MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE
331  * @size: size of free area to find
332  * @align: alignment of free area to find
333  *
334  * Find @size free area aligned to @align in the specified range.
335  *
336  * Return:
337  * Found address on success, 0 on failure.
338  */
339 phys_addr_t __init_memblock memblock_find_in_range(phys_addr_t start,
340                                         phys_addr_t end, phys_addr_t size,
341                                         phys_addr_t align)
342 {
343         phys_addr_t ret;
344         enum memblock_flags flags = choose_memblock_flags();
345
346 again:
347         ret = memblock_find_in_range_node(size, align, start, end,
348                                             NUMA_NO_NODE, flags);
349
350         if (!ret && (flags & MEMBLOCK_MIRROR)) {
351                 pr_warn("Could not allocate %pap bytes of mirrored memory\n",
352                         &size);
353                 flags &= ~MEMBLOCK_MIRROR;
354                 goto again;
355         }
356
357         return ret;
358 }
359
360 static void __init_memblock memblock_remove_region(struct memblock_type *type, unsigned long r)
361 {
362         type->total_size -= type->regions[r].size;
363         memmove(&type->regions[r], &type->regions[r + 1],
364                 (type->cnt - (r + 1)) * sizeof(type->regions[r]));
365         type->cnt--;
366
367         /* Special case for empty arrays */
368         if (type->cnt == 0) {
369                 WARN_ON(type->total_size != 0);
370                 type->cnt = 1;
371                 type->regions[0].base = 0;
372                 type->regions[0].size = 0;
373                 type->regions[0].flags = 0;
374                 memblock_set_region_node(&type->regions[0], MAX_NUMNODES);
375         }
376 }
377
378 #ifdef CONFIG_ARCH_DISCARD_MEMBLOCK
379 /**
380  * memblock_discard - discard memory and reserved arrays if they were allocated
381  */
382 void __init memblock_discard(void)
383 {
384         phys_addr_t addr, size;
385
386         if (memblock.reserved.regions != memblock_reserved_init_regions) {
387                 addr = __pa(memblock.reserved.regions);
388                 size = PAGE_ALIGN(sizeof(struct memblock_region) *
389                                   memblock.reserved.max);
390                 __memblock_free_late(addr, size);
391         }
392
393         if (memblock.memory.regions != memblock_memory_init_regions) {
394                 addr = __pa(memblock.memory.regions);
395                 size = PAGE_ALIGN(sizeof(struct memblock_region) *
396                                   memblock.memory.max);
397                 __memblock_free_late(addr, size);
398         }
399 }
400 #endif
401
402 /**
403  * memblock_double_array - double the size of the memblock regions array
404  * @type: memblock type of the regions array being doubled
405  * @new_area_start: starting address of memory range to avoid overlap with
406  * @new_area_size: size of memory range to avoid overlap with
407  *
408  * Double the size of the @type regions array. If memblock is being used to
409  * allocate memory for a new reserved regions array and there is a previously
410  * allocated memory range [@new_area_start, @new_area_start + @new_area_size]
411  * waiting to be reserved, ensure the memory used by the new array does
412  * not overlap.
413  *
414  * Return:
415  * 0 on success, -1 on failure.
416  */
417 static int __init_memblock memblock_double_array(struct memblock_type *type,
418                                                 phys_addr_t new_area_start,
419                                                 phys_addr_t new_area_size)
420 {
421         struct memblock_region *new_array, *old_array;
422         phys_addr_t old_alloc_size, new_alloc_size;
423         phys_addr_t old_size, new_size, addr, new_end;
424         int use_slab = slab_is_available();
425         int *in_slab;
426
427         /* We don't allow resizing until we know about the reserved regions
428          * of memory that aren't suitable for allocation
429          */
430         if (!memblock_can_resize)
431                 return -1;
432
433         /* Calculate new doubled size */
434         old_size = type->max * sizeof(struct memblock_region);
435         new_size = old_size << 1;
436         /*
437          * We need to allocated new one align to PAGE_SIZE,
438          *   so we can free them completely later.
439          */
440         old_alloc_size = PAGE_ALIGN(old_size);
441         new_alloc_size = PAGE_ALIGN(new_size);
442
443         /* Retrieve the slab flag */
444         if (type == &memblock.memory)
445                 in_slab = &memblock_memory_in_slab;
446         else
447                 in_slab = &memblock_reserved_in_slab;
448
449         /* Try to find some space for it */
450         if (use_slab) {
451                 new_array = kmalloc(new_size, GFP_KERNEL);
452                 addr = new_array ? __pa(new_array) : 0;
453         } else {
454                 /* only exclude range when trying to double reserved.regions */
455                 if (type != &memblock.reserved)
456                         new_area_start = new_area_size = 0;
457
458                 addr = memblock_find_in_range(new_area_start + new_area_size,
459                                                 memblock.current_limit,
460                                                 new_alloc_size, PAGE_SIZE);
461                 if (!addr && new_area_size)
462                         addr = memblock_find_in_range(0,
463                                 min(new_area_start, memblock.current_limit),
464                                 new_alloc_size, PAGE_SIZE);
465
466                 new_array = addr ? __va(addr) : NULL;
467         }
468         if (!addr) {
469                 pr_err("memblock: Failed to double %s array from %ld to %ld entries !\n",
470                        type->name, type->max, type->max * 2);
471                 return -1;
472         }
473
474         new_end = addr + new_size - 1;
475         memblock_dbg("memblock: %s is doubled to %ld at [%pa-%pa]",
476                         type->name, type->max * 2, &addr, &new_end);
477
478         /*
479          * Found space, we now need to move the array over before we add the
480          * reserved region since it may be our reserved array itself that is
481          * full.
482          */
483         memcpy(new_array, type->regions, old_size);
484         memset(new_array + type->max, 0, old_size);
485         old_array = type->regions;
486         type->regions = new_array;
487         type->max <<= 1;
488
489         /* Free old array. We needn't free it if the array is the static one */
490         if (*in_slab)
491                 kfree(old_array);
492         else if (old_array != memblock_memory_init_regions &&
493                  old_array != memblock_reserved_init_regions)
494                 memblock_free(__pa(old_array), old_alloc_size);
495
496         /*
497          * Reserve the new array if that comes from the memblock.  Otherwise, we
498          * needn't do it
499          */
500         if (!use_slab)
501                 BUG_ON(memblock_reserve(addr, new_alloc_size));
502
503         /* Update slab flag */
504         *in_slab = use_slab;
505
506         return 0;
507 }
508
509 /**
510  * memblock_merge_regions - merge neighboring compatible regions
511  * @type: memblock type to scan
512  *
513  * Scan @type and merge neighboring compatible regions.
514  */
515 static void __init_memblock memblock_merge_regions(struct memblock_type *type)
516 {
517         int i = 0;
518
519         /* cnt never goes below 1 */
520         while (i < type->cnt - 1) {
521                 struct memblock_region *this = &type->regions[i];
522                 struct memblock_region *next = &type->regions[i + 1];
523
524                 if (this->base + this->size != next->base ||
525                     memblock_get_region_node(this) !=
526                     memblock_get_region_node(next) ||
527                     this->flags != next->flags) {
528                         BUG_ON(this->base + this->size > next->base);
529                         i++;
530                         continue;
531                 }
532
533                 this->size += next->size;
534                 /* move forward from next + 1, index of which is i + 2 */
535                 memmove(next, next + 1, (type->cnt - (i + 2)) * sizeof(*next));
536                 type->cnt--;
537         }
538 }
539
540 /**
541  * memblock_insert_region - insert new memblock region
542  * @type:       memblock type to insert into
543  * @idx:        index for the insertion point
544  * @base:       base address of the new region
545  * @size:       size of the new region
546  * @nid:        node id of the new region
547  * @flags:      flags of the new region
548  *
549  * Insert new memblock region [@base, @base + @size) into @type at @idx.
550  * @type must already have extra room to accommodate the new region.
551  */
552 static void __init_memblock memblock_insert_region(struct memblock_type *type,
553                                                    int idx, phys_addr_t base,
554                                                    phys_addr_t size,
555                                                    int nid,
556                                                    enum memblock_flags flags)
557 {
558         struct memblock_region *rgn = &type->regions[idx];
559
560         BUG_ON(type->cnt >= type->max);
561         memmove(rgn + 1, rgn, (type->cnt - idx) * sizeof(*rgn));
562         rgn->base = base;
563         rgn->size = size;
564         rgn->flags = flags;
565         memblock_set_region_node(rgn, nid);
566         type->cnt++;
567         type->total_size += size;
568 }
569
570 /**
571  * memblock_add_range - add new memblock region
572  * @type: memblock type to add new region into
573  * @base: base address of the new region
574  * @size: size of the new region
575  * @nid: nid of the new region
576  * @flags: flags of the new region
577  *
578  * Add new memblock region [@base, @base + @size) into @type.  The new region
579  * is allowed to overlap with existing ones - overlaps don't affect already
580  * existing regions.  @type is guaranteed to be minimal (all neighbouring
581  * compatible regions are merged) after the addition.
582  *
583  * Return:
584  * 0 on success, -errno on failure.
585  */
586 int __init_memblock memblock_add_range(struct memblock_type *type,
587                                 phys_addr_t base, phys_addr_t size,
588                                 int nid, enum memblock_flags flags)
589 {
590         bool insert = false;
591         phys_addr_t obase = base;
592         phys_addr_t end = base + memblock_cap_size(base, &size);
593         int idx, nr_new;
594         struct memblock_region *rgn;
595
596         if (!size)
597                 return 0;
598
599         /* special case for empty array */
600         if (type->regions[0].size == 0) {
601                 WARN_ON(type->cnt != 1 || type->total_size);
602                 type->regions[0].base = base;
603                 type->regions[0].size = size;
604                 type->regions[0].flags = flags;
605                 memblock_set_region_node(&type->regions[0], nid);
606                 type->total_size = size;
607                 return 0;
608         }
609 repeat:
610         /*
611          * The following is executed twice.  Once with %false @insert and
612          * then with %true.  The first counts the number of regions needed
613          * to accommodate the new area.  The second actually inserts them.
614          */
615         base = obase;
616         nr_new = 0;
617
618         for_each_memblock_type(idx, type, rgn) {
619                 phys_addr_t rbase = rgn->base;
620                 phys_addr_t rend = rbase + rgn->size;
621
622                 if (rbase >= end)
623                         break;
624                 if (rend <= base)
625                         continue;
626                 /*
627                  * @rgn overlaps.  If it separates the lower part of new
628                  * area, insert that portion.
629                  */
630                 if (rbase > base) {
631 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
632                         WARN_ON(nid != memblock_get_region_node(rgn));
633 #endif
634                         WARN_ON(flags != rgn->flags);
635                         nr_new++;
636                         if (insert)
637                                 memblock_insert_region(type, idx++, base,
638                                                        rbase - base, nid,
639                                                        flags);
640                 }
641                 /* area below @rend is dealt with, forget about it */
642                 base = min(rend, end);
643         }
644
645         /* insert the remaining portion */
646         if (base < end) {
647                 nr_new++;
648                 if (insert)
649                         memblock_insert_region(type, idx, base, end - base,
650                                                nid, flags);
651         }
652
653         if (!nr_new)
654                 return 0;
655
656         /*
657          * If this was the first round, resize array and repeat for actual
658          * insertions; otherwise, merge and return.
659          */
660         if (!insert) {
661                 while (type->cnt + nr_new > type->max)
662                         if (memblock_double_array(type, obase, size) < 0)
663                                 return -ENOMEM;
664                 insert = true;
665                 goto repeat;
666         } else {
667                 memblock_merge_regions(type);
668                 return 0;
669         }
670 }
671
672 /**
673  * memblock_add_node - add new memblock region within a NUMA node
674  * @base: base address of the new region
675  * @size: size of the new region
676  * @nid: nid of the new region
677  *
678  * Add new memblock region [@base, @base + @size) to the "memory"
679  * type. See memblock_add_range() description for mode details
680  *
681  * Return:
682  * 0 on success, -errno on failure.
683  */
684 int __init_memblock memblock_add_node(phys_addr_t base, phys_addr_t size,
685                                        int nid)
686 {
687         return memblock_add_range(&memblock.memory, base, size, nid, 0);
688 }
689
690 /**
691  * memblock_add - add new memblock region
692  * @base: base address of the new region
693  * @size: size of the new region
694  *
695  * Add new memblock region [@base, @base + @size) to the "memory"
696  * type. See memblock_add_range() description for mode details
697  *
698  * Return:
699  * 0 on success, -errno on failure.
700  */
701 int __init_memblock memblock_add(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
702 {
703         phys_addr_t end = base + size - 1;
704
705         memblock_dbg("memblock_add: [%pa-%pa] %pF\n",
706                      &base, &end, (void *)_RET_IP_);
707
708         return memblock_add_range(&memblock.memory, base, size, MAX_NUMNODES, 0);
709 }
710
711 /**
712  * memblock_isolate_range - isolate given range into disjoint memblocks
713  * @type: memblock type to isolate range for
714  * @base: base of range to isolate
715  * @size: size of range to isolate
716  * @start_rgn: out parameter for the start of isolated region
717  * @end_rgn: out parameter for the end of isolated region
718  *
719  * Walk @type and ensure that regions don't cross the boundaries defined by
720  * [@base, @base + @size).  Crossing regions are split at the boundaries,
721  * which may create at most two more regions.  The index of the first
722  * region inside the range is returned in *@start_rgn and end in *@end_rgn.
723  *
724  * Return:
725  * 0 on success, -errno on failure.
726  */
727 static int __init_memblock memblock_isolate_range(struct memblock_type *type,
728                                         phys_addr_t base, phys_addr_t size,
729                                         int *start_rgn, int *end_rgn)
730 {
731         phys_addr_t end = base + memblock_cap_size(base, &size);
732         int idx;
733         struct memblock_region *rgn;
734
735         *start_rgn = *end_rgn = 0;
736
737         if (!size)
738                 return 0;
739
740         /* we'll create at most two more regions */
741         while (type->cnt + 2 > type->max)
742                 if (memblock_double_array(type, base, size) < 0)
743                         return -ENOMEM;
744
745         for_each_memblock_type(idx, type, rgn) {
746                 phys_addr_t rbase = rgn->base;
747                 phys_addr_t rend = rbase + rgn->size;
748
749                 if (rbase >= end)
750                         break;
751                 if (rend <= base)
752                         continue;
753
754                 if (rbase < base) {
755                         /*
756                          * @rgn intersects from below.  Split and continue
757                          * to process the next region - the new top half.
758                          */
759                         rgn->base = base;
760                         rgn->size -= base - rbase;
761                         type->total_size -= base - rbase;
762                         memblock_insert_region(type, idx, rbase, base - rbase,
763                                                memblock_get_region_node(rgn),
764                                                rgn->flags);
765                 } else if (rend > end) {
766                         /*
767                          * @rgn intersects from above.  Split and redo the
768                          * current region - the new bottom half.
769                          */
770                         rgn->base = end;
771                         rgn->size -= end - rbase;
772                         type->total_size -= end - rbase;
773                         memblock_insert_region(type, idx--, rbase, end - rbase,
774                                                memblock_get_region_node(rgn),
775                                                rgn->flags);
776                 } else {
777                         /* @rgn is fully contained, record it */
778                         if (!*end_rgn)
779                                 *start_rgn = idx;
780                         *end_rgn = idx + 1;
781                 }
782         }
783
784         return 0;
785 }
786
787 static int __init_memblock memblock_remove_range(struct memblock_type *type,
788                                           phys_addr_t base, phys_addr_t size)
789 {
790         int start_rgn, end_rgn;
791         int i, ret;
792
793         ret = memblock_isolate_range(type, base, size, &start_rgn, &end_rgn);
794         if (ret)
795                 return ret;
796
797         for (i = end_rgn - 1; i >= start_rgn; i--)
798                 memblock_remove_region(type, i);
799         return 0;
800 }
801
802 int __init_memblock memblock_remove(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
803 {
804         phys_addr_t end = base + size - 1;
805
806         memblock_dbg("memblock_remove: [%pa-%pa] %pS\n",
807                      &base, &end, (void *)_RET_IP_);
808
809         return memblock_remove_range(&memblock.memory, base, size);
810 }
811
812 /**
813  * memblock_free - free boot memory block
814  * @base: phys starting address of the  boot memory block
815  * @size: size of the boot memory block in bytes
816  *
817  * Free boot memory block previously allocated by memblock_alloc_xx() API.
818  * The freeing memory will not be released to the buddy allocator.
819  */
820 int __init_memblock memblock_free(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
821 {
822         phys_addr_t end = base + size - 1;
823
824         memblock_dbg("   memblock_free: [%pa-%pa] %pF\n",
825                      &base, &end, (void *)_RET_IP_);
826
827         kmemleak_free_part_phys(base, size);
828         return memblock_remove_range(&memblock.reserved, base, size);
829 }
830
831 int __init_memblock memblock_reserve(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
832 {
833         phys_addr_t end = base + size - 1;
834
835         memblock_dbg("memblock_reserve: [%pa-%pa] %pF\n",
836                      &base, &end, (void *)_RET_IP_);
837
838         return memblock_add_range(&memblock.reserved, base, size, MAX_NUMNODES, 0);
839 }
840
841 /**
842  * memblock_setclr_flag - set or clear flag for a memory region
843  * @base: base address of the region
844  * @size: size of the region
845  * @set: set or clear the flag
846  * @flag: the flag to udpate
847  *
848  * This function isolates region [@base, @base + @size), and sets/clears flag
849  *
850  * Return: 0 on success, -errno on failure.
851  */
852 static int __init_memblock memblock_setclr_flag(phys_addr_t base,
853                                 phys_addr_t size, int set, int flag)
854 {
855         struct memblock_type *type = &memblock.memory;
856         int i, ret, start_rgn, end_rgn;
857
858         ret = memblock_isolate_range(type, base, size, &start_rgn, &end_rgn);
859         if (ret)
860                 return ret;
861
862         for (i = start_rgn; i < end_rgn; i++) {
863                 struct memblock_region *r = &type->regions[i];
864
865                 if (set)
866                         r->flags |= flag;
867                 else
868                         r->flags &= ~flag;
869         }
870
871         memblock_merge_regions(type);
872         return 0;
873 }
874
875 /**
876  * memblock_mark_hotplug - Mark hotpluggable memory with flag MEMBLOCK_HOTPLUG.
877  * @base: the base phys addr of the region
878  * @size: the size of the region
879  *
880  * Return: 0 on success, -errno on failure.
881  */
882 int __init_memblock memblock_mark_hotplug(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
883 {
884         return memblock_setclr_flag(base, size, 1, MEMBLOCK_HOTPLUG);
885 }
886
887 /**
888  * memblock_clear_hotplug - Clear flag MEMBLOCK_HOTPLUG for a specified region.
889  * @base: the base phys addr of the region
890  * @size: the size of the region
891  *
892  * Return: 0 on success, -errno on failure.
893  */
894 int __init_memblock memblock_clear_hotplug(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
895 {
896         return memblock_setclr_flag(base, size, 0, MEMBLOCK_HOTPLUG);
897 }
898
899 /**
900  * memblock_mark_mirror - Mark mirrored memory with flag MEMBLOCK_MIRROR.
901  * @base: the base phys addr of the region
902  * @size: the size of the region
903  *
904  * Return: 0 on success, -errno on failure.
905  */
906 int __init_memblock memblock_mark_mirror(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
907 {
908         system_has_some_mirror = true;
909
910         return memblock_setclr_flag(base, size, 1, MEMBLOCK_MIRROR);
911 }
912
913 /**
914  * memblock_mark_nomap - Mark a memory region with flag MEMBLOCK_NOMAP.
915  * @base: the base phys addr of the region
916  * @size: the size of the region
917  *
918  * Return: 0 on success, -errno on failure.
919  */
920 int __init_memblock memblock_mark_nomap(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
921 {
922         return memblock_setclr_flag(base, size, 1, MEMBLOCK_NOMAP);
923 }
924
925 /**
926  * memblock_clear_nomap - Clear flag MEMBLOCK_NOMAP for a specified region.
927  * @base: the base phys addr of the region
928  * @size: the size of the region
929  *
930  * Return: 0 on success, -errno on failure.
931  */
932 int __init_memblock memblock_clear_nomap(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
933 {
934         return memblock_setclr_flag(base, size, 0, MEMBLOCK_NOMAP);
935 }
936
937 /**
938  * __next_reserved_mem_region - next function for for_each_reserved_region()
939  * @idx: pointer to u64 loop variable
940  * @out_start: ptr to phys_addr_t for start address of the region, can be %NULL
941  * @out_end: ptr to phys_addr_t for end address of the region, can be %NULL
942  *
943  * Iterate over all reserved memory regions.
944  */
945 void __init_memblock __next_reserved_mem_region(u64 *idx,
946                                            phys_addr_t *out_start,
947                                            phys_addr_t *out_end)
948 {
949         struct memblock_type *type = &memblock.reserved;
950
951         if (*idx < type->cnt) {
952                 struct memblock_region *r = &type->regions[*idx];
953                 phys_addr_t base = r->base;
954                 phys_addr_t size = r->size;
955
956                 if (out_start)
957                         *out_start = base;
958                 if (out_end)
959                         *out_end = base + size - 1;
960
961                 *idx += 1;
962                 return;
963         }
964
965         /* signal end of iteration */
966         *idx = ULLONG_MAX;
967 }
968
969 static bool should_skip_region(struct memblock_region *m, int nid, int flags)
970 {
971         int m_nid = memblock_get_region_node(m);
972
973         /* only memory regions are associated with nodes, check it */
974         if (nid != NUMA_NO_NODE && nid != m_nid)
975                 return true;
976
977         /* skip hotpluggable memory regions if needed */
978         if (movable_node_is_enabled() && memblock_is_hotpluggable(m))
979                 return true;
980
981         /* if we want mirror memory skip non-mirror memory regions */
982         if ((flags & MEMBLOCK_MIRROR) && !memblock_is_mirror(m))
983                 return true;
984
985         /* skip nomap memory unless we were asked for it explicitly */
986         if (!(flags & MEMBLOCK_NOMAP) && memblock_is_nomap(m))
987                 return true;
988
989         return false;
990 }
991
992 /**
993  * __next_mem_range - next function for for_each_free_mem_range() etc.
994  * @idx: pointer to u64 loop variable
995  * @nid: node selector, %NUMA_NO_NODE for all nodes
996  * @flags: pick from blocks based on memory attributes
997  * @type_a: pointer to memblock_type from where the range is taken
998  * @type_b: pointer to memblock_type which excludes memory from being taken
999  * @out_start: ptr to phys_addr_t for start address of the range, can be %NULL
1000  * @out_end: ptr to phys_addr_t for end address of the range, can be %NULL
1001  * @out_nid: ptr to int for nid of the range, can be %NULL
1002  *
1003  * Find the first area from *@idx which matches @nid, fill the out
1004  * parameters, and update *@idx for the next iteration.  The lower 32bit of
1005  * *@idx contains index into type_a and the upper 32bit indexes the
1006  * areas before each region in type_b.  For example, if type_b regions
1007  * look like the following,
1008  *
1009  *      0:[0-16), 1:[32-48), 2:[128-130)
1010  *
1011  * The upper 32bit indexes the following regions.
1012  *
1013  *      0:[0-0), 1:[16-32), 2:[48-128), 3:[130-MAX)
1014  *
1015  * As both region arrays are sorted, the function advances the two indices
1016  * in lockstep and returns each intersection.
1017  */
1018 void __init_memblock __next_mem_range(u64 *idx, int nid,
1019                                       enum memblock_flags flags,
1020                                       struct memblock_type *type_a,
1021                                       struct memblock_type *type_b,
1022                                       phys_addr_t *out_start,
1023                                       phys_addr_t *out_end, int *out_nid)
1024 {
1025         int idx_a = *idx & 0xffffffff;
1026         int idx_b = *idx >> 32;
1027
1028         if (WARN_ONCE(nid == MAX_NUMNODES,
1029         "Usage of MAX_NUMNODES is deprecated. Use NUMA_NO_NODE instead\n"))
1030                 nid = NUMA_NO_NODE;
1031
1032         for (; idx_a < type_a->cnt; idx_a++) {
1033                 struct memblock_region *m = &type_a->regions[idx_a];
1034
1035                 phys_addr_t m_start = m->base;
1036                 phys_addr_t m_end = m->base + m->size;
1037                 int         m_nid = memblock_get_region_node(m);
1038
1039                 if (should_skip_region(m, nid, flags))
1040                         continue;
1041
1042                 if (!type_b) {
1043                         if (out_start)
1044                                 *out_start = m_start;
1045                         if (out_end)
1046                                 *out_end = m_end;
1047                         if (out_nid)
1048                                 *out_nid = m_nid;
1049                         idx_a++;
1050                         *idx = (u32)idx_a | (u64)idx_b << 32;
1051                         return;
1052                 }
1053
1054                 /* scan areas before each reservation */
1055                 for (; idx_b < type_b->cnt + 1; idx_b++) {
1056                         struct memblock_region *r;
1057                         phys_addr_t r_start;
1058                         phys_addr_t r_end;
1059
1060                         r = &type_b->regions[idx_b];
1061                         r_start = idx_b ? r[-1].base + r[-1].size : 0;
1062                         r_end = idx_b < type_b->cnt ?
1063                                 r->base : PHYS_ADDR_MAX;
1064
1065                         /*
1066                          * if idx_b advanced past idx_a,
1067                          * break out to advance idx_a
1068                          */
1069                         if (r_start >= m_end)
1070                                 break;
1071                         /* if the two regions intersect, we're done */
1072                         if (m_start < r_end) {
1073                                 if (out_start)
1074                                         *out_start =
1075                                                 max(m_start, r_start);
1076                                 if (out_end)
1077                                         *out_end = min(m_end, r_end);
1078                                 if (out_nid)
1079                                         *out_nid = m_nid;
1080                                 /*
1081                                  * The region which ends first is
1082                                  * advanced for the next iteration.
1083                                  */
1084                                 if (m_end <= r_end)
1085                                         idx_a++;
1086                                 else
1087                                         idx_b++;
1088                                 *idx = (u32)idx_a | (u64)idx_b << 32;
1089                                 return;
1090                         }
1091                 }
1092         }
1093
1094         /* signal end of iteration */
1095         *idx = ULLONG_MAX;
1096 }
1097
1098 /**
1099  * __next_mem_range_rev - generic next function for for_each_*_range_rev()
1100  *
1101  * @idx: pointer to u64 loop variable
1102  * @nid: node selector, %NUMA_NO_NODE for all nodes
1103  * @flags: pick from blocks based on memory attributes
1104  * @type_a: pointer to memblock_type from where the range is taken
1105  * @type_b: pointer to memblock_type which excludes memory from being taken
1106  * @out_start: ptr to phys_addr_t for start address of the range, can be %NULL
1107  * @out_end: ptr to phys_addr_t for end address of the range, can be %NULL
1108  * @out_nid: ptr to int for nid of the range, can be %NULL
1109  *
1110  * Finds the next range from type_a which is not marked as unsuitable
1111  * in type_b.
1112  *
1113  * Reverse of __next_mem_range().
1114  */
1115 void __init_memblock __next_mem_range_rev(u64 *idx, int nid,
1116                                           enum memblock_flags flags,
1117                                           struct memblock_type *type_a,
1118                                           struct memblock_type *type_b,
1119                                           phys_addr_t *out_start,
1120                                           phys_addr_t *out_end, int *out_nid)
1121 {
1122         int idx_a = *idx & 0xffffffff;
1123         int idx_b = *idx >> 32;
1124
1125         if (WARN_ONCE(nid == MAX_NUMNODES, "Usage of MAX_NUMNODES is deprecated. Use NUMA_NO_NODE instead\n"))
1126                 nid = NUMA_NO_NODE;
1127
1128         if (*idx == (u64)ULLONG_MAX) {
1129                 idx_a = type_a->cnt - 1;
1130                 if (type_b != NULL)
1131                         idx_b = type_b->cnt;
1132                 else
1133                         idx_b = 0;
1134         }
1135
1136         for (; idx_a >= 0; idx_a--) {
1137                 struct memblock_region *m = &type_a->regions[idx_a];
1138
1139                 phys_addr_t m_start = m->base;
1140                 phys_addr_t m_end = m->base + m->size;
1141                 int m_nid = memblock_get_region_node(m);
1142
1143                 if (should_skip_region(m, nid, flags))
1144                         continue;
1145
1146                 if (!type_b) {
1147                         if (out_start)
1148                                 *out_start = m_start;
1149                         if (out_end)
1150                                 *out_end = m_end;
1151                         if (out_nid)
1152                                 *out_nid = m_nid;
1153                         idx_a--;
1154                         *idx = (u32)idx_a | (u64)idx_b << 32;
1155                         return;
1156                 }
1157
1158                 /* scan areas before each reservation */
1159                 for (; idx_b >= 0; idx_b--) {
1160                         struct memblock_region *r;
1161                         phys_addr_t r_start;
1162                         phys_addr_t r_end;
1163
1164                         r = &type_b->regions[idx_b];
1165                         r_start = idx_b ? r[-1].base + r[-1].size : 0;
1166                         r_end = idx_b < type_b->cnt ?
1167                                 r->base : PHYS_ADDR_MAX;
1168                         /*
1169                          * if idx_b advanced past idx_a,
1170                          * break out to advance idx_a
1171                          */
1172
1173                         if (r_end <= m_start)
1174                                 break;
1175                         /* if the two regions intersect, we're done */
1176                         if (m_end > r_start) {
1177                                 if (out_start)
1178                                         *out_start = max(m_start, r_start);
1179                                 if (out_end)
1180                                         *out_end = min(m_end, r_end);
1181                                 if (out_nid)
1182                                         *out_nid = m_nid;
1183                                 if (m_start >= r_start)
1184                                         idx_a--;
1185                                 else
1186                                         idx_b--;
1187                                 *idx = (u32)idx_a | (u64)idx_b << 32;
1188                                 return;
1189                         }
1190                 }
1191         }
1192         /* signal end of iteration */
1193         *idx = ULLONG_MAX;
1194 }
1195
1196 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
1197 /*
1198  * Common iterator interface used to define for_each_mem_pfn_range().
1199  */
1200 void __init_memblock __next_mem_pfn_range(int *idx, int nid,
1201                                 unsigned long *out_start_pfn,
1202                                 unsigned long *out_end_pfn, int *out_nid)
1203 {
1204         struct memblock_type *type = &memblock.memory;
1205         struct memblock_region *r;
1206
1207         while (++*idx < type->cnt) {
1208                 r = &type->regions[*idx];
1209
1210                 if (PFN_UP(r->base) >= PFN_DOWN(r->base + r->size))
1211                         continue;
1212                 if (nid == MAX_NUMNODES || nid == r->nid)
1213                         break;
1214         }
1215         if (*idx >= type->cnt) {
1216                 *idx = -1;
1217                 return;
1218         }
1219
1220         if (out_start_pfn)
1221                 *out_start_pfn = PFN_UP(r->base);
1222         if (out_end_pfn)
1223                 *out_end_pfn = PFN_DOWN(r->base + r->size);
1224         if (out_nid)
1225                 *out_nid = r->nid;
1226 }
1227
1228 /**
1229  * memblock_set_node - set node ID on memblock regions
1230  * @base: base of area to set node ID for
1231  * @size: size of area to set node ID for
1232  * @type: memblock type to set node ID for
1233  * @nid: node ID to set
1234  *
1235  * Set the nid of memblock @type regions in [@base, @base + @size) to @nid.
1236  * Regions which cross the area boundaries are split as necessary.
1237  *
1238  * Return:
1239  * 0 on success, -errno on failure.
1240  */
1241 int __init_memblock memblock_set_node(phys_addr_t base, phys_addr_t size,
1242                                       struct memblock_type *type, int nid)
1243 {
1244         int start_rgn, end_rgn;
1245         int i, ret;
1246
1247         ret = memblock_isolate_range(type, base, size, &start_rgn, &end_rgn);
1248         if (ret)
1249                 return ret;
1250
1251         for (i = start_rgn; i < end_rgn; i++)
1252                 memblock_set_region_node(&type->regions[i], nid);
1253
1254         memblock_merge_regions(type);
1255         return 0;
1256 }
1257 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
1258
1259 /**
1260  * memblock_alloc_range_nid - allocate boot memory block
1261  * @size: size of memory block to be allocated in bytes
1262  * @align: alignment of the region and block's size
1263  * @start: the lower bound of the memory region to allocate (phys address)
1264  * @end: the upper bound of the memory region to allocate (phys address)
1265  * @nid: nid of the free area to find, %NUMA_NO_NODE for any node
1266  *
1267  * The allocation is performed from memory region limited by
1268  * memblock.current_limit if @max_addr == %MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE.
1269  *
1270  * If the specified node can not hold the requested memory the
1271  * allocation falls back to any node in the system
1272  *
1273  * For systems with memory mirroring, the allocation is attempted first
1274  * from the regions with mirroring enabled and then retried from any
1275  * memory region.
1276  *
1277  * In addition, function sets the min_count to 0 using kmemleak_alloc_phys for
1278  * allocated boot memory block, so that it is never reported as leaks.
1279  *
1280  * Return:
1281  * Physical address of allocated memory block on success, %0 on failure.
1282  */
1283 static phys_addr_t __init memblock_alloc_range_nid(phys_addr_t size,
1284                                         phys_addr_t align, phys_addr_t start,
1285                                         phys_addr_t end, int nid)
1286 {
1287         enum memblock_flags flags = choose_memblock_flags();
1288         phys_addr_t found;
1289
1290         if (WARN_ONCE(nid == MAX_NUMNODES, "Usage of MAX_NUMNODES is deprecated. Use NUMA_NO_NODE instead\n"))
1291                 nid = NUMA_NO_NODE;
1292
1293         if (!align) {
1294                 /* Can't use WARNs this early in boot on powerpc */
1295                 dump_stack();
1296                 align = SMP_CACHE_BYTES;
1297         }
1298
1299         if (end > memblock.current_limit)
1300                 end = memblock.current_limit;
1301
1302 again:
1303         found = memblock_find_in_range_node(size, align, start, end, nid,
1304                                             flags);
1305         if (found && !memblock_reserve(found, size))
1306                 goto done;
1307
1308         if (nid != NUMA_NO_NODE) {
1309                 found = memblock_find_in_range_node(size, align, start,
1310                                                     end, NUMA_NO_NODE,
1311                                                     flags);
1312                 if (found && !memblock_reserve(found, size))
1313                         goto done;
1314         }
1315
1316         if (flags & MEMBLOCK_MIRROR) {
1317                 flags &= ~MEMBLOCK_MIRROR;
1318                 pr_warn("Could not allocate %pap bytes of mirrored memory\n",
1319                         &size);
1320                 goto again;
1321         }
1322
1323         return 0;
1324
1325 done:
1326         /* Skip kmemleak for kasan_init() due to high volume. */
1327         if (end != MEMBLOCK_ALLOC_KASAN)
1328                 /*
1329                  * The min_count is set to 0 so that memblock allocated
1330                  * blocks are never reported as leaks. This is because many
1331                  * of these blocks are only referred via the physical
1332                  * address which is not looked up by kmemleak.
1333                  */
1334                 kmemleak_alloc_phys(found, size, 0, 0);
1335
1336         return found;
1337 }
1338
1339 /**
1340  * memblock_phys_alloc_range - allocate a memory block inside specified range
1341  * @size: size of memory block to be allocated in bytes
1342  * @align: alignment of the region and block's size
1343  * @start: the lower bound of the memory region to allocate (physical address)
1344  * @end: the upper bound of the memory region to allocate (physical address)
1345  *
1346  * Allocate @size bytes in the between @start and @end.
1347  *
1348  * Return: physical address of the allocated memory block on success,
1349  * %0 on failure.
1350  */
1351 phys_addr_t __init memblock_phys_alloc_range(phys_addr_t size,
1352                                              phys_addr_t align,
1353                                              phys_addr_t start,
1354                                              phys_addr_t end)
1355 {
1356         return memblock_alloc_range_nid(size, align, start, end, NUMA_NO_NODE);
1357 }
1358
1359 /**
1360  * memblock_phys_alloc_try_nid - allocate a memory block from specified MUMA node
1361  * @size: size of memory block to be allocated in bytes
1362  * @align: alignment of the region and block's size
1363  * @nid: nid of the free area to find, %NUMA_NO_NODE for any node
1364  *
1365  * Allocates memory block from the specified NUMA node. If the node
1366  * has no available memory, attempts to allocated from any node in the
1367  * system.
1368  *
1369  * Return: physical address of the allocated memory block on success,
1370  * %0 on failure.
1371  */
1372 phys_addr_t __init memblock_phys_alloc_try_nid(phys_addr_t size, phys_addr_t align, int nid)
1373 {
1374         return memblock_alloc_range_nid(size, align, 0,
1375                                         MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE, nid);
1376 }
1377
1378 /**
1379  * memblock_alloc_internal - allocate boot memory block
1380  * @size: size of memory block to be allocated in bytes
1381  * @align: alignment of the region and block's size
1382  * @min_addr: the lower bound of the memory region to allocate (phys address)
1383  * @max_addr: the upper bound of the memory region to allocate (phys address)
1384  * @nid: nid of the free area to find, %NUMA_NO_NODE for any node
1385  *
1386  * Allocates memory block using memblock_alloc_range_nid() and
1387  * converts the returned physical address to virtual.
1388  *
1389  * The @min_addr limit is dropped if it can not be satisfied and the allocation
1390  * will fall back to memory below @min_addr. Other constraints, such
1391  * as node and mirrored memory will be handled again in
1392  * memblock_alloc_range_nid().
1393  *
1394  * Return:
1395  * Virtual address of allocated memory block on success, NULL on failure.
1396  */
1397 static void * __init memblock_alloc_internal(
1398                                 phys_addr_t size, phys_addr_t align,
1399                                 phys_addr_t min_addr, phys_addr_t max_addr,
1400                                 int nid)
1401 {
1402         phys_addr_t alloc;
1403
1404         /*
1405          * Detect any accidental use of these APIs after slab is ready, as at
1406          * this moment memblock may be deinitialized already and its
1407          * internal data may be destroyed (after execution of memblock_free_all)
1408          */
1409         if (WARN_ON_ONCE(slab_is_available()))
1410                 return kzalloc_node(size, GFP_NOWAIT, nid);
1411
1412         alloc = memblock_alloc_range_nid(size, align, min_addr, max_addr, nid);
1413
1414         /* retry allocation without lower limit */
1415         if (!alloc && min_addr)
1416                 alloc = memblock_alloc_range_nid(size, align, 0, max_addr, nid);
1417
1418         if (!alloc)
1419                 return NULL;
1420
1421         return phys_to_virt(alloc);
1422 }
1423
1424 /**
1425  * memblock_alloc_try_nid_raw - allocate boot memory block without zeroing
1426  * memory and without panicking
1427  * @size: size of memory block to be allocated in bytes
1428  * @align: alignment of the region and block's size
1429  * @min_addr: the lower bound of the memory region from where the allocation
1430  *        is preferred (phys address)
1431  * @max_addr: the upper bound of the memory region from where the allocation
1432  *            is preferred (phys address), or %MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE to
1433  *            allocate only from memory limited by memblock.current_limit value
1434  * @nid: nid of the free area to find, %NUMA_NO_NODE for any node
1435  *
1436  * Public function, provides additional debug information (including caller
1437  * info), if enabled. Does not zero allocated memory, does not panic if request
1438  * cannot be satisfied.
1439  *
1440  * Return:
1441  * Virtual address of allocated memory block on success, NULL on failure.
1442  */
1443 void * __init memblock_alloc_try_nid_raw(
1444                         phys_addr_t size, phys_addr_t align,
1445                         phys_addr_t min_addr, phys_addr_t max_addr,
1446                         int nid)
1447 {
1448         void *ptr;
1449
1450         memblock_dbg("%s: %llu bytes align=0x%llx nid=%d from=%pa max_addr=%pa %pF\n",
1451                      __func__, (u64)size, (u64)align, nid, &min_addr,
1452                      &max_addr, (void *)_RET_IP_);
1453
1454         ptr = memblock_alloc_internal(size, align,
1455                                            min_addr, max_addr, nid);
1456         if (ptr && size > 0)
1457                 page_init_poison(ptr, size);
1458
1459         return ptr;
1460 }
1461
1462 /**
1463  * memblock_alloc_try_nid - allocate boot memory block
1464  * @size: size of memory block to be allocated in bytes
1465  * @align: alignment of the region and block's size
1466  * @min_addr: the lower bound of the memory region from where the allocation
1467  *        is preferred (phys address)
1468  * @max_addr: the upper bound of the memory region from where the allocation
1469  *            is preferred (phys address), or %MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE to
1470  *            allocate only from memory limited by memblock.current_limit value
1471  * @nid: nid of the free area to find, %NUMA_NO_NODE for any node
1472  *
1473  * Public function, provides additional debug information (including caller
1474  * info), if enabled. This function zeroes the allocated memory.
1475  *
1476  * Return:
1477  * Virtual address of allocated memory block on success, NULL on failure.
1478  */
1479 void * __init memblock_alloc_try_nid(
1480                         phys_addr_t size, phys_addr_t align,
1481                         phys_addr_t min_addr, phys_addr_t max_addr,
1482                         int nid)
1483 {
1484         void *ptr;
1485
1486         memblock_dbg("%s: %llu bytes align=0x%llx nid=%d from=%pa max_addr=%pa %pF\n",
1487                      __func__, (u64)size, (u64)align, nid, &min_addr,
1488                      &max_addr, (void *)_RET_IP_);
1489         ptr = memblock_alloc_internal(size, align,
1490                                            min_addr, max_addr, nid);
1491         if (ptr)
1492                 memset(ptr, 0, size);
1493
1494         return ptr;
1495 }
1496
1497 /**
1498  * __memblock_free_late - free pages directly to buddy allocator
1499  * @base: phys starting address of the  boot memory block
1500  * @size: size of the boot memory block in bytes
1501  *
1502  * This is only useful when the memblock allocator has already been torn
1503  * down, but we are still initializing the system.  Pages are released directly
1504  * to the buddy allocator.
1505  */
1506 void __init __memblock_free_late(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
1507 {
1508         phys_addr_t cursor, end;
1509
1510         end = base + size - 1;
1511         memblock_dbg("%s: [%pa-%pa] %pF\n",
1512                      __func__, &base, &end, (void *)_RET_IP_);
1513         kmemleak_free_part_phys(base, size);
1514         cursor = PFN_UP(base);
1515         end = PFN_DOWN(base + size);
1516
1517         for (; cursor < end; cursor++) {
1518                 memblock_free_pages(pfn_to_page(cursor), cursor, 0);
1519                 totalram_pages_inc();
1520         }
1521 }
1522
1523 /*
1524  * Remaining API functions
1525  */
1526
1527 phys_addr_t __init_memblock memblock_phys_mem_size(void)
1528 {
1529         return memblock.memory.total_size;
1530 }
1531
1532 phys_addr_t __init_memblock memblock_reserved_size(void)
1533 {
1534         return memblock.reserved.total_size;
1535 }
1536
1537 phys_addr_t __init memblock_mem_size(unsigned long limit_pfn)
1538 {
1539         unsigned long pages = 0;
1540         struct memblock_region *r;
1541         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1542
1543         for_each_memblock(memory, r) {
1544                 start_pfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
1545                 end_pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
1546                 start_pfn = min_t(unsigned long, start_pfn, limit_pfn);
1547                 end_pfn = min_t(unsigned long, end_pfn, limit_pfn);
1548                 pages += end_pfn - start_pfn;
1549         }
1550
1551         return PFN_PHYS(pages);
1552 }
1553
1554 /* lowest address */
1555 phys_addr_t __init_memblock memblock_start_of_DRAM(void)
1556 {
1557         return memblock.memory.regions[0].base;
1558 }
1559
1560 phys_addr_t __init_memblock memblock_end_of_DRAM(void)
1561 {
1562         int idx = memblock.memory.cnt - 1;
1563
1564         return (memblock.memory.regions[idx].base + memblock.memory.regions[idx].size);
1565 }
1566
1567 static phys_addr_t __init_memblock __find_max_addr(phys_addr_t limit)
1568 {
1569         phys_addr_t max_addr = PHYS_ADDR_MAX;
1570         struct memblock_region *r;
1571
1572         /*
1573          * translate the memory @limit size into the max address within one of
1574          * the memory memblock regions, if the @limit exceeds the total size
1575          * of those regions, max_addr will keep original value PHYS_ADDR_MAX
1576          */
1577         for_each_memblock(memory, r) {
1578                 if (limit <= r->size) {
1579                         max_addr = r->base + limit;
1580                         break;
1581                 }
1582                 limit -= r->size;
1583         }
1584
1585         return max_addr;
1586 }
1587
1588 void __init memblock_enforce_memory_limit(phys_addr_t limit)
1589 {
1590         phys_addr_t max_addr = PHYS_ADDR_MAX;
1591
1592         if (!limit)
1593                 return;
1594
1595         max_addr = __find_max_addr(limit);
1596
1597         /* @limit exceeds the total size of the memory, do nothing */
1598         if (max_addr == PHYS_ADDR_MAX)
1599                 return;
1600
1601         /* truncate both memory and reserved regions */
1602         memblock_remove_range(&memblock.memory, max_addr,
1603                               PHYS_ADDR_MAX);
1604         memblock_remove_range(&memblock.reserved, max_addr,
1605                               PHYS_ADDR_MAX);
1606 }
1607
1608 void __init memblock_cap_memory_range(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
1609 {
1610         int start_rgn, end_rgn;
1611         int i, ret;
1612
1613         if (!size)
1614                 return;
1615
1616         ret = memblock_isolate_range(&memblock.memory, base, size,
1617                                                 &start_rgn, &end_rgn);
1618         if (ret)
1619                 return;
1620
1621         /* remove all the MAP regions */
1622         for (i = memblock.memory.cnt - 1; i >= end_rgn; i--)
1623                 if (!memblock_is_nomap(&memblock.memory.regions[i]))
1624                         memblock_remove_region(&memblock.memory, i);
1625
1626         for (i = start_rgn - 1; i >= 0; i--)
1627                 if (!memblock_is_nomap(&memblock.memory.regions[i]))
1628                         memblock_remove_region(&memblock.memory, i);
1629
1630         /* truncate the reserved regions */
1631         memblock_remove_range(&memblock.reserved, 0, base);
1632         memblock_remove_range(&memblock.reserved,
1633                         base + size, PHYS_ADDR_MAX);
1634 }
1635
1636 void __init memblock_mem_limit_remove_map(phys_addr_t limit)
1637 {
1638         phys_addr_t max_addr;
1639
1640         if (!limit)
1641                 return;
1642
1643         max_addr = __find_max_addr(limit);
1644
1645         /* @limit exceeds the total size of the memory, do nothing */
1646         if (max_addr == PHYS_ADDR_MAX)
1647                 return;
1648
1649         memblock_cap_memory_range(0, max_addr);
1650 }
1651
1652 static int __init_memblock memblock_search(struct memblock_type *type, phys_addr_t addr)
1653 {
1654         unsigned int left = 0, right = type->cnt;
1655
1656         do {
1657                 unsigned int mid = (right + left) / 2;
1658
1659                 if (addr < type->regions[mid].base)
1660                         right = mid;
1661                 else if (addr >= (type->regions[mid].base +
1662                                   type->regions[mid].size))
1663                         left = mid + 1;
1664                 else
1665                         return mid;
1666         } while (left < right);
1667         return -1;
1668 }
1669
1670 bool __init_memblock memblock_is_reserved(phys_addr_t addr)
1671 {
1672         return memblock_search(&memblock.reserved, addr) != -1;
1673 }
1674
1675 bool __init_memblock memblock_is_memory(phys_addr_t addr)
1676 {
1677         return memblock_search(&memblock.memory, addr) != -1;
1678 }
1679
1680 bool __init_memblock memblock_is_map_memory(phys_addr_t addr)
1681 {
1682         int i = memblock_search(&memblock.memory, addr);
1683
1684         if (i == -1)
1685                 return false;
1686         return !memblock_is_nomap(&memblock.memory.regions[i]);
1687 }
1688
1689 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
1690 int __init_memblock memblock_search_pfn_nid(unsigned long pfn,
1691                          unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
1692 {
1693         struct memblock_type *type = &memblock.memory;
1694         int mid = memblock_search(type, PFN_PHYS(pfn));
1695
1696         if (mid == -1)
1697                 return -1;
1698
1699         *start_pfn = PFN_DOWN(type->regions[mid].base);
1700         *end_pfn = PFN_DOWN(type->regions[mid].base + type->regions[mid].size);
1701
1702         return type->regions[mid].nid;
1703 }
1704 #endif
1705
1706 /**
1707  * memblock_is_region_memory - check if a region is a subset of memory
1708  * @base: base of region to check
1709  * @size: size of region to check
1710  *
1711  * Check if the region [@base, @base + @size) is a subset of a memory block.
1712  *
1713  * Return:
1714  * 0 if false, non-zero if true
1715  */
1716 bool __init_memblock memblock_is_region_memory(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
1717 {
1718         int idx = memblock_search(&memblock.memory, base);
1719         phys_addr_t end = base + memblock_cap_size(base, &size);
1720
1721         if (idx == -1)
1722                 return false;
1723         return (memblock.memory.regions[idx].base +
1724                  memblock.memory.regions[idx].size) >= end;
1725 }
1726
1727 /**
1728  * memblock_is_region_reserved - check if a region intersects reserved memory
1729  * @base: base of region to check
1730  * @size: size of region to check
1731  *
1732  * Check if the region [@base, @base + @size) intersects a reserved
1733  * memory block.
1734  *
1735  * Return:
1736  * True if they intersect, false if not.
1737  */
1738 bool __init_memblock memblock_is_region_reserved(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
1739 {
1740         memblock_cap_size(base, &size);
1741         return memblock_overlaps_region(&memblock.reserved, base, size);
1742 }
1743
1744 void __init_memblock memblock_trim_memory(phys_addr_t align)
1745 {
1746         phys_addr_t start, end, orig_start, orig_end;
1747         struct memblock_region *r;
1748
1749         for_each_memblock(memory, r) {
1750                 orig_start = r->base;
1751                 orig_end = r->base + r->size;
1752                 start = round_up(orig_start, align);
1753                 end = round_down(orig_end, align);
1754
1755                 if (start == orig_start && end == orig_end)
1756                         continue;
1757
1758                 if (start < end) {
1759                         r->base = start;
1760                         r->size = end - start;
1761                 } else {
1762                         memblock_remove_region(&memblock.memory,
1763                                                r - memblock.memory.regions);
1764                         r--;
1765                 }
1766         }
1767 }
1768
1769 void __init_memblock memblock_set_current_limit(phys_addr_t limit)
1770 {
1771         memblock.current_limit = limit;
1772 }
1773
1774 phys_addr_t __init_memblock memblock_get_current_limit(void)
1775 {
1776         return memblock.current_limit;
1777 }
1778
1779 static void __init_memblock memblock_dump(struct memblock_type *type)
1780 {
1781         phys_addr_t base, end, size;
1782         enum memblock_flags flags;
1783         int idx;
1784         struct memblock_region *rgn;
1785
1786         pr_info(" %s.cnt  = 0x%lx\n", type->name, type->cnt);
1787
1788         for_each_memblock_type(idx, type, rgn) {
1789                 char nid_buf[32] = "";
1790
1791                 base = rgn->base;
1792                 size = rgn->size;
1793                 end = base + size - 1;
1794                 flags = rgn->flags;
1795 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
1796                 if (memblock_get_region_node(rgn) != MAX_NUMNODES)
1797                         snprintf(nid_buf, sizeof(nid_buf), " on node %d",
1798                                  memblock_get_region_node(rgn));
1799 #endif
1800                 pr_info(" %s[%#x]\t[%pa-%pa], %pa bytes%s flags: %#x\n",
1801                         type->name, idx, &base, &end, &size, nid_buf, flags);
1802         }
1803 }
1804
1805 void __init_memblock __memblock_dump_all(void)
1806 {
1807         pr_info("MEMBLOCK configuration:\n");
1808         pr_info(" memory size = %pa reserved size = %pa\n",
1809                 &memblock.memory.total_size,
1810                 &memblock.reserved.total_size);
1811
1812         memblock_dump(&memblock.memory);
1813         memblock_dump(&memblock.reserved);
1814 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_PHYS_MAP
1815         memblock_dump(&memblock.physmem);
1816 #endif
1817 }
1818
1819 void __init memblock_allow_resize(void)
1820 {
1821         memblock_can_resize = 1;
1822 }
1823
1824 static int __init early_memblock(char *p)
1825 {
1826         if (p && strstr(p, "debug"))
1827                 memblock_debug = 1;
1828         return 0;
1829 }
1830 early_param("memblock", early_memblock);
1831
1832 static void __init __free_pages_memory(unsigned long start, unsigned long end)
1833 {
1834         int order;
1835
1836         while (start < end) {
1837                 order = min(MAX_ORDER - 1UL, __ffs(start));
1838
1839                 while (start + (1UL << order) > end)
1840                         order--;
1841
1842                 memblock_free_pages(pfn_to_page(start), start, order);
1843
1844                 start += (1UL << order);
1845         }
1846 }
1847
1848 static unsigned long __init __free_memory_core(phys_addr_t start,
1849                                  phys_addr_t end)
1850 {
1851         unsigned long start_pfn = PFN_UP(start);
1852         unsigned long end_pfn = min_t(unsigned long,
1853                                       PFN_DOWN(end), max_low_pfn);
1854
1855         if (start_pfn >= end_pfn)
1856                 return 0;
1857
1858         __free_pages_memory(start_pfn, end_pfn);
1859
1860         return end_pfn - start_pfn;
1861 }
1862
1863 static unsigned long __init free_low_memory_core_early(void)
1864 {
1865         unsigned long count = 0;
1866         phys_addr_t start, end;
1867         u64 i;
1868
1869         memblock_clear_hotplug(0, -1);
1870
1871         for_each_reserved_mem_region(i, &start, &end)
1872                 reserve_bootmem_region(start, end);
1873
1874         /*
1875          * We need to use NUMA_NO_NODE instead of NODE_DATA(0)->node_id
1876          *  because in some case like Node0 doesn't have RAM installed
1877          *  low ram will be on Node1
1878          */
1879         for_each_free_mem_range(i, NUMA_NO_NODE, MEMBLOCK_NONE, &start, &end,
1880                                 NULL)
1881                 count += __free_memory_core(start, end);
1882
1883         return count;
1884 }
1885
1886 static int reset_managed_pages_done __initdata;
1887
1888 void reset_node_managed_pages(pg_data_t *pgdat)
1889 {
1890         struct zone *z;
1891
1892         for (z = pgdat->node_zones; z < pgdat->node_zones + MAX_NR_ZONES; z++)
1893                 atomic_long_set(&z->managed_pages, 0);
1894 }
1895
1896 void __init reset_all_zones_managed_pages(void)
1897 {
1898         struct pglist_data *pgdat;
1899
1900         if (reset_managed_pages_done)
1901                 return;
1902
1903         for_each_online_pgdat(pgdat)
1904                 reset_node_managed_pages(pgdat);
1905
1906         reset_managed_pages_done = 1;
1907 }
1908
1909 /**
1910  * memblock_free_all - release free pages to the buddy allocator
1911  *
1912  * Return: the number of pages actually released.
1913  */
1914 unsigned long __init memblock_free_all(void)
1915 {
1916         unsigned long pages;
1917
1918         reset_all_zones_managed_pages();
1919
1920         pages = free_low_memory_core_early();
1921         totalram_pages_add(pages);
1922
1923         return pages;
1924 }
1925
1926 #if defined(CONFIG_DEBUG_FS) && !defined(CONFIG_ARCH_DISCARD_MEMBLOCK)
1927
1928 static int memblock_debug_show(struct seq_file *m, void *private)
1929 {
1930         struct memblock_type *type = m->private;
1931         struct memblock_region *reg;
1932         int i;
1933         phys_addr_t end;
1934
1935         for (i = 0; i < type->cnt; i++) {
1936                 reg = &type->regions[i];
1937                 end = reg->base + reg->size - 1;
1938
1939                 seq_printf(m, "%4d: ", i);
1940                 seq_printf(m, "%pa..%pa\n", &reg->base, &end);
1941         }
1942         return 0;
1943 }
1944 DEFINE_SHOW_ATTRIBUTE(memblock_debug);
1945
1946 static int __init memblock_init_debugfs(void)
1947 {
1948         struct dentry *root = debugfs_create_dir("memblock", NULL);
1949
1950         debugfs_create_file("memory", 0444, root,
1951                             &memblock.memory, &memblock_debug_fops);
1952         debugfs_create_file("reserved", 0444, root,
1953                             &memblock.reserved, &memblock_debug_fops);
1954 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_PHYS_MAP
1955         debugfs_create_file("physmem", 0444, root,
1956                             &memblock.physmem, &memblock_debug_fops);
1957 #endif
1958
1959         return 0;
1960 }
1961 __initcall(memblock_init_debugfs);
1962
1963 #endif /* CONFIG_DEBUG_FS */