f57d7620668b2d7ee88e91f54c53407f71e4d161
[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 /**
30  * DOC: memblock overview
31  *
32  * Memblock is a method of managing memory regions during the early
33  * boot period when the usual kernel memory allocators are not up and
34  * running.
35  *
36  * Memblock views the system memory as collections of contiguous
37  * regions. There are several types of these collections:
38  *
39  * * ``memory`` - describes the physical memory available to the
40  *   kernel; this may differ from the actual physical memory installed
41  *   in the system, for instance when the memory is restricted with
42  *   ``mem=`` command line parameter
43  * * ``reserved`` - describes the regions that were allocated
44  * * ``physmap`` - describes the actual physical memory regardless of
45  *   the possible restrictions; the ``physmap`` type is only available
46  *   on some architectures.
47  *
48  * Each region is represented by :c:type:`struct memblock_region` that
49  * defines the region extents, its attributes and NUMA node id on NUMA
50  * systems. Every memory type is described by the :c:type:`struct
51  * memblock_type` which contains an array of memory regions along with
52  * the allocator metadata. The memory types are nicely wrapped with
53  * :c:type:`struct memblock`. This structure is statically initialzed
54  * at build time. The region arrays for the "memory" and "reserved"
55  * types are initially sized to %INIT_MEMBLOCK_REGIONS and for the
56  * "physmap" type to %INIT_PHYSMEM_REGIONS.
57  * The :c:func:`memblock_allow_resize` enables automatic resizing of
58  * the region arrays during addition of new regions. This feature
59  * should be used with care so that memory allocated for the region
60  * array will not overlap with areas that should be reserved, for
61  * example initrd.
62  *
63  * The early architecture setup should tell memblock what the physical
64  * memory layout is by using :c:func:`memblock_add` or
65  * :c:func:`memblock_add_node` functions. The first function does not
66  * assign the region to a NUMA node and it is appropriate for UMA
67  * systems. Yet, it is possible to use it on NUMA systems as well and
68  * assign the region to a NUMA node later in the setup process using
69  * :c:func:`memblock_set_node`. The :c:func:`memblock_add_node`
70  * performs such an assignment directly.
71  *
72  * Once memblock is setup the memory can be allocated using either
73  * memblock or bootmem APIs.
74  *
75  * As the system boot progresses, the architecture specific
76  * :c:func:`mem_init` function frees all the memory to the buddy page
77  * allocator.
78  *
79  * If an architecure enables %CONFIG_ARCH_DISCARD_MEMBLOCK, the
80  * memblock data structures will be discarded after the system
81  * initialization compltes.
82  */
83
84 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
85 struct pglist_data __refdata contig_page_data;
86 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
87 #endif
88
89 unsigned long max_low_pfn;
90 unsigned long min_low_pfn;
91 unsigned long max_pfn;
92 unsigned long long max_possible_pfn;
93
94 static struct memblock_region memblock_memory_init_regions[INIT_MEMBLOCK_REGIONS] __initdata_memblock;
95 static struct memblock_region memblock_reserved_init_regions[INIT_MEMBLOCK_REGIONS] __initdata_memblock;
96 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_PHYS_MAP
97 static struct memblock_region memblock_physmem_init_regions[INIT_PHYSMEM_REGIONS] __initdata_memblock;
98 #endif
99
100 struct memblock memblock __initdata_memblock = {
101         .memory.regions         = memblock_memory_init_regions,
102         .memory.cnt             = 1,    /* empty dummy entry */
103         .memory.max             = INIT_MEMBLOCK_REGIONS,
104         .memory.name            = "memory",
105
106         .reserved.regions       = memblock_reserved_init_regions,
107         .reserved.cnt           = 1,    /* empty dummy entry */
108         .reserved.max           = INIT_MEMBLOCK_REGIONS,
109         .reserved.name          = "reserved",
110
111 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_PHYS_MAP
112         .physmem.regions        = memblock_physmem_init_regions,
113         .physmem.cnt            = 1,    /* empty dummy entry */
114         .physmem.max            = INIT_PHYSMEM_REGIONS,
115         .physmem.name           = "physmem",
116 #endif
117
118         .bottom_up              = false,
119         .current_limit          = MEMBLOCK_ALLOC_ANYWHERE,
120 };
121
122 int memblock_debug __initdata_memblock;
123 static bool system_has_some_mirror __initdata_memblock = false;
124 static int memblock_can_resize __initdata_memblock;
125 static int memblock_memory_in_slab __initdata_memblock = 0;
126 static int memblock_reserved_in_slab __initdata_memblock = 0;
127
128 enum memblock_flags __init_memblock choose_memblock_flags(void)
129 {
130         return system_has_some_mirror ? MEMBLOCK_MIRROR : MEMBLOCK_NONE;
131 }
132
133 /* adjust *@size so that (@base + *@size) doesn't overflow, return new size */
134 static inline phys_addr_t memblock_cap_size(phys_addr_t base, phys_addr_t *size)
135 {
136         return *size = min(*size, PHYS_ADDR_MAX - base);
137 }
138
139 /*
140  * Address comparison utilities
141  */
142 static unsigned long __init_memblock memblock_addrs_overlap(phys_addr_t base1, phys_addr_t size1,
143                                        phys_addr_t base2, phys_addr_t size2)
144 {
145         return ((base1 < (base2 + size2)) && (base2 < (base1 + size1)));
146 }
147
148 bool __init_memblock memblock_overlaps_region(struct memblock_type *type,
149                                         phys_addr_t base, phys_addr_t size)
150 {
151         unsigned long i;
152
153         for (i = 0; i < type->cnt; i++)
154                 if (memblock_addrs_overlap(base, size, type->regions[i].base,
155                                            type->regions[i].size))
156                         break;
157         return i < type->cnt;
158 }
159
160 /**
161  * __memblock_find_range_bottom_up - find free area utility in bottom-up
162  * @start: start of candidate range
163  * @end: end of candidate range, can be %MEMBLOCK_ALLOC_ANYWHERE or
164  *       %MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE
165  * @size: size of free area to find
166  * @align: alignment of free area to find
167  * @nid: nid of the free area to find, %NUMA_NO_NODE for any node
168  * @flags: pick from blocks based on memory attributes
169  *
170  * Utility called from memblock_find_in_range_node(), find free area bottom-up.
171  *
172  * Return:
173  * Found address on success, 0 on failure.
174  */
175 static phys_addr_t __init_memblock
176 __memblock_find_range_bottom_up(phys_addr_t start, phys_addr_t end,
177                                 phys_addr_t size, phys_addr_t align, int nid,
178                                 enum memblock_flags flags)
179 {
180         phys_addr_t this_start, this_end, cand;
181         u64 i;
182
183         for_each_free_mem_range(i, nid, flags, &this_start, &this_end, NULL) {
184                 this_start = clamp(this_start, start, end);
185                 this_end = clamp(this_end, start, end);
186
187                 cand = round_up(this_start, align);
188                 if (cand < this_end && this_end - cand >= size)
189                         return cand;
190         }
191
192         return 0;
193 }
194
195 /**
196  * __memblock_find_range_top_down - find free area utility, in top-down
197  * @start: start of candidate range
198  * @end: end of candidate range, can be %MEMBLOCK_ALLOC_ANYWHERE or
199  *       %MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE
200  * @size: size of free area to find
201  * @align: alignment of free area to find
202  * @nid: nid of the free area to find, %NUMA_NO_NODE for any node
203  * @flags: pick from blocks based on memory attributes
204  *
205  * Utility called from memblock_find_in_range_node(), find free area top-down.
206  *
207  * Return:
208  * Found address on success, 0 on failure.
209  */
210 static phys_addr_t __init_memblock
211 __memblock_find_range_top_down(phys_addr_t start, phys_addr_t end,
212                                phys_addr_t size, phys_addr_t align, int nid,
213                                enum memblock_flags flags)
214 {
215         phys_addr_t this_start, this_end, cand;
216         u64 i;
217
218         for_each_free_mem_range_reverse(i, nid, flags, &this_start, &this_end,
219                                         NULL) {
220                 this_start = clamp(this_start, start, end);
221                 this_end = clamp(this_end, start, end);
222
223                 if (this_end < size)
224                         continue;
225
226                 cand = round_down(this_end - size, align);
227                 if (cand >= this_start)
228                         return cand;
229         }
230
231         return 0;
232 }
233
234 /**
235  * memblock_find_in_range_node - find free area in given range and node
236  * @size: size of free area to find
237  * @align: alignment of free area to find
238  * @start: start of candidate range
239  * @end: end of candidate range, can be %MEMBLOCK_ALLOC_ANYWHERE or
240  *       %MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE
241  * @nid: nid of the free area to find, %NUMA_NO_NODE for any node
242  * @flags: pick from blocks based on memory attributes
243  *
244  * Find @size free area aligned to @align in the specified range and node.
245  *
246  * When allocation direction is bottom-up, the @start should be greater
247  * than the end of the kernel image. Otherwise, it will be trimmed. The
248  * reason is that we want the bottom-up allocation just near the kernel
249  * image so it is highly likely that the allocated memory and the kernel
250  * will reside in the same node.
251  *
252  * If bottom-up allocation failed, will try to allocate memory top-down.
253  *
254  * Return:
255  * Found address on success, 0 on failure.
256  */
257 phys_addr_t __init_memblock memblock_find_in_range_node(phys_addr_t size,
258                                         phys_addr_t align, phys_addr_t start,
259                                         phys_addr_t end, int nid,
260                                         enum memblock_flags flags)
261 {
262         phys_addr_t kernel_end, ret;
263
264         /* pump up @end */
265         if (end == MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE)
266                 end = memblock.current_limit;
267
268         /* avoid allocating the first page */
269         start = max_t(phys_addr_t, start, PAGE_SIZE);
270         end = max(start, end);
271         kernel_end = __pa_symbol(_end);
272
273         /*
274          * try bottom-up allocation only when bottom-up mode
275          * is set and @end is above the kernel image.
276          */
277         if (memblock_bottom_up() && end > kernel_end) {
278                 phys_addr_t bottom_up_start;
279
280                 /* make sure we will allocate above the kernel */
281                 bottom_up_start = max(start, kernel_end);
282
283                 /* ok, try bottom-up allocation first */
284                 ret = __memblock_find_range_bottom_up(bottom_up_start, end,
285                                                       size, align, nid, flags);
286                 if (ret)
287                         return ret;
288
289                 /*
290                  * we always limit bottom-up allocation above the kernel,
291                  * but top-down allocation doesn't have the limit, so
292                  * retrying top-down allocation may succeed when bottom-up
293                  * allocation failed.
294                  *
295                  * bottom-up allocation is expected to be fail very rarely,
296                  * so we use WARN_ONCE() here to see the stack trace if
297                  * fail happens.
298                  */
299                 WARN_ONCE(IS_ENABLED(CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE),
300                           "memblock: bottom-up allocation failed, memory hotremove may be affected\n");
301         }
302
303         return __memblock_find_range_top_down(start, end, size, align, nid,
304                                               flags);
305 }
306
307 /**
308  * memblock_find_in_range - find free area in given range
309  * @start: start of candidate range
310  * @end: end of candidate range, can be %MEMBLOCK_ALLOC_ANYWHERE or
311  *       %MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE
312  * @size: size of free area to find
313  * @align: alignment of free area to find
314  *
315  * Find @size free area aligned to @align in the specified range.
316  *
317  * Return:
318  * Found address on success, 0 on failure.
319  */
320 phys_addr_t __init_memblock memblock_find_in_range(phys_addr_t start,
321                                         phys_addr_t end, phys_addr_t size,
322                                         phys_addr_t align)
323 {
324         phys_addr_t ret;
325         enum memblock_flags flags = choose_memblock_flags();
326
327 again:
328         ret = memblock_find_in_range_node(size, align, start, end,
329                                             NUMA_NO_NODE, flags);
330
331         if (!ret && (flags & MEMBLOCK_MIRROR)) {
332                 pr_warn("Could not allocate %pap bytes of mirrored memory\n",
333                         &size);
334                 flags &= ~MEMBLOCK_MIRROR;
335                 goto again;
336         }
337
338         return ret;
339 }
340
341 static void __init_memblock memblock_remove_region(struct memblock_type *type, unsigned long r)
342 {
343         type->total_size -= type->regions[r].size;
344         memmove(&type->regions[r], &type->regions[r + 1],
345                 (type->cnt - (r + 1)) * sizeof(type->regions[r]));
346         type->cnt--;
347
348         /* Special case for empty arrays */
349         if (type->cnt == 0) {
350                 WARN_ON(type->total_size != 0);
351                 type->cnt = 1;
352                 type->regions[0].base = 0;
353                 type->regions[0].size = 0;
354                 type->regions[0].flags = 0;
355                 memblock_set_region_node(&type->regions[0], MAX_NUMNODES);
356         }
357 }
358
359 #ifdef CONFIG_ARCH_DISCARD_MEMBLOCK
360 /**
361  * memblock_discard - discard memory and reserved arrays if they were allocated
362  */
363 void __init memblock_discard(void)
364 {
365         phys_addr_t addr, size;
366
367         if (memblock.reserved.regions != memblock_reserved_init_regions) {
368                 addr = __pa(memblock.reserved.regions);
369                 size = PAGE_ALIGN(sizeof(struct memblock_region) *
370                                   memblock.reserved.max);
371                 __memblock_free_late(addr, size);
372         }
373
374         if (memblock.memory.regions != memblock_memory_init_regions) {
375                 addr = __pa(memblock.memory.regions);
376                 size = PAGE_ALIGN(sizeof(struct memblock_region) *
377                                   memblock.memory.max);
378                 __memblock_free_late(addr, size);
379         }
380 }
381 #endif
382
383 /**
384  * memblock_double_array - double the size of the memblock regions array
385  * @type: memblock type of the regions array being doubled
386  * @new_area_start: starting address of memory range to avoid overlap with
387  * @new_area_size: size of memory range to avoid overlap with
388  *
389  * Double the size of the @type regions array. If memblock is being used to
390  * allocate memory for a new reserved regions array and there is a previously
391  * allocated memory range [@new_area_start, @new_area_start + @new_area_size]
392  * waiting to be reserved, ensure the memory used by the new array does
393  * not overlap.
394  *
395  * Return:
396  * 0 on success, -1 on failure.
397  */
398 static int __init_memblock memblock_double_array(struct memblock_type *type,
399                                                 phys_addr_t new_area_start,
400                                                 phys_addr_t new_area_size)
401 {
402         struct memblock_region *new_array, *old_array;
403         phys_addr_t old_alloc_size, new_alloc_size;
404         phys_addr_t old_size, new_size, addr, new_end;
405         int use_slab = slab_is_available();
406         int *in_slab;
407
408         /* We don't allow resizing until we know about the reserved regions
409          * of memory that aren't suitable for allocation
410          */
411         if (!memblock_can_resize)
412                 return -1;
413
414         /* Calculate new doubled size */
415         old_size = type->max * sizeof(struct memblock_region);
416         new_size = old_size << 1;
417         /*
418          * We need to allocated new one align to PAGE_SIZE,
419          *   so we can free them completely later.
420          */
421         old_alloc_size = PAGE_ALIGN(old_size);
422         new_alloc_size = PAGE_ALIGN(new_size);
423
424         /* Retrieve the slab flag */
425         if (type == &memblock.memory)
426                 in_slab = &memblock_memory_in_slab;
427         else
428                 in_slab = &memblock_reserved_in_slab;
429
430         /* Try to find some space for it.
431          *
432          * WARNING: We assume that either slab_is_available() and we use it or
433          * we use MEMBLOCK for allocations. That means that this is unsafe to
434          * use when bootmem is currently active (unless bootmem itself is
435          * implemented on top of MEMBLOCK which isn't the case yet)
436          *
437          * This should however not be an issue for now, as we currently only
438          * call into MEMBLOCK while it's still active, or much later when slab
439          * is active for memory hotplug operations
440          */
441         if (use_slab) {
442                 new_array = kmalloc(new_size, GFP_KERNEL);
443                 addr = new_array ? __pa(new_array) : 0;
444         } else {
445                 /* only exclude range when trying to double reserved.regions */
446                 if (type != &memblock.reserved)
447                         new_area_start = new_area_size = 0;
448
449                 addr = memblock_find_in_range(new_area_start + new_area_size,
450                                                 memblock.current_limit,
451                                                 new_alloc_size, PAGE_SIZE);
452                 if (!addr && new_area_size)
453                         addr = memblock_find_in_range(0,
454                                 min(new_area_start, memblock.current_limit),
455                                 new_alloc_size, PAGE_SIZE);
456
457                 new_array = addr ? __va(addr) : NULL;
458         }
459         if (!addr) {
460                 pr_err("memblock: Failed to double %s array from %ld to %ld entries !\n",
461                        type->name, type->max, type->max * 2);
462                 return -1;
463         }
464
465         new_end = addr + new_size - 1;
466         memblock_dbg("memblock: %s is doubled to %ld at [%pa-%pa]",
467                         type->name, type->max * 2, &addr, &new_end);
468
469         /*
470          * Found space, we now need to move the array over before we add the
471          * reserved region since it may be our reserved array itself that is
472          * full.
473          */
474         memcpy(new_array, type->regions, old_size);
475         memset(new_array + type->max, 0, old_size);
476         old_array = type->regions;
477         type->regions = new_array;
478         type->max <<= 1;
479
480         /* Free old array. We needn't free it if the array is the static one */
481         if (*in_slab)
482                 kfree(old_array);
483         else if (old_array != memblock_memory_init_regions &&
484                  old_array != memblock_reserved_init_regions)
485                 memblock_free(__pa(old_array), old_alloc_size);
486
487         /*
488          * Reserve the new array if that comes from the memblock.  Otherwise, we
489          * needn't do it
490          */
491         if (!use_slab)
492                 BUG_ON(memblock_reserve(addr, new_alloc_size));
493
494         /* Update slab flag */
495         *in_slab = use_slab;
496
497         return 0;
498 }
499
500 /**
501  * memblock_merge_regions - merge neighboring compatible regions
502  * @type: memblock type to scan
503  *
504  * Scan @type and merge neighboring compatible regions.
505  */
506 static void __init_memblock memblock_merge_regions(struct memblock_type *type)
507 {
508         int i = 0;
509
510         /* cnt never goes below 1 */
511         while (i < type->cnt - 1) {
512                 struct memblock_region *this = &type->regions[i];
513                 struct memblock_region *next = &type->regions[i + 1];
514
515                 if (this->base + this->size != next->base ||
516                     memblock_get_region_node(this) !=
517                     memblock_get_region_node(next) ||
518                     this->flags != next->flags) {
519                         BUG_ON(this->base + this->size > next->base);
520                         i++;
521                         continue;
522                 }
523
524                 this->size += next->size;
525                 /* move forward from next + 1, index of which is i + 2 */
526                 memmove(next, next + 1, (type->cnt - (i + 2)) * sizeof(*next));
527                 type->cnt--;
528         }
529 }
530
531 /**
532  * memblock_insert_region - insert new memblock region
533  * @type:       memblock type to insert into
534  * @idx:        index for the insertion point
535  * @base:       base address of the new region
536  * @size:       size of the new region
537  * @nid:        node id of the new region
538  * @flags:      flags of the new region
539  *
540  * Insert new memblock region [@base, @base + @size) into @type at @idx.
541  * @type must already have extra room to accommodate the new region.
542  */
543 static void __init_memblock memblock_insert_region(struct memblock_type *type,
544                                                    int idx, phys_addr_t base,
545                                                    phys_addr_t size,
546                                                    int nid,
547                                                    enum memblock_flags flags)
548 {
549         struct memblock_region *rgn = &type->regions[idx];
550
551         BUG_ON(type->cnt >= type->max);
552         memmove(rgn + 1, rgn, (type->cnt - idx) * sizeof(*rgn));
553         rgn->base = base;
554         rgn->size = size;
555         rgn->flags = flags;
556         memblock_set_region_node(rgn, nid);
557         type->cnt++;
558         type->total_size += size;
559 }
560
561 /**
562  * memblock_add_range - add new memblock region
563  * @type: memblock type to add new region into
564  * @base: base address of the new region
565  * @size: size of the new region
566  * @nid: nid of the new region
567  * @flags: flags of the new region
568  *
569  * Add new memblock region [@base, @base + @size) into @type.  The new region
570  * is allowed to overlap with existing ones - overlaps don't affect already
571  * existing regions.  @type is guaranteed to be minimal (all neighbouring
572  * compatible regions are merged) after the addition.
573  *
574  * Return:
575  * 0 on success, -errno on failure.
576  */
577 int __init_memblock memblock_add_range(struct memblock_type *type,
578                                 phys_addr_t base, phys_addr_t size,
579                                 int nid, enum memblock_flags flags)
580 {
581         bool insert = false;
582         phys_addr_t obase = base;
583         phys_addr_t end = base + memblock_cap_size(base, &size);
584         int idx, nr_new;
585         struct memblock_region *rgn;
586
587         if (!size)
588                 return 0;
589
590         /* special case for empty array */
591         if (type->regions[0].size == 0) {
592                 WARN_ON(type->cnt != 1 || type->total_size);
593                 type->regions[0].base = base;
594                 type->regions[0].size = size;
595                 type->regions[0].flags = flags;
596                 memblock_set_region_node(&type->regions[0], nid);
597                 type->total_size = size;
598                 return 0;
599         }
600 repeat:
601         /*
602          * The following is executed twice.  Once with %false @insert and
603          * then with %true.  The first counts the number of regions needed
604          * to accommodate the new area.  The second actually inserts them.
605          */
606         base = obase;
607         nr_new = 0;
608
609         for_each_memblock_type(idx, type, rgn) {
610                 phys_addr_t rbase = rgn->base;
611                 phys_addr_t rend = rbase + rgn->size;
612
613                 if (rbase >= end)
614                         break;
615                 if (rend <= base)
616                         continue;
617                 /*
618                  * @rgn overlaps.  If it separates the lower part of new
619                  * area, insert that portion.
620                  */
621                 if (rbase > base) {
622 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
623                         WARN_ON(nid != memblock_get_region_node(rgn));
624 #endif
625                         WARN_ON(flags != rgn->flags);
626                         nr_new++;
627                         if (insert)
628                                 memblock_insert_region(type, idx++, base,
629                                                        rbase - base, nid,
630                                                        flags);
631                 }
632                 /* area below @rend is dealt with, forget about it */
633                 base = min(rend, end);
634         }
635
636         /* insert the remaining portion */
637         if (base < end) {
638                 nr_new++;
639                 if (insert)
640                         memblock_insert_region(type, idx, base, end - base,
641                                                nid, flags);
642         }
643
644         if (!nr_new)
645                 return 0;
646
647         /*
648          * If this was the first round, resize array and repeat for actual
649          * insertions; otherwise, merge and return.
650          */
651         if (!insert) {
652                 while (type->cnt + nr_new > type->max)
653                         if (memblock_double_array(type, obase, size) < 0)
654                                 return -ENOMEM;
655                 insert = true;
656                 goto repeat;
657         } else {
658                 memblock_merge_regions(type);
659                 return 0;
660         }
661 }
662
663 /**
664  * memblock_add_node - add new memblock region within a NUMA node
665  * @base: base address of the new region
666  * @size: size of the new region
667  * @nid: nid of the new region
668  *
669  * Add new memblock region [@base, @base + @size) to the "memory"
670  * type. See memblock_add_range() description for mode details
671  *
672  * Return:
673  * 0 on success, -errno on failure.
674  */
675 int __init_memblock memblock_add_node(phys_addr_t base, phys_addr_t size,
676                                        int nid)
677 {
678         return memblock_add_range(&memblock.memory, base, size, nid, 0);
679 }
680
681 /**
682  * memblock_add - add new memblock region
683  * @base: base address of the new region
684  * @size: size of the new region
685  *
686  * Add new memblock region [@base, @base + @size) to the "memory"
687  * type. See memblock_add_range() description for mode details
688  *
689  * Return:
690  * 0 on success, -errno on failure.
691  */
692 int __init_memblock memblock_add(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
693 {
694         phys_addr_t end = base + size - 1;
695
696         memblock_dbg("memblock_add: [%pa-%pa] %pF\n",
697                      &base, &end, (void *)_RET_IP_);
698
699         return memblock_add_range(&memblock.memory, base, size, MAX_NUMNODES, 0);
700 }
701
702 /**
703  * memblock_isolate_range - isolate given range into disjoint memblocks
704  * @type: memblock type to isolate range for
705  * @base: base of range to isolate
706  * @size: size of range to isolate
707  * @start_rgn: out parameter for the start of isolated region
708  * @end_rgn: out parameter for the end of isolated region
709  *
710  * Walk @type and ensure that regions don't cross the boundaries defined by
711  * [@base, @base + @size).  Crossing regions are split at the boundaries,
712  * which may create at most two more regions.  The index of the first
713  * region inside the range is returned in *@start_rgn and end in *@end_rgn.
714  *
715  * Return:
716  * 0 on success, -errno on failure.
717  */
718 static int __init_memblock memblock_isolate_range(struct memblock_type *type,
719                                         phys_addr_t base, phys_addr_t size,
720                                         int *start_rgn, int *end_rgn)
721 {
722         phys_addr_t end = base + memblock_cap_size(base, &size);
723         int idx;
724         struct memblock_region *rgn;
725
726         *start_rgn = *end_rgn = 0;
727
728         if (!size)
729                 return 0;
730
731         /* we'll create at most two more regions */
732         while (type->cnt + 2 > type->max)
733                 if (memblock_double_array(type, base, size) < 0)
734                         return -ENOMEM;
735
736         for_each_memblock_type(idx, type, rgn) {
737                 phys_addr_t rbase = rgn->base;
738                 phys_addr_t rend = rbase + rgn->size;
739
740                 if (rbase >= end)
741                         break;
742                 if (rend <= base)
743                         continue;
744
745                 if (rbase < base) {
746                         /*
747                          * @rgn intersects from below.  Split and continue
748                          * to process the next region - the new top half.
749                          */
750                         rgn->base = base;
751                         rgn->size -= base - rbase;
752                         type->total_size -= base - rbase;
753                         memblock_insert_region(type, idx, rbase, base - rbase,
754                                                memblock_get_region_node(rgn),
755                                                rgn->flags);
756                 } else if (rend > end) {
757                         /*
758                          * @rgn intersects from above.  Split and redo the
759                          * current region - the new bottom half.
760                          */
761                         rgn->base = end;
762                         rgn->size -= end - rbase;
763                         type->total_size -= end - rbase;
764                         memblock_insert_region(type, idx--, rbase, end - rbase,
765                                                memblock_get_region_node(rgn),
766                                                rgn->flags);
767                 } else {
768                         /* @rgn is fully contained, record it */
769                         if (!*end_rgn)
770                                 *start_rgn = idx;
771                         *end_rgn = idx + 1;
772                 }
773         }
774
775         return 0;
776 }
777
778 static int __init_memblock memblock_remove_range(struct memblock_type *type,
779                                           phys_addr_t base, phys_addr_t size)
780 {
781         int start_rgn, end_rgn;
782         int i, ret;
783
784         ret = memblock_isolate_range(type, base, size, &start_rgn, &end_rgn);
785         if (ret)
786                 return ret;
787
788         for (i = end_rgn - 1; i >= start_rgn; i--)
789                 memblock_remove_region(type, i);
790         return 0;
791 }
792
793 int __init_memblock memblock_remove(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
794 {
795         phys_addr_t end = base + size - 1;
796
797         memblock_dbg("memblock_remove: [%pa-%pa] %pS\n",
798                      &base, &end, (void *)_RET_IP_);
799
800         return memblock_remove_range(&memblock.memory, base, size);
801 }
802
803 /**
804  * memblock_free - free boot memory block
805  * @base: phys starting address of the  boot memory block
806  * @size: size of the boot memory block in bytes
807  *
808  * Free boot memory block previously allocated by memblock_alloc_xx() API.
809  * The freeing memory will not be released to the buddy allocator.
810  */
811 int __init_memblock memblock_free(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
812 {
813         phys_addr_t end = base + size - 1;
814
815         memblock_dbg("   memblock_free: [%pa-%pa] %pF\n",
816                      &base, &end, (void *)_RET_IP_);
817
818         kmemleak_free_part_phys(base, size);
819         return memblock_remove_range(&memblock.reserved, base, size);
820 }
821
822 int __init_memblock memblock_reserve(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
823 {
824         phys_addr_t end = base + size - 1;
825
826         memblock_dbg("memblock_reserve: [%pa-%pa] %pF\n",
827                      &base, &end, (void *)_RET_IP_);
828
829         return memblock_add_range(&memblock.reserved, base, size, MAX_NUMNODES, 0);
830 }
831
832 /**
833  * memblock_setclr_flag - set or clear flag for a memory region
834  * @base: base address of the region
835  * @size: size of the region
836  * @set: set or clear the flag
837  * @flag: the flag to udpate
838  *
839  * This function isolates region [@base, @base + @size), and sets/clears flag
840  *
841  * Return: 0 on success, -errno on failure.
842  */
843 static int __init_memblock memblock_setclr_flag(phys_addr_t base,
844                                 phys_addr_t size, int set, int flag)
845 {
846         struct memblock_type *type = &memblock.memory;
847         int i, ret, start_rgn, end_rgn;
848
849         ret = memblock_isolate_range(type, base, size, &start_rgn, &end_rgn);
850         if (ret)
851                 return ret;
852
853         for (i = start_rgn; i < end_rgn; i++)
854                 if (set)
855                         memblock_set_region_flags(&type->regions[i], flag);
856                 else
857                         memblock_clear_region_flags(&type->regions[i], flag);
858
859         memblock_merge_regions(type);
860         return 0;
861 }
862
863 /**
864  * memblock_mark_hotplug - Mark hotpluggable memory with flag MEMBLOCK_HOTPLUG.
865  * @base: the base phys addr of the region
866  * @size: the size of the region
867  *
868  * Return: 0 on success, -errno on failure.
869  */
870 int __init_memblock memblock_mark_hotplug(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
871 {
872         return memblock_setclr_flag(base, size, 1, MEMBLOCK_HOTPLUG);
873 }
874
875 /**
876  * memblock_clear_hotplug - Clear flag MEMBLOCK_HOTPLUG for a specified region.
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_clear_hotplug(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
883 {
884         return memblock_setclr_flag(base, size, 0, MEMBLOCK_HOTPLUG);
885 }
886
887 /**
888  * memblock_mark_mirror - Mark mirrored memory with flag MEMBLOCK_MIRROR.
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_mark_mirror(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
895 {
896         system_has_some_mirror = true;
897
898         return memblock_setclr_flag(base, size, 1, MEMBLOCK_MIRROR);
899 }
900
901 /**
902  * memblock_mark_nomap - Mark a memory region with flag MEMBLOCK_NOMAP.
903  * @base: the base phys addr of the region
904  * @size: the size of the region
905  *
906  * Return: 0 on success, -errno on failure.
907  */
908 int __init_memblock memblock_mark_nomap(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
909 {
910         return memblock_setclr_flag(base, size, 1, MEMBLOCK_NOMAP);
911 }
912
913 /**
914  * memblock_clear_nomap - Clear flag MEMBLOCK_NOMAP for a specified region.
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_clear_nomap(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
921 {
922         return memblock_setclr_flag(base, size, 0, MEMBLOCK_NOMAP);
923 }
924
925 /**
926  * __next_reserved_mem_region - next function for for_each_reserved_region()
927  * @idx: pointer to u64 loop variable
928  * @out_start: ptr to phys_addr_t for start address of the region, can be %NULL
929  * @out_end: ptr to phys_addr_t for end address of the region, can be %NULL
930  *
931  * Iterate over all reserved memory regions.
932  */
933 void __init_memblock __next_reserved_mem_region(u64 *idx,
934                                            phys_addr_t *out_start,
935                                            phys_addr_t *out_end)
936 {
937         struct memblock_type *type = &memblock.reserved;
938
939         if (*idx < type->cnt) {
940                 struct memblock_region *r = &type->regions[*idx];
941                 phys_addr_t base = r->base;
942                 phys_addr_t size = r->size;
943
944                 if (out_start)
945                         *out_start = base;
946                 if (out_end)
947                         *out_end = base + size - 1;
948
949                 *idx += 1;
950                 return;
951         }
952
953         /* signal end of iteration */
954         *idx = ULLONG_MAX;
955 }
956
957 /**
958  * __next__mem_range - next function for for_each_free_mem_range() etc.
959  * @idx: pointer to u64 loop variable
960  * @nid: node selector, %NUMA_NO_NODE for all nodes
961  * @flags: pick from blocks based on memory attributes
962  * @type_a: pointer to memblock_type from where the range is taken
963  * @type_b: pointer to memblock_type which excludes memory from being taken
964  * @out_start: ptr to phys_addr_t for start address of the range, can be %NULL
965  * @out_end: ptr to phys_addr_t for end address of the range, can be %NULL
966  * @out_nid: ptr to int for nid of the range, can be %NULL
967  *
968  * Find the first area from *@idx which matches @nid, fill the out
969  * parameters, and update *@idx for the next iteration.  The lower 32bit of
970  * *@idx contains index into type_a and the upper 32bit indexes the
971  * areas before each region in type_b.  For example, if type_b regions
972  * look like the following,
973  *
974  *      0:[0-16), 1:[32-48), 2:[128-130)
975  *
976  * The upper 32bit indexes the following regions.
977  *
978  *      0:[0-0), 1:[16-32), 2:[48-128), 3:[130-MAX)
979  *
980  * As both region arrays are sorted, the function advances the two indices
981  * in lockstep and returns each intersection.
982  */
983 void __init_memblock __next_mem_range(u64 *idx, int nid,
984                                       enum memblock_flags flags,
985                                       struct memblock_type *type_a,
986                                       struct memblock_type *type_b,
987                                       phys_addr_t *out_start,
988                                       phys_addr_t *out_end, int *out_nid)
989 {
990         int idx_a = *idx & 0xffffffff;
991         int idx_b = *idx >> 32;
992
993         if (WARN_ONCE(nid == MAX_NUMNODES,
994         "Usage of MAX_NUMNODES is deprecated. Use NUMA_NO_NODE instead\n"))
995                 nid = NUMA_NO_NODE;
996
997         for (; idx_a < type_a->cnt; idx_a++) {
998                 struct memblock_region *m = &type_a->regions[idx_a];
999
1000                 phys_addr_t m_start = m->base;
1001                 phys_addr_t m_end = m->base + m->size;
1002                 int         m_nid = memblock_get_region_node(m);
1003
1004                 /* only memory regions are associated with nodes, check it */
1005                 if (nid != NUMA_NO_NODE && nid != m_nid)
1006                         continue;
1007
1008                 /* skip hotpluggable memory regions if needed */
1009                 if (movable_node_is_enabled() && memblock_is_hotpluggable(m))
1010                         continue;
1011
1012                 /* if we want mirror memory skip non-mirror memory regions */
1013                 if ((flags & MEMBLOCK_MIRROR) && !memblock_is_mirror(m))
1014                         continue;
1015
1016                 /* skip nomap memory unless we were asked for it explicitly */
1017                 if (!(flags & MEMBLOCK_NOMAP) && memblock_is_nomap(m))
1018                         continue;
1019
1020                 if (!type_b) {
1021                         if (out_start)
1022                                 *out_start = m_start;
1023                         if (out_end)
1024                                 *out_end = m_end;
1025                         if (out_nid)
1026                                 *out_nid = m_nid;
1027                         idx_a++;
1028                         *idx = (u32)idx_a | (u64)idx_b << 32;
1029                         return;
1030                 }
1031
1032                 /* scan areas before each reservation */
1033                 for (; idx_b < type_b->cnt + 1; idx_b++) {
1034                         struct memblock_region *r;
1035                         phys_addr_t r_start;
1036                         phys_addr_t r_end;
1037
1038                         r = &type_b->regions[idx_b];
1039                         r_start = idx_b ? r[-1].base + r[-1].size : 0;
1040                         r_end = idx_b < type_b->cnt ?
1041                                 r->base : PHYS_ADDR_MAX;
1042
1043                         /*
1044                          * if idx_b advanced past idx_a,
1045                          * break out to advance idx_a
1046                          */
1047                         if (r_start >= m_end)
1048                                 break;
1049                         /* if the two regions intersect, we're done */
1050                         if (m_start < r_end) {
1051                                 if (out_start)
1052                                         *out_start =
1053                                                 max(m_start, r_start);
1054                                 if (out_end)
1055                                         *out_end = min(m_end, r_end);
1056                                 if (out_nid)
1057                                         *out_nid = m_nid;
1058                                 /*
1059                                  * The region which ends first is
1060                                  * advanced for the next iteration.
1061                                  */
1062                                 if (m_end <= r_end)
1063                                         idx_a++;
1064                                 else
1065                                         idx_b++;
1066                                 *idx = (u32)idx_a | (u64)idx_b << 32;
1067                                 return;
1068                         }
1069                 }
1070         }
1071
1072         /* signal end of iteration */
1073         *idx = ULLONG_MAX;
1074 }
1075
1076 /**
1077  * __next_mem_range_rev - generic next function for for_each_*_range_rev()
1078  *
1079  * @idx: pointer to u64 loop variable
1080  * @nid: node selector, %NUMA_NO_NODE for all nodes
1081  * @flags: pick from blocks based on memory attributes
1082  * @type_a: pointer to memblock_type from where the range is taken
1083  * @type_b: pointer to memblock_type which excludes memory from being taken
1084  * @out_start: ptr to phys_addr_t for start address of the range, can be %NULL
1085  * @out_end: ptr to phys_addr_t for end address of the range, can be %NULL
1086  * @out_nid: ptr to int for nid of the range, can be %NULL
1087  *
1088  * Finds the next range from type_a which is not marked as unsuitable
1089  * in type_b.
1090  *
1091  * Reverse of __next_mem_range().
1092  */
1093 void __init_memblock __next_mem_range_rev(u64 *idx, int nid,
1094                                           enum memblock_flags flags,
1095                                           struct memblock_type *type_a,
1096                                           struct memblock_type *type_b,
1097                                           phys_addr_t *out_start,
1098                                           phys_addr_t *out_end, int *out_nid)
1099 {
1100         int idx_a = *idx & 0xffffffff;
1101         int idx_b = *idx >> 32;
1102
1103         if (WARN_ONCE(nid == MAX_NUMNODES, "Usage of MAX_NUMNODES is deprecated. Use NUMA_NO_NODE instead\n"))
1104                 nid = NUMA_NO_NODE;
1105
1106         if (*idx == (u64)ULLONG_MAX) {
1107                 idx_a = type_a->cnt - 1;
1108                 if (type_b != NULL)
1109                         idx_b = type_b->cnt;
1110                 else
1111                         idx_b = 0;
1112         }
1113
1114         for (; idx_a >= 0; idx_a--) {
1115                 struct memblock_region *m = &type_a->regions[idx_a];
1116
1117                 phys_addr_t m_start = m->base;
1118                 phys_addr_t m_end = m->base + m->size;
1119                 int m_nid = memblock_get_region_node(m);
1120
1121                 /* only memory regions are associated with nodes, check it */
1122                 if (nid != NUMA_NO_NODE && nid != m_nid)
1123                         continue;
1124
1125                 /* skip hotpluggable memory regions if needed */
1126                 if (movable_node_is_enabled() && memblock_is_hotpluggable(m))
1127                         continue;
1128
1129                 /* if we want mirror memory skip non-mirror memory regions */
1130                 if ((flags & MEMBLOCK_MIRROR) && !memblock_is_mirror(m))
1131                         continue;
1132
1133                 /* skip nomap memory unless we were asked for it explicitly */
1134                 if (!(flags & MEMBLOCK_NOMAP) && memblock_is_nomap(m))
1135                         continue;
1136
1137                 if (!type_b) {
1138                         if (out_start)
1139                                 *out_start = m_start;
1140                         if (out_end)
1141                                 *out_end = m_end;
1142                         if (out_nid)
1143                                 *out_nid = m_nid;
1144                         idx_a--;
1145                         *idx = (u32)idx_a | (u64)idx_b << 32;
1146                         return;
1147                 }
1148
1149                 /* scan areas before each reservation */
1150                 for (; idx_b >= 0; idx_b--) {
1151                         struct memblock_region *r;
1152                         phys_addr_t r_start;
1153                         phys_addr_t r_end;
1154
1155                         r = &type_b->regions[idx_b];
1156                         r_start = idx_b ? r[-1].base + r[-1].size : 0;
1157                         r_end = idx_b < type_b->cnt ?
1158                                 r->base : PHYS_ADDR_MAX;
1159                         /*
1160                          * if idx_b advanced past idx_a,
1161                          * break out to advance idx_a
1162                          */
1163
1164                         if (r_end <= m_start)
1165                                 break;
1166                         /* if the two regions intersect, we're done */
1167                         if (m_end > r_start) {
1168                                 if (out_start)
1169                                         *out_start = max(m_start, r_start);
1170                                 if (out_end)
1171                                         *out_end = min(m_end, r_end);
1172                                 if (out_nid)
1173                                         *out_nid = m_nid;
1174                                 if (m_start >= r_start)
1175                                         idx_a--;
1176                                 else
1177                                         idx_b--;
1178                                 *idx = (u32)idx_a | (u64)idx_b << 32;
1179                                 return;
1180                         }
1181                 }
1182         }
1183         /* signal end of iteration */
1184         *idx = ULLONG_MAX;
1185 }
1186
1187 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
1188 /*
1189  * Common iterator interface used to define for_each_mem_pfn_range().
1190  */
1191 void __init_memblock __next_mem_pfn_range(int *idx, int nid,
1192                                 unsigned long *out_start_pfn,
1193                                 unsigned long *out_end_pfn, int *out_nid)
1194 {
1195         struct memblock_type *type = &memblock.memory;
1196         struct memblock_region *r;
1197
1198         while (++*idx < type->cnt) {
1199                 r = &type->regions[*idx];
1200
1201                 if (PFN_UP(r->base) >= PFN_DOWN(r->base + r->size))
1202                         continue;
1203                 if (nid == MAX_NUMNODES || nid == r->nid)
1204                         break;
1205         }
1206         if (*idx >= type->cnt) {
1207                 *idx = -1;
1208                 return;
1209         }
1210
1211         if (out_start_pfn)
1212                 *out_start_pfn = PFN_UP(r->base);
1213         if (out_end_pfn)
1214                 *out_end_pfn = PFN_DOWN(r->base + r->size);
1215         if (out_nid)
1216                 *out_nid = r->nid;
1217 }
1218
1219 /**
1220  * memblock_set_node - set node ID on memblock regions
1221  * @base: base of area to set node ID for
1222  * @size: size of area to set node ID for
1223  * @type: memblock type to set node ID for
1224  * @nid: node ID to set
1225  *
1226  * Set the nid of memblock @type regions in [@base, @base + @size) to @nid.
1227  * Regions which cross the area boundaries are split as necessary.
1228  *
1229  * Return:
1230  * 0 on success, -errno on failure.
1231  */
1232 int __init_memblock memblock_set_node(phys_addr_t base, phys_addr_t size,
1233                                       struct memblock_type *type, int nid)
1234 {
1235         int start_rgn, end_rgn;
1236         int i, ret;
1237
1238         ret = memblock_isolate_range(type, base, size, &start_rgn, &end_rgn);
1239         if (ret)
1240                 return ret;
1241
1242         for (i = start_rgn; i < end_rgn; i++)
1243                 memblock_set_region_node(&type->regions[i], nid);
1244
1245         memblock_merge_regions(type);
1246         return 0;
1247 }
1248 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
1249
1250 static phys_addr_t __init memblock_alloc_range_nid(phys_addr_t size,
1251                                         phys_addr_t align, phys_addr_t start,
1252                                         phys_addr_t end, int nid,
1253                                         enum memblock_flags flags)
1254 {
1255         phys_addr_t found;
1256
1257         if (!align) {
1258                 /* Can't use WARNs this early in boot on powerpc */
1259                 dump_stack();
1260                 align = SMP_CACHE_BYTES;
1261         }
1262
1263         found = memblock_find_in_range_node(size, align, start, end, nid,
1264                                             flags);
1265         if (found && !memblock_reserve(found, size)) {
1266                 /*
1267                  * The min_count is set to 0 so that memblock allocations are
1268                  * never reported as leaks.
1269                  */
1270                 kmemleak_alloc_phys(found, size, 0, 0);
1271                 return found;
1272         }
1273         return 0;
1274 }
1275
1276 phys_addr_t __init memblock_alloc_range(phys_addr_t size, phys_addr_t align,
1277                                         phys_addr_t start, phys_addr_t end,
1278                                         enum memblock_flags flags)
1279 {
1280         return memblock_alloc_range_nid(size, align, start, end, NUMA_NO_NODE,
1281                                         flags);
1282 }
1283
1284 phys_addr_t __init memblock_alloc_base_nid(phys_addr_t size,
1285                                         phys_addr_t align, phys_addr_t max_addr,
1286                                         int nid, enum memblock_flags flags)
1287 {
1288         return memblock_alloc_range_nid(size, align, 0, max_addr, nid, flags);
1289 }
1290
1291 phys_addr_t __init memblock_phys_alloc_nid(phys_addr_t size, phys_addr_t align, int nid)
1292 {
1293         enum memblock_flags flags = choose_memblock_flags();
1294         phys_addr_t ret;
1295
1296 again:
1297         ret = memblock_alloc_base_nid(size, align, MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE,
1298                                       nid, flags);
1299
1300         if (!ret && (flags & MEMBLOCK_MIRROR)) {
1301                 flags &= ~MEMBLOCK_MIRROR;
1302                 goto again;
1303         }
1304         return ret;
1305 }
1306
1307 phys_addr_t __init __memblock_alloc_base(phys_addr_t size, phys_addr_t align, phys_addr_t max_addr)
1308 {
1309         return memblock_alloc_base_nid(size, align, max_addr, NUMA_NO_NODE,
1310                                        MEMBLOCK_NONE);
1311 }
1312
1313 phys_addr_t __init memblock_alloc_base(phys_addr_t size, phys_addr_t align, phys_addr_t max_addr)
1314 {
1315         phys_addr_t alloc;
1316
1317         alloc = __memblock_alloc_base(size, align, max_addr);
1318
1319         if (alloc == 0)
1320                 panic("ERROR: Failed to allocate %pa bytes below %pa.\n",
1321                       &size, &max_addr);
1322
1323         return alloc;
1324 }
1325
1326 phys_addr_t __init memblock_phys_alloc(phys_addr_t size, phys_addr_t align)
1327 {
1328         return memblock_alloc_base(size, align, MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE);
1329 }
1330
1331 phys_addr_t __init memblock_phys_alloc_try_nid(phys_addr_t size, phys_addr_t align, int nid)
1332 {
1333         phys_addr_t res = memblock_phys_alloc_nid(size, align, nid);
1334
1335         if (res)
1336                 return res;
1337         return memblock_alloc_base(size, align, MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE);
1338 }
1339
1340 /**
1341  * memblock_alloc_internal - allocate boot memory block
1342  * @size: size of memory block to be allocated in bytes
1343  * @align: alignment of the region and block's size
1344  * @min_addr: the lower bound of the memory region to allocate (phys address)
1345  * @max_addr: the upper bound of the memory region to allocate (phys address)
1346  * @nid: nid of the free area to find, %NUMA_NO_NODE for any node
1347  *
1348  * The @min_addr limit is dropped if it can not be satisfied and the allocation
1349  * will fall back to memory below @min_addr. Also, allocation may fall back
1350  * to any node in the system if the specified node can not
1351  * hold the requested memory.
1352  *
1353  * The allocation is performed from memory region limited by
1354  * memblock.current_limit if @max_addr == %MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE.
1355  *
1356  * The phys address of allocated boot memory block is converted to virtual and
1357  * allocated memory is reset to 0.
1358  *
1359  * In addition, function sets the min_count to 0 using kmemleak_alloc for
1360  * allocated boot memory block, so that it is never reported as leaks.
1361  *
1362  * Return:
1363  * Virtual address of allocated memory block on success, NULL on failure.
1364  */
1365 static void * __init memblock_alloc_internal(
1366                                 phys_addr_t size, phys_addr_t align,
1367                                 phys_addr_t min_addr, phys_addr_t max_addr,
1368                                 int nid)
1369 {
1370         phys_addr_t alloc;
1371         void *ptr;
1372         enum memblock_flags flags = choose_memblock_flags();
1373
1374         if (WARN_ONCE(nid == MAX_NUMNODES, "Usage of MAX_NUMNODES is deprecated. Use NUMA_NO_NODE instead\n"))
1375                 nid = NUMA_NO_NODE;
1376
1377         /*
1378          * Detect any accidental use of these APIs after slab is ready, as at
1379          * this moment memblock may be deinitialized already and its
1380          * internal data may be destroyed (after execution of memblock_free_all)
1381          */
1382         if (WARN_ON_ONCE(slab_is_available()))
1383                 return kzalloc_node(size, GFP_NOWAIT, nid);
1384
1385         if (!align) {
1386                 dump_stack();
1387                 align = SMP_CACHE_BYTES;
1388         }
1389
1390         if (max_addr > memblock.current_limit)
1391                 max_addr = memblock.current_limit;
1392 again:
1393         alloc = memblock_find_in_range_node(size, align, min_addr, max_addr,
1394                                             nid, flags);
1395         if (alloc && !memblock_reserve(alloc, size))
1396                 goto done;
1397
1398         if (nid != NUMA_NO_NODE) {
1399                 alloc = memblock_find_in_range_node(size, align, min_addr,
1400                                                     max_addr, NUMA_NO_NODE,
1401                                                     flags);
1402                 if (alloc && !memblock_reserve(alloc, size))
1403                         goto done;
1404         }
1405
1406         if (min_addr) {
1407                 min_addr = 0;
1408                 goto again;
1409         }
1410
1411         if (flags & MEMBLOCK_MIRROR) {
1412                 flags &= ~MEMBLOCK_MIRROR;
1413                 pr_warn("Could not allocate %pap bytes of mirrored memory\n",
1414                         &size);
1415                 goto again;
1416         }
1417
1418         return NULL;
1419 done:
1420         ptr = phys_to_virt(alloc);
1421
1422         /*
1423          * The min_count is set to 0 so that bootmem allocated blocks
1424          * are never reported as leaks. This is because many of these blocks
1425          * are only referred via the physical address which is not
1426          * looked up by kmemleak.
1427          */
1428         kmemleak_alloc(ptr, size, 0, 0);
1429
1430         return ptr;
1431 }
1432
1433 /**
1434  * memblock_alloc_try_nid_raw - allocate boot memory block without zeroing
1435  * memory and without panicking
1436  * @size: size of memory block to be allocated in bytes
1437  * @align: alignment of the region and block's size
1438  * @min_addr: the lower bound of the memory region from where the allocation
1439  *        is preferred (phys address)
1440  * @max_addr: the upper bound of the memory region from where the allocation
1441  *            is preferred (phys address), or %MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE to
1442  *            allocate only from memory limited by memblock.current_limit value
1443  * @nid: nid of the free area to find, %NUMA_NO_NODE for any node
1444  *
1445  * Public function, provides additional debug information (including caller
1446  * info), if enabled. Does not zero allocated memory, does not panic if request
1447  * cannot be satisfied.
1448  *
1449  * Return:
1450  * Virtual address of allocated memory block on success, NULL on failure.
1451  */
1452 void * __init memblock_alloc_try_nid_raw(
1453                         phys_addr_t size, phys_addr_t align,
1454                         phys_addr_t min_addr, phys_addr_t max_addr,
1455                         int nid)
1456 {
1457         void *ptr;
1458
1459         memblock_dbg("%s: %llu bytes align=0x%llx nid=%d from=%pa max_addr=%pa %pF\n",
1460                      __func__, (u64)size, (u64)align, nid, &min_addr,
1461                      &max_addr, (void *)_RET_IP_);
1462
1463         ptr = memblock_alloc_internal(size, align,
1464                                            min_addr, max_addr, nid);
1465         if (ptr && size > 0)
1466                 page_init_poison(ptr, size);
1467
1468         return ptr;
1469 }
1470
1471 /**
1472  * memblock_alloc_try_nid_nopanic - allocate boot memory block
1473  * @size: size of memory block to be allocated in bytes
1474  * @align: alignment of the region and block's size
1475  * @min_addr: the lower bound of the memory region from where the allocation
1476  *        is preferred (phys address)
1477  * @max_addr: the upper bound of the memory region from where the allocation
1478  *            is preferred (phys address), or %MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE to
1479  *            allocate only from memory limited by memblock.current_limit value
1480  * @nid: nid of the free area to find, %NUMA_NO_NODE for any node
1481  *
1482  * Public function, provides additional debug information (including caller
1483  * info), if enabled. This function zeroes the allocated memory.
1484  *
1485  * Return:
1486  * Virtual address of allocated memory block on success, NULL on failure.
1487  */
1488 void * __init memblock_alloc_try_nid_nopanic(
1489                                 phys_addr_t size, phys_addr_t align,
1490                                 phys_addr_t min_addr, phys_addr_t max_addr,
1491                                 int nid)
1492 {
1493         void *ptr;
1494
1495         memblock_dbg("%s: %llu bytes align=0x%llx nid=%d from=%pa max_addr=%pa %pF\n",
1496                      __func__, (u64)size, (u64)align, nid, &min_addr,
1497                      &max_addr, (void *)_RET_IP_);
1498
1499         ptr = memblock_alloc_internal(size, align,
1500                                            min_addr, max_addr, nid);
1501         if (ptr)
1502                 memset(ptr, 0, size);
1503         return ptr;
1504 }
1505
1506 /**
1507  * memblock_alloc_try_nid - allocate boot memory block with panicking
1508  * @size: size of memory block to be allocated in bytes
1509  * @align: alignment of the region and block's size
1510  * @min_addr: the lower bound of the memory region from where the allocation
1511  *        is preferred (phys address)
1512  * @max_addr: the upper bound of the memory region from where the allocation
1513  *            is preferred (phys address), or %MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE to
1514  *            allocate only from memory limited by memblock.current_limit value
1515  * @nid: nid of the free area to find, %NUMA_NO_NODE for any node
1516  *
1517  * Public panicking version of memblock_alloc_try_nid_nopanic()
1518  * which provides debug information (including caller info), if enabled,
1519  * and panics if the request can not be satisfied.
1520  *
1521  * Return:
1522  * Virtual address of allocated memory block on success, NULL on failure.
1523  */
1524 void * __init memblock_alloc_try_nid(
1525                         phys_addr_t size, phys_addr_t align,
1526                         phys_addr_t min_addr, phys_addr_t max_addr,
1527                         int nid)
1528 {
1529         void *ptr;
1530
1531         memblock_dbg("%s: %llu bytes align=0x%llx nid=%d from=%pa max_addr=%pa %pF\n",
1532                      __func__, (u64)size, (u64)align, nid, &min_addr,
1533                      &max_addr, (void *)_RET_IP_);
1534         ptr = memblock_alloc_internal(size, align,
1535                                            min_addr, max_addr, nid);
1536         if (ptr) {
1537                 memset(ptr, 0, size);
1538                 return ptr;
1539         }
1540
1541         panic("%s: Failed to allocate %llu bytes align=0x%llx nid=%d from=%pa max_addr=%pa\n",
1542               __func__, (u64)size, (u64)align, nid, &min_addr, &max_addr);
1543         return NULL;
1544 }
1545
1546 /**
1547  * __memblock_free_late - free bootmem block pages directly to buddy allocator
1548  * @base: phys starting address of the  boot memory block
1549  * @size: size of the boot memory block in bytes
1550  *
1551  * This is only useful when the bootmem allocator has already been torn
1552  * down, but we are still initializing the system.  Pages are released directly
1553  * to the buddy allocator, no bootmem metadata is updated because it is gone.
1554  */
1555 void __init __memblock_free_late(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
1556 {
1557         phys_addr_t cursor, end;
1558
1559         end = base + size - 1;
1560         memblock_dbg("%s: [%pa-%pa] %pF\n",
1561                      __func__, &base, &end, (void *)_RET_IP_);
1562         kmemleak_free_part_phys(base, size);
1563         cursor = PFN_UP(base);
1564         end = PFN_DOWN(base + size);
1565
1566         for (; cursor < end; cursor++) {
1567                 memblock_free_pages(pfn_to_page(cursor), cursor, 0);
1568                 totalram_pages_inc();
1569         }
1570 }
1571
1572 /*
1573  * Remaining API functions
1574  */
1575
1576 phys_addr_t __init_memblock memblock_phys_mem_size(void)
1577 {
1578         return memblock.memory.total_size;
1579 }
1580
1581 phys_addr_t __init_memblock memblock_reserved_size(void)
1582 {
1583         return memblock.reserved.total_size;
1584 }
1585
1586 phys_addr_t __init memblock_mem_size(unsigned long limit_pfn)
1587 {
1588         unsigned long pages = 0;
1589         struct memblock_region *r;
1590         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1591
1592         for_each_memblock(memory, r) {
1593                 start_pfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
1594                 end_pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
1595                 start_pfn = min_t(unsigned long, start_pfn, limit_pfn);
1596                 end_pfn = min_t(unsigned long, end_pfn, limit_pfn);
1597                 pages += end_pfn - start_pfn;
1598         }
1599
1600         return PFN_PHYS(pages);
1601 }
1602
1603 /* lowest address */
1604 phys_addr_t __init_memblock memblock_start_of_DRAM(void)
1605 {
1606         return memblock.memory.regions[0].base;
1607 }
1608
1609 phys_addr_t __init_memblock memblock_end_of_DRAM(void)
1610 {
1611         int idx = memblock.memory.cnt - 1;
1612
1613         return (memblock.memory.regions[idx].base + memblock.memory.regions[idx].size);
1614 }
1615
1616 static phys_addr_t __init_memblock __find_max_addr(phys_addr_t limit)
1617 {
1618         phys_addr_t max_addr = PHYS_ADDR_MAX;
1619         struct memblock_region *r;
1620
1621         /*
1622          * translate the memory @limit size into the max address within one of
1623          * the memory memblock regions, if the @limit exceeds the total size
1624          * of those regions, max_addr will keep original value PHYS_ADDR_MAX
1625          */
1626         for_each_memblock(memory, r) {
1627                 if (limit <= r->size) {
1628                         max_addr = r->base + limit;
1629                         break;
1630                 }
1631                 limit -= r->size;
1632         }
1633
1634         return max_addr;
1635 }
1636
1637 void __init memblock_enforce_memory_limit(phys_addr_t limit)
1638 {
1639         phys_addr_t max_addr = PHYS_ADDR_MAX;
1640
1641         if (!limit)
1642                 return;
1643
1644         max_addr = __find_max_addr(limit);
1645
1646         /* @limit exceeds the total size of the memory, do nothing */
1647         if (max_addr == PHYS_ADDR_MAX)
1648                 return;
1649
1650         /* truncate both memory and reserved regions */
1651         memblock_remove_range(&memblock.memory, max_addr,
1652                               PHYS_ADDR_MAX);
1653         memblock_remove_range(&memblock.reserved, max_addr,
1654                               PHYS_ADDR_MAX);
1655 }
1656
1657 void __init memblock_cap_memory_range(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
1658 {
1659         int start_rgn, end_rgn;
1660         int i, ret;
1661
1662         if (!size)
1663                 return;
1664
1665         ret = memblock_isolate_range(&memblock.memory, base, size,
1666                                                 &start_rgn, &end_rgn);
1667         if (ret)
1668                 return;
1669
1670         /* remove all the MAP regions */
1671         for (i = memblock.memory.cnt - 1; i >= end_rgn; i--)
1672                 if (!memblock_is_nomap(&memblock.memory.regions[i]))
1673                         memblock_remove_region(&memblock.memory, i);
1674
1675         for (i = start_rgn - 1; i >= 0; i--)
1676                 if (!memblock_is_nomap(&memblock.memory.regions[i]))
1677                         memblock_remove_region(&memblock.memory, i);
1678
1679         /* truncate the reserved regions */
1680         memblock_remove_range(&memblock.reserved, 0, base);
1681         memblock_remove_range(&memblock.reserved,
1682                         base + size, PHYS_ADDR_MAX);
1683 }
1684
1685 void __init memblock_mem_limit_remove_map(phys_addr_t limit)
1686 {
1687         phys_addr_t max_addr;
1688
1689         if (!limit)
1690                 return;
1691
1692         max_addr = __find_max_addr(limit);
1693
1694         /* @limit exceeds the total size of the memory, do nothing */
1695         if (max_addr == PHYS_ADDR_MAX)
1696                 return;
1697
1698         memblock_cap_memory_range(0, max_addr);
1699 }
1700
1701 static int __init_memblock memblock_search(struct memblock_type *type, phys_addr_t addr)
1702 {
1703         unsigned int left = 0, right = type->cnt;
1704
1705         do {
1706                 unsigned int mid = (right + left) / 2;
1707
1708                 if (addr < type->regions[mid].base)
1709                         right = mid;
1710                 else if (addr >= (type->regions[mid].base +
1711                                   type->regions[mid].size))
1712                         left = mid + 1;
1713                 else
1714                         return mid;
1715         } while (left < right);
1716         return -1;
1717 }
1718
1719 bool __init_memblock memblock_is_reserved(phys_addr_t addr)
1720 {
1721         return memblock_search(&memblock.reserved, addr) != -1;
1722 }
1723
1724 bool __init_memblock memblock_is_memory(phys_addr_t addr)
1725 {
1726         return memblock_search(&memblock.memory, addr) != -1;
1727 }
1728
1729 bool __init_memblock memblock_is_map_memory(phys_addr_t addr)
1730 {
1731         int i = memblock_search(&memblock.memory, addr);
1732
1733         if (i == -1)
1734                 return false;
1735         return !memblock_is_nomap(&memblock.memory.regions[i]);
1736 }
1737
1738 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
1739 int __init_memblock memblock_search_pfn_nid(unsigned long pfn,
1740                          unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
1741 {
1742         struct memblock_type *type = &memblock.memory;
1743         int mid = memblock_search(type, PFN_PHYS(pfn));
1744
1745         if (mid == -1)
1746                 return -1;
1747
1748         *start_pfn = PFN_DOWN(type->regions[mid].base);
1749         *end_pfn = PFN_DOWN(type->regions[mid].base + type->regions[mid].size);
1750
1751         return type->regions[mid].nid;
1752 }
1753 #endif
1754
1755 /**
1756  * memblock_is_region_memory - check if a region is a subset of memory
1757  * @base: base of region to check
1758  * @size: size of region to check
1759  *
1760  * Check if the region [@base, @base + @size) is a subset of a memory block.
1761  *
1762  * Return:
1763  * 0 if false, non-zero if true
1764  */
1765 bool __init_memblock memblock_is_region_memory(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
1766 {
1767         int idx = memblock_search(&memblock.memory, base);
1768         phys_addr_t end = base + memblock_cap_size(base, &size);
1769
1770         if (idx == -1)
1771                 return false;
1772         return (memblock.memory.regions[idx].base +
1773                  memblock.memory.regions[idx].size) >= end;
1774 }
1775
1776 /**
1777  * memblock_is_region_reserved - check if a region intersects reserved memory
1778  * @base: base of region to check
1779  * @size: size of region to check
1780  *
1781  * Check if the region [@base, @base + @size) intersects a reserved
1782  * memory block.
1783  *
1784  * Return:
1785  * True if they intersect, false if not.
1786  */
1787 bool __init_memblock memblock_is_region_reserved(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
1788 {
1789         memblock_cap_size(base, &size);
1790         return memblock_overlaps_region(&memblock.reserved, base, size);
1791 }
1792
1793 void __init_memblock memblock_trim_memory(phys_addr_t align)
1794 {
1795         phys_addr_t start, end, orig_start, orig_end;
1796         struct memblock_region *r;
1797
1798         for_each_memblock(memory, r) {
1799                 orig_start = r->base;
1800                 orig_end = r->base + r->size;
1801                 start = round_up(orig_start, align);
1802                 end = round_down(orig_end, align);
1803
1804                 if (start == orig_start && end == orig_end)
1805                         continue;
1806
1807                 if (start < end) {
1808                         r->base = start;
1809                         r->size = end - start;
1810                 } else {
1811                         memblock_remove_region(&memblock.memory,
1812                                                r - memblock.memory.regions);
1813                         r--;
1814                 }
1815         }
1816 }
1817
1818 void __init_memblock memblock_set_current_limit(phys_addr_t limit)
1819 {
1820         memblock.current_limit = limit;
1821 }
1822
1823 phys_addr_t __init_memblock memblock_get_current_limit(void)
1824 {
1825         return memblock.current_limit;
1826 }
1827
1828 static void __init_memblock memblock_dump(struct memblock_type *type)
1829 {
1830         phys_addr_t base, end, size;
1831         enum memblock_flags flags;
1832         int idx;
1833         struct memblock_region *rgn;
1834
1835         pr_info(" %s.cnt  = 0x%lx\n", type->name, type->cnt);
1836
1837         for_each_memblock_type(idx, type, rgn) {
1838                 char nid_buf[32] = "";
1839
1840                 base = rgn->base;
1841                 size = rgn->size;
1842                 end = base + size - 1;
1843                 flags = rgn->flags;
1844 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
1845                 if (memblock_get_region_node(rgn) != MAX_NUMNODES)
1846                         snprintf(nid_buf, sizeof(nid_buf), " on node %d",
1847                                  memblock_get_region_node(rgn));
1848 #endif
1849                 pr_info(" %s[%#x]\t[%pa-%pa], %pa bytes%s flags: %#x\n",
1850                         type->name, idx, &base, &end, &size, nid_buf, flags);
1851         }
1852 }
1853
1854 void __init_memblock __memblock_dump_all(void)
1855 {
1856         pr_info("MEMBLOCK configuration:\n");
1857         pr_info(" memory size = %pa reserved size = %pa\n",
1858                 &memblock.memory.total_size,
1859                 &memblock.reserved.total_size);
1860
1861         memblock_dump(&memblock.memory);
1862         memblock_dump(&memblock.reserved);
1863 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_PHYS_MAP
1864         memblock_dump(&memblock.physmem);
1865 #endif
1866 }
1867
1868 void __init memblock_allow_resize(void)
1869 {
1870         memblock_can_resize = 1;
1871 }
1872
1873 static int __init early_memblock(char *p)
1874 {
1875         if (p && strstr(p, "debug"))
1876                 memblock_debug = 1;
1877         return 0;
1878 }
1879 early_param("memblock", early_memblock);
1880
1881 static void __init __free_pages_memory(unsigned long start, unsigned long end)
1882 {
1883         int order;
1884
1885         while (start < end) {
1886                 order = min(MAX_ORDER - 1UL, __ffs(start));
1887
1888                 while (start + (1UL << order) > end)
1889                         order--;
1890
1891                 memblock_free_pages(pfn_to_page(start), start, order);
1892
1893                 start += (1UL << order);
1894         }
1895 }
1896
1897 static unsigned long __init __free_memory_core(phys_addr_t start,
1898                                  phys_addr_t end)
1899 {
1900         unsigned long start_pfn = PFN_UP(start);
1901         unsigned long end_pfn = min_t(unsigned long,
1902                                       PFN_DOWN(end), max_low_pfn);
1903
1904         if (start_pfn >= end_pfn)
1905                 return 0;
1906
1907         __free_pages_memory(start_pfn, end_pfn);
1908
1909         return end_pfn - start_pfn;
1910 }
1911
1912 static unsigned long __init free_low_memory_core_early(void)
1913 {
1914         unsigned long count = 0;
1915         phys_addr_t start, end;
1916         u64 i;
1917
1918         memblock_clear_hotplug(0, -1);
1919
1920         for_each_reserved_mem_region(i, &start, &end)
1921                 reserve_bootmem_region(start, end);
1922
1923         /*
1924          * We need to use NUMA_NO_NODE instead of NODE_DATA(0)->node_id
1925          *  because in some case like Node0 doesn't have RAM installed
1926          *  low ram will be on Node1
1927          */
1928         for_each_free_mem_range(i, NUMA_NO_NODE, MEMBLOCK_NONE, &start, &end,
1929                                 NULL)
1930                 count += __free_memory_core(start, end);
1931
1932         return count;
1933 }
1934
1935 static int reset_managed_pages_done __initdata;
1936
1937 void reset_node_managed_pages(pg_data_t *pgdat)
1938 {
1939         struct zone *z;
1940
1941         for (z = pgdat->node_zones; z < pgdat->node_zones + MAX_NR_ZONES; z++)
1942                 atomic_long_set(&z->managed_pages, 0);
1943 }
1944
1945 void __init reset_all_zones_managed_pages(void)
1946 {
1947         struct pglist_data *pgdat;
1948
1949         if (reset_managed_pages_done)
1950                 return;
1951
1952         for_each_online_pgdat(pgdat)
1953                 reset_node_managed_pages(pgdat);
1954
1955         reset_managed_pages_done = 1;
1956 }
1957
1958 /**
1959  * memblock_free_all - release free pages to the buddy allocator
1960  *
1961  * Return: the number of pages actually released.
1962  */
1963 unsigned long __init memblock_free_all(void)
1964 {
1965         unsigned long pages;
1966
1967         reset_all_zones_managed_pages();
1968
1969         pages = free_low_memory_core_early();
1970         totalram_pages_add(pages);
1971
1972         return pages;
1973 }
1974
1975 #if defined(CONFIG_DEBUG_FS) && !defined(CONFIG_ARCH_DISCARD_MEMBLOCK)
1976
1977 static int memblock_debug_show(struct seq_file *m, void *private)
1978 {
1979         struct memblock_type *type = m->private;
1980         struct memblock_region *reg;
1981         int i;
1982         phys_addr_t end;
1983
1984         for (i = 0; i < type->cnt; i++) {
1985                 reg = &type->regions[i];
1986                 end = reg->base + reg->size - 1;
1987
1988                 seq_printf(m, "%4d: ", i);
1989                 seq_printf(m, "%pa..%pa\n", &reg->base, &end);
1990         }
1991         return 0;
1992 }
1993 DEFINE_SHOW_ATTRIBUTE(memblock_debug);
1994
1995 static int __init memblock_init_debugfs(void)
1996 {
1997         struct dentry *root = debugfs_create_dir("memblock", NULL);
1998         if (!root)
1999                 return -ENXIO;
2000         debugfs_create_file("memory", 0444, root,
2001                             &memblock.memory, &memblock_debug_fops);
2002         debugfs_create_file("reserved", 0444, root,
2003                             &memblock.reserved, &memblock_debug_fops);
2004 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_PHYS_MAP
2005         debugfs_create_file("physmem", 0444, root,
2006                             &memblock.physmem, &memblock_debug_fops);
2007 #endif
2008
2009         return 0;
2010 }
2011 __initcall(memblock_init_debugfs);
2012
2013 #endif /* CONFIG_DEBUG_FS */