arch/x86/kernel/early_res.c

   1 /*
   2  * early_res, could be used to replace bootmem
   3  */
   4 #include <linux/kernel.h>
   5 #include <linux/types.h>
   6 #include <linux/init.h>
   7 #include <linux/bootmem.h>
   8 #include <linux/mm.h>
   9
  10 #include <asm/e820.h>
  11 #include <asm/early_res.h>
  12 #include <asm/proto.h>
  13
  14 /*
  15  * Early reserved memory areas.
  16  */
  17 /*
  18  * need to make sure this one is bigger enough before
  19  * find_e820_area could be used
  20  */
  21 #define MAX_EARLY_RES_X 32
  22
  23 struct early_res {
  24         u64 start, end;
  25         char name[15];
  26         char overlap_ok;
  27 };
  28 static struct early_res early_res_x[MAX_EARLY_RES_X] __initdata;
  29
  30 static int max_early_res __initdata = MAX_EARLY_RES_X;
  31 static struct early_res *early_res __initdata = &early_res_x[0];
  32 static int early_res_count __initdata;
  33
  34 static int __init find_overlapped_early(u64 start, u64 end)
  35 {
  36         int i;
  37         struct early_res *r;
  38
  39         for (i = 0; i < max_early_res && early_res[i].end; i++) {
  40                 r = &early_res[i];
  41                 if (end > r->start && start < r->end)
  42                         break;
  43         }
  44
  45         return i;
  46 }
  47
  48 /*
  49  * Drop the i-th range from the early reservation map,
  50  * by copying any higher ranges down one over it, and
  51  * clearing what had been the last slot.
  52  */
  53 static void __init drop_range(int i)
  54 {
  55         int j;
  56
  57         for (j = i + 1; j < max_early_res && early_res[j].end; j++)
  58                 ;
  59
  60         memmove(&early_res[i], &early_res[i + 1],
  61                (j - 1 - i) * sizeof(struct early_res));
  62
  63         early_res[j - 1].end = 0;
  64         early_res_count--;
  65 }
  66
  67 /*
  68  * Split any existing ranges that:
  69  *  1) are marked 'overlap_ok', and
  70  *  2) overlap with the stated range [start, end)
  71  * into whatever portion (if any) of the existing range is entirely
  72  * below or entirely above the stated range.  Drop the portion
  73  * of the existing range that overlaps with the stated range,
  74  * which will allow the caller of this routine to then add that
  75  * stated range without conflicting with any existing range.
  76  */
  77 static void __init drop_overlaps_that_are_ok(u64 start, u64 end)
  78 {
  79         int i;
  80         struct early_res *r;
  81         u64 lower_start, lower_end;
  82         u64 upper_start, upper_end;
  83         char name[15];
  84
  85         for (i = 0; i < max_early_res && early_res[i].end; i++) {
  86                 r = &early_res[i];
  87
  88                 /* Continue past non-overlapping ranges */
  89                 if (end <= r->start || start >= r->end)
  90                         continue;
  91
  92                 /*
  93                  * Leave non-ok overlaps as is; let caller
  94                  * panic "Overlapping early reservations"
  95                  * when it hits this overlap.
  96                  */
  97                 if (!r->overlap_ok)
  98                         return;
  99
 100                 /*
 101                  * We have an ok overlap.  We will drop it from the early
 102                  * reservation map, and add back in any non-overlapping
 103                  * portions (lower or upper) as separate, overlap_ok,
 104                  * non-overlapping ranges.
 105                  */
 106
 107                 /* 1. Note any non-overlapping (lower or upper) ranges. */
 108                 strncpy(name, r->name, sizeof(name) - 1);
 109
 110                 lower_start = lower_end = 0;
 111                 upper_start = upper_end = 0;
 112                 if (r->start < start) {
 113                         lower_start = r->start;
 114                         lower_end = start;
 115                 }
 116                 if (r->end > end) {
 117                         upper_start = end;
 118                         upper_end = r->end;
 119                 }
 120
 121                 /* 2. Drop the original ok overlapping range */
 122                 drop_range(i);
 123
 124                 i--;            /* resume for-loop on copied down entry */
 125
 126                 /* 3. Add back in any non-overlapping ranges. */
 127                 if (lower_end)
 128                         reserve_early_overlap_ok(lower_start, lower_end, name);
 129                 if (upper_end)
 130                         reserve_early_overlap_ok(upper_start, upper_end, name);
 131         }
 132 }
 133
 134 static void __init __reserve_early(u64 start, u64 end, char *name,
 135                                                 int overlap_ok)
 136 {
 137         int i;
 138         struct early_res *r;
 139
 140         i = find_overlapped_early(start, end);
 141         if (i >= max_early_res)
 142                 panic("Too many early reservations");
 143         r = &early_res[i];
 144         if (r->end)
 145                 panic("Overlapping early reservations "
 146                       "%llx-%llx %s to %llx-%llx %s\n",
 147                       start, end - 1, name ? name : "", r->start,
 148                       r->end - 1, r->name);
 149         r->start = start;
 150         r->end = end;
 151         r->overlap_ok = overlap_ok;
 152         if (name)
 153                 strncpy(r->name, name, sizeof(r->name) - 1);
 154         early_res_count++;
 155 }
 156
 157 /*
 158  * A few early reservtations come here.
 159  *
 160  * The 'overlap_ok' in the name of this routine does -not- mean it
 161  * is ok for these reservations to overlap an earlier reservation.
 162  * Rather it means that it is ok for subsequent reservations to
 163  * overlap this one.
 164  *
 165  * Use this entry point to reserve early ranges when you are doing
 166  * so out of "Paranoia", reserving perhaps more memory than you need,
 167  * just in case, and don't mind a subsequent overlapping reservation
 168  * that is known to be needed.
 169  *
 170  * The drop_overlaps_that_are_ok() call here isn't really needed.
 171  * It would be needed if we had two colliding 'overlap_ok'
 172  * reservations, so that the second such would not panic on the
 173  * overlap with the first.  We don't have any such as of this
 174  * writing, but might as well tolerate such if it happens in
 175  * the future.
 176  */
 177 void __init reserve_early_overlap_ok(u64 start, u64 end, char *name)
 178 {
 179         drop_overlaps_that_are_ok(start, end);
 180         __reserve_early(start, end, name, 1);
 181 }
 182
 183 static void __init __check_and_double_early_res(u64 ex_start, u64 ex_end)
 184 {
 185         u64 start, end, size, mem;
 186         struct early_res *new;
 187
 188         /* do we have enough slots left ? */
 189         if ((max_early_res - early_res_count) > max(max_early_res/8, 2))
 190                 return;
 191
 192         /* double it */
 193         mem = -1ULL;
 194         size = sizeof(struct early_res) * max_early_res * 2;
 195         if (early_res == early_res_x)
 196                 start = 0;
 197         else
 198                 start = early_res[0].end;
 199         end = ex_start;
 200         if (start + size < end)
 201                 mem = find_e820_area(start, end, size,
 202                                          sizeof(struct early_res));
 203         if (mem == -1ULL) {
 204                 start = ex_end;
 205                 end = max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT;
 206                 if (start + size < end)
 207                         mem = find_e820_area(start, end, size,
 208                                                  sizeof(struct early_res));
 209         }
 210         if (mem == -1ULL)
 211                 panic("can not find more space for early_res array");
 212
 213         new = __va(mem);
 214         /* save the first one for own */
 215         new[0].start = mem;
 216         new[0].end = mem + size;
 217         new[0].overlap_ok = 0;
 218         /* copy old to new */
 219         if (early_res == early_res_x) {
 220                 memcpy(&new[1], &early_res[0],
 221                          sizeof(struct early_res) * max_early_res);
 222                 memset(&new[max_early_res+1], 0,
 223                          sizeof(struct early_res) * (max_early_res - 1));
 224                 early_res_count++;
 225         } else {
 226                 memcpy(&new[1], &early_res[1],
 227                          sizeof(struct early_res) * (max_early_res - 1));
 228                 memset(&new[max_early_res], 0,
 229                          sizeof(struct early_res) * max_early_res);
 230         }
 231         memset(&early_res[0], 0, sizeof(struct early_res) * max_early_res);
 232         early_res = new;
 233         max_early_res *= 2;
 234         printk(KERN_DEBUG "early_res array is doubled to %d at [%llx - %llx]\n",
 235                 max_early_res, mem, mem + size - 1);
 236 }
 237
 238 /*
 239  * Most early reservations come here.
 240  *
 241  * We first have drop_overlaps_that_are_ok() drop any pre-existing
 242  * 'overlap_ok' ranges, so that we can then reserve this memory
 243  * range without risk of panic'ing on an overlapping overlap_ok
 244  * early reservation.
 245  */
 246 void __init reserve_early(u64 start, u64 end, char *name)
 247 {
 248         if (start >= end)
 249                 return;
 250
 251         __check_and_double_early_res(start, end);
 252
 253         drop_overlaps_that_are_ok(start, end);
 254         __reserve_early(start, end, name, 0);
 255 }
 256
 257 void __init reserve_early_without_check(u64 start, u64 end, char *name)
 258 {
 259         struct early_res *r;
 260
 261         if (start >= end)
 262                 return;
 263
 264         __check_and_double_early_res(start, end);
 265
 266         r = &early_res[early_res_count];
 267
 268         r->start = start;
 269         r->end = end;
 270         r->overlap_ok = 0;
 271         if (name)
 272                 strncpy(r->name, name, sizeof(r->name) - 1);
 273         early_res_count++;
 274 }
 275
 276 void __init free_early(u64 start, u64 end)
 277 {
 278         struct early_res *r;
 279         int i;
 280
 281         i = find_overlapped_early(start, end);
 282         r = &early_res[i];
 283         if (i >= max_early_res || r->end != end || r->start != start)
 284                 panic("free_early on not reserved area: %llx-%llx!",
 285                          start, end - 1);
 286
 287         drop_range(i);
 288 }
 289
 290 #ifdef CONFIG_NO_BOOTMEM
 291 static void __init subtract_early_res(struct range *range, int az)
 292 {
 293         int i, count;
 294         u64 final_start, final_end;
 295         int idx = 0;
 296
 297         count  = 0;
 298         for (i = 0; i < max_early_res && early_res[i].end; i++)
 299                 count++;
 300
 301         /* need to skip first one ?*/
 302         if (early_res != early_res_x)
 303                 idx = 1;
 304
 305 #define DEBUG_PRINT_EARLY_RES 1
 306
 307 #if DEBUG_PRINT_EARLY_RES
 308         printk(KERN_INFO "Subtract (%d early reservations)\n", count);
 309 #endif
 310         for (i = idx; i < count; i++) {
 311                 struct early_res *r = &early_res[i];
 312 #if DEBUG_PRINT_EARLY_RES
 313                 printk(KERN_INFO "  #%d [%010llx - %010llx] %15s\n", i,
 314                         r->start, r->end, r->name);
 315 #endif
 316                 final_start = PFN_DOWN(r->start);
 317                 final_end = PFN_UP(r->end);
 318                 if (final_start >= final_end)
 319                         continue;
 320                 subtract_range(range, az, final_start, final_end);
 321         }
 322
 323 }
 324
 325 int __init get_free_all_memory_range(struct range **rangep, int nodeid)
 326 {
 327         int i, count;
 328         u64 start = 0, end;
 329         u64 size;
 330         u64 mem;
 331         struct range *range;
 332         int nr_range;
 333
 334         count  = 0;
 335         for (i = 0; i < max_early_res && early_res[i].end; i++)
 336                 count++;
 337
 338         count *= 2;
 339
 340         size = sizeof(struct range) * count;
 341 #ifdef MAX_DMA32_PFN
 342         if (max_pfn_mapped > MAX_DMA32_PFN)
 343                 start = MAX_DMA32_PFN << PAGE_SHIFT;
 344 #endif
 345         end = max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT;
 346         mem = find_e820_area(start, end, size, sizeof(struct range));
 347         if (mem == -1ULL)
 348                 panic("can not find more space for range free");
 349
 350         range = __va(mem);
 351         /* use early_node_map[] and early_res to get range array at first */
 352         memset(range, 0, size);
 353         nr_range = 0;
 354
 355         /* need to go over early_node_map to find out good range for node */
 356         nr_range = add_from_early_node_map(range, count, nr_range, nodeid);
 357 #ifdef CONFIG_X86_32
 358         subtract_range(range, count, max_low_pfn, -1ULL);
 359 #endif
 360         subtract_early_res(range, count);
 361         nr_range = clean_sort_range(range, count);
 362
 363         /* need to clear it ? */
 364         if (nodeid == MAX_NUMNODES) {
 365                 memset(&early_res[0], 0,
 366                          sizeof(struct early_res) * max_early_res);
 367                 early_res = NULL;
 368                 max_early_res = 0;
 369         }
 370
 371         *rangep = range;
 372         return nr_range;
 373 }
 374 #else
 375 void __init early_res_to_bootmem(u64 start, u64 end)
 376 {
 377         int i, count;
 378         u64 final_start, final_end;
 379         int idx = 0;
 380
 381         count  = 0;
 382         for (i = 0; i < max_early_res && early_res[i].end; i++)
 383                 count++;
 384
 385         /* need to skip first one ?*/
 386         if (early_res != early_res_x)
 387                 idx = 1;
 388
 389         printk(KERN_INFO "(%d/%d early reservations) ==> bootmem [%010llx - %010llx]\n",
 390                          count - idx, max_early_res, start, end);
 391         for (i = idx; i < count; i++) {
 392                 struct early_res *r = &early_res[i];
 393                 printk(KERN_INFO "  #%d [%010llx - %010llx] %16s", i,
 394                         r->start, r->end, r->name);
 395                 final_start = max(start, r->start);
 396                 final_end = min(end, r->end);
 397                 if (final_start >= final_end) {
 398                         printk(KERN_CONT "\n");
 399                         continue;
 400                 }
 401                 printk(KERN_CONT " ==> [%010llx - %010llx]\n",
 402                         final_start, final_end);
 403                 reserve_bootmem_generic(final_start, final_end - final_start,
 404                                 BOOTMEM_DEFAULT);
 405         }
 406         /* clear them */
 407         memset(&early_res[0], 0, sizeof(struct early_res) * max_early_res);
 408         early_res = NULL;
 409         max_early_res = 0;
 410         early_res_count = 0;
 411 }
 412 #endif
 413
 414 /* Check for already reserved areas */
 415 static inline int __init bad_addr(u64 *addrp, u64 size, u64 align)
 416 {
 417         int i;
 418         u64 addr = *addrp;
 419         int changed = 0;
 420         struct early_res *r;
 421 again:
 422         i = find_overlapped_early(addr, addr + size);
 423         r = &early_res[i];
 424         if (i < max_early_res && r->end) {
 425                 *addrp = addr = round_up(r->end, align);
 426                 changed = 1;
 427                 goto again;
 428         }
 429         return changed;
 430 }
 431
 432 /* Check for already reserved areas */
 433 static inline int __init bad_addr_size(u64 *addrp, u64 *sizep, u64 align)
 434 {
 435         int i;
 436         u64 addr = *addrp, last;
 437         u64 size = *sizep;
 438         int changed = 0;
 439 again:
 440         last = addr + size;
 441         for (i = 0; i < max_early_res && early_res[i].end; i++) {
 442                 struct early_res *r = &early_res[i];
 443                 if (last > r->start && addr < r->start) {
 444                         size = r->start - addr;
 445                         changed = 1;
 446                         goto again;
 447                 }
 448                 if (last > r->end && addr < r->end) {
 449                         addr = round_up(r->end, align);
 450                         size = last - addr;
 451                         changed = 1;
 452                         goto again;
 453                 }
 454                 if (last <= r->end && addr >= r->start) {
 455                         (*sizep)++;
 456                         return 0;
 457                 }
 458         }
 459         if (changed) {
 460                 *addrp = addr;
 461                 *sizep = size;
 462         }
 463         return changed;
 464 }
 465
 466 /*
 467  * Find a free area with specified alignment in a specific range.
 468  * only with the area.between start to end is active range from early_node_map
 469  * so they are good as RAM
 470  */
 471 u64 __init find_early_area(u64 ei_start, u64 ei_last, u64 start, u64 end,
 472                          u64 size, u64 align)
 473 {
 474         u64 addr, last;
 475
 476         addr = round_up(ei_start, align);
 477         if (addr < start)
 478                 addr = round_up(start, align);
 479         if (addr >= ei_last)
 480                 goto out;
 481         while (bad_addr(&addr, size, align) && addr+size <= ei_last)
 482                 ;
 483         last = addr + size;
 484         if (last > ei_last)
 485                 goto out;
 486         if (last > end)
 487                 goto out;
 488
 489         return addr;
 490
 491 out:
 492         return -1ULL;
 493 }
 494
 495 u64 __init find_early_area_size(u64 ei_start, u64 ei_last, u64 start,
 496                          u64 *sizep, u64 align)
 497 {
 498         u64 addr, last;
 499
 500         addr = round_up(ei_start, align);
 501         if (addr < start)
 502                 addr = round_up(start, align);
 503         if (addr >= ei_last)
 504                 goto out;
 505         *sizep = ei_last - addr;
 506         while (bad_addr_size(&addr, sizep, align) && addr + *sizep <= ei_last)
 507                 ;
 508         last = addr + *sizep;
 509         if (last > ei_last)
 510                 goto out;
 511
 512         return addr;
 513
 514 out:
 515         return -1ULL;
 516 }