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 start)
 184 {
 185         u64 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         end = max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT;
 194         size = sizeof(struct early_res) * max_early_res * 2;
 195         mem = find_e820_area(start, end, size, sizeof(struct early_res));
 196
 197         if (mem == -1ULL)
 198                 panic("can not find more space for early_res array");
 199
 200         new = __va(mem);
 201         /* save the first one for own */
 202         new[0].start = mem;
 203         new[0].end = mem + size;
 204         new[0].overlap_ok = 0;
 205         /* copy old to new */
 206         if (early_res == early_res_x) {
 207                 memcpy(&new[1], &early_res[0],
 208                          sizeof(struct early_res) * max_early_res);
 209                 memset(&new[max_early_res+1], 0,
 210                          sizeof(struct early_res) * (max_early_res - 1));
 211                 early_res_count++;
 212         } else {
 213                 memcpy(&new[1], &early_res[1],
 214                          sizeof(struct early_res) * (max_early_res - 1));
 215                 memset(&new[max_early_res], 0,
 216                          sizeof(struct early_res) * max_early_res);
 217         }
 218         memset(&early_res[0], 0, sizeof(struct early_res) * max_early_res);
 219         early_res = new;
 220         max_early_res *= 2;
 221         printk(KERN_DEBUG "early_res array is doubled to %d at [%llx - %llx]\n",
 222                 max_early_res, mem, mem + size - 1);
 223 }
 224
 225 /*
 226  * Most early reservations come here.
 227  *
 228  * We first have drop_overlaps_that_are_ok() drop any pre-existing
 229  * 'overlap_ok' ranges, so that we can then reserve this memory
 230  * range without risk of panic'ing on an overlapping overlap_ok
 231  * early reservation.
 232  */
 233 void __init reserve_early(u64 start, u64 end, char *name)
 234 {
 235         if (start >= end)
 236                 return;
 237
 238         __check_and_double_early_res(end);
 239
 240         drop_overlaps_that_are_ok(start, end);
 241         __reserve_early(start, end, name, 0);
 242 }
 243
 244 void __init reserve_early_without_check(u64 start, u64 end, char *name)
 245 {
 246         struct early_res *r;
 247
 248         if (start >= end)
 249                 return;
 250
 251         __check_and_double_early_res(end);
 252
 253         r = &early_res[early_res_count];
 254
 255         r->start = start;
 256         r->end = end;
 257         r->overlap_ok = 0;
 258         if (name)
 259                 strncpy(r->name, name, sizeof(r->name) - 1);
 260         early_res_count++;
 261 }
 262
 263 void __init free_early(u64 start, u64 end)
 264 {
 265         struct early_res *r;
 266         int i;
 267
 268         i = find_overlapped_early(start, end);
 269         r = &early_res[i];
 270         if (i >= max_early_res || r->end != end || r->start != start)
 271                 panic("free_early on not reserved area: %llx-%llx!",
 272                          start, end - 1);
 273
 274         drop_range(i);
 275 }
 276
 277 #ifdef CONFIG_NO_BOOTMEM
 278 static void __init subtract_early_res(struct range *range, int az)
 279 {
 280         int i, count;
 281         u64 final_start, final_end;
 282         int idx = 0;
 283
 284         count  = 0;
 285         for (i = 0; i < max_early_res && early_res[i].end; i++)
 286                 count++;
 287
 288         /* need to skip first one ?*/
 289         if (early_res != early_res_x)
 290                 idx = 1;
 291
 292 #define DEBUG_PRINT_EARLY_RES 1
 293
 294 #if DEBUG_PRINT_EARLY_RES
 295         printk(KERN_INFO "Subtract (%d early reservations)\n", count);
 296 #endif
 297         for (i = idx; i < count; i++) {
 298                 struct early_res *r = &early_res[i];
 299 #if DEBUG_PRINT_EARLY_RES
 300                 printk(KERN_INFO "  #%d [%010llx - %010llx] %15s\n", i,
 301                         r->start, r->end, r->name);
 302 #endif
 303                 final_start = PFN_DOWN(r->start);
 304                 final_end = PFN_UP(r->end);
 305                 if (final_start >= final_end)
 306                         continue;
 307                 subtract_range(range, az, final_start, final_end);
 308         }
 309
 310 }
 311
 312 int __init get_free_all_memory_range(struct range **rangep, int nodeid)
 313 {
 314         int i, count;
 315         u64 start = 0, end;
 316         u64 size;
 317         u64 mem;
 318         struct range *range;
 319         int nr_range;
 320
 321         count  = 0;
 322         for (i = 0; i < max_early_res && early_res[i].end; i++)
 323                 count++;
 324
 325         count *= 2;
 326
 327         size = sizeof(struct range) * count;
 328 #ifdef MAX_DMA32_PFN
 329         if (max_pfn_mapped > MAX_DMA32_PFN)
 330                 start = MAX_DMA32_PFN << PAGE_SHIFT;
 331 #endif
 332         end = max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT;
 333         mem = find_e820_area(start, end, size, sizeof(struct range));
 334         if (mem == -1ULL)
 335                 panic("can not find more space for range free");
 336
 337         range = __va(mem);
 338         /* use early_node_map[] and early_res to get range array at first */
 339         memset(range, 0, size);
 340         nr_range = 0;
 341
 342         /* need to go over early_node_map to find out good range for node */
 343         nr_range = add_from_early_node_map(range, count, nr_range, nodeid);
 344         subtract_early_res(range, count);
 345         nr_range = clean_sort_range(range, count);
 346
 347         /* need to clear it ? */
 348         if (nodeid == MAX_NUMNODES) {
 349                 memset(&early_res[0], 0,
 350                          sizeof(struct early_res) * max_early_res);
 351                 early_res = NULL;
 352                 max_early_res = 0;
 353         }
 354
 355         *rangep = range;
 356         return nr_range;
 357 }
 358 #else
 359 void __init early_res_to_bootmem(u64 start, u64 end)
 360 {
 361         int i, count;
 362         u64 final_start, final_end;
 363         int idx = 0;
 364
 365         count  = 0;
 366         for (i = 0; i < max_early_res && early_res[i].end; i++)
 367                 count++;
 368
 369         /* need to skip first one ?*/
 370         if (early_res != early_res_x)
 371                 idx = 1;
 372
 373         printk(KERN_INFO "(%d/%d early reservations) ==> bootmem [%010llx - %010llx]\n",
 374                          count - idx, max_early_res, start, end);
 375         for (i = idx; i < count; i++) {
 376                 struct early_res *r = &early_res[i];
 377                 printk(KERN_INFO "  #%d [%010llx - %010llx] %16s", i,
 378                         r->start, r->end, r->name);
 379                 final_start = max(start, r->start);
 380                 final_end = min(end, r->end);
 381                 if (final_start >= final_end) {
 382                         printk(KERN_CONT "\n");
 383                         continue;
 384                 }
 385                 printk(KERN_CONT " ==> [%010llx - %010llx]\n",
 386                         final_start, final_end);
 387                 reserve_bootmem_generic(final_start, final_end - final_start,
 388                                 BOOTMEM_DEFAULT);
 389         }
 390         /* clear them */
 391         memset(&early_res[0], 0, sizeof(struct early_res) * max_early_res);
 392         early_res = NULL;
 393         max_early_res = 0;
 394         early_res_count = 0;
 395 }
 396 #endif
 397
 398 /* Check for already reserved areas */
 399 static inline int __init bad_addr(u64 *addrp, u64 size, u64 align)
 400 {
 401         int i;
 402         u64 addr = *addrp;
 403         int changed = 0;
 404         struct early_res *r;
 405 again:
 406         i = find_overlapped_early(addr, addr + size);
 407         r = &early_res[i];
 408         if (i < max_early_res && r->end) {
 409                 *addrp = addr = round_up(r->end, align);
 410                 changed = 1;
 411                 goto again;
 412         }
 413         return changed;
 414 }
 415
 416 /* Check for already reserved areas */
 417 static inline int __init bad_addr_size(u64 *addrp, u64 *sizep, u64 align)
 418 {
 419         int i;
 420         u64 addr = *addrp, last;
 421         u64 size = *sizep;
 422         int changed = 0;
 423 again:
 424         last = addr + size;
 425         for (i = 0; i < max_early_res && early_res[i].end; i++) {
 426                 struct early_res *r = &early_res[i];
 427                 if (last > r->start && addr < r->start) {
 428                         size = r->start - addr;
 429                         changed = 1;
 430                         goto again;
 431                 }
 432                 if (last > r->end && addr < r->end) {
 433                         addr = round_up(r->end, align);
 434                         size = last - addr;
 435                         changed = 1;
 436                         goto again;
 437                 }
 438                 if (last <= r->end && addr >= r->start) {
 439                         (*sizep)++;
 440                         return 0;
 441                 }
 442         }
 443         if (changed) {
 444                 *addrp = addr;
 445                 *sizep = size;
 446         }
 447         return changed;
 448 }
 449
 450 /*
 451  * Find a free area with specified alignment in a specific range.
 452  * only with the area.between start to end is active range from early_node_map
 453  * so they are good as RAM
 454  */
 455 u64 __init find_early_area(u64 ei_start, u64 ei_last, u64 start, u64 end,
 456                          u64 size, u64 align)
 457 {
 458         u64 addr, last;
 459
 460         addr = round_up(ei_start, align);
 461         if (addr < start)
 462                 addr = round_up(start, align);
 463         if (addr >= ei_last)
 464                 goto out;
 465         while (bad_addr(&addr, size, align) && addr+size <= ei_last)
 466                 ;
 467         last = addr + size;
 468         if (last > ei_last)
 469                 goto out;
 470         if (last > end)
 471                 goto out;
 472
 473         return addr;
 474
 475 out:
 476         return -1ULL;
 477 }
 478
 479 u64 __init find_early_area_size(u64 ei_start, u64 ei_last, u64 start,
 480                          u64 *sizep, u64 align)
 481 {
 482         u64 addr, last;
 483
 484         addr = round_up(ei_start, align);
 485         if (addr < start)
 486                 addr = round_up(start, align);
 487         if (addr >= ei_last)
 488                 goto out;
 489         *sizep = ei_last - addr;
 490         while (bad_addr_size(&addr, sizep, align) && addr + *sizep <= ei_last)
 491                 ;
 492         last = addr + *sizep;
 493         if (last > ei_last)
 494                 goto out;
 495
 496         return addr;
 497
 498 out:
 499         return -1ULL;
 500 }
 501
 502 /*
 503  * Find a free area with specified alignment in a specific range.
 504  */
 505 u64 __init find_e820_area(u64 start, u64 end, u64 size, u64 align)
 506 {
 507         int i;
 508
 509         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
 510                 struct e820entry *ei = &e820.map[i];
 511                 u64 addr;
 512                 u64 ei_start, ei_last;
 513
 514                 if (ei->type != E820_RAM)
 515                         continue;
 516
 517                 ei_last = ei->addr + ei->size;
 518                 ei_start = ei->addr;
 519                 addr = find_early_area(ei_start, ei_last, start, end,
 520                                          size, align);
 521
 522                 if (addr == -1ULL)
 523                         continue;
 524
 525                 return addr;
 526         }
 527         return -1ULL;
 528 }
 529
 530 /*
 531  * Find next free range after *start
 532  */
 533 u64 __init find_e820_area_size(u64 start, u64 *sizep, u64 align)
 534 {
 535         int i;
 536
 537         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
 538                 struct e820entry *ei = &e820.map[i];
 539                 u64 addr;
 540                 u64 ei_start, ei_last;
 541
 542                 if (ei->type != E820_RAM)
 543                         continue;
 544
 545                 ei_last = ei->addr + ei->size;
 546                 ei_start = ei->addr;
 547                 addr = find_early_area_size(ei_start, ei_last, start,
 548                                          sizep, align);
 549
 550                 if (addr == -1ULL)
 551                         continue;
 552
 553                 return addr;
 554         }
 555
 556         return -1ULL;
 557 }