f87d3aeadd798122404dbc7a6b5e0d14e010083c
[linux] / 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 static 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 static 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_ALLOC_KASAN)
267                 end = memblock.current_limit;
268
269         /* avoid allocating the first page */
270         start = max_t(phys_addr_t, start, PAGE_SIZE);
271         end = max(start, end);
272         kernel_end = __pa_symbol(_end);
273
274         /*
275          * try bottom-up allocation only when bottom-up mode
276          * is set and @end is above the kernel image.
277          */
278         if (memblock_bottom_up() && end > kernel_end) {
279                 phys_addr_t bottom_up_start;
280
281                 /* make sure we will allocate above the kernel */
282                 bottom_up_start = max(start, kernel_end);
283
284                 /* ok, try bottom-up allocation first */
285                 ret = __memblock_find_range_bottom_up(bottom_up_start, end,
286                                                       size, align, nid, flags);
287                 if (ret)
288                         return ret;
289
290                 /*
291                  * we always limit bottom-up allocation above the kernel,
292                  * but top-down allocation doesn't have the limit, so
293                  * retrying top-down allocation may succeed when bottom-up
294                  * allocation failed.
295                  *
296                  * bottom-up allocation is expected to be fail very rarely,
297                  * so we use WARN_ONCE() here to see the stack trace if
298                  * fail happens.
299                  */
300                 WARN_ONCE(IS_ENABLED(CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE),
301                           "memblock: bottom-up allocation failed, memory hotremove may be affected\n");
302         }
303
304         return __memblock_find_range_top_down(start, end, size, align, nid,
305                                               flags);
306 }
307
308 /**
309  * memblock_find_in_range - find free area in given range
310  * @start: start of candidate range
311  * @end: end of candidate range, can be %MEMBLOCK_ALLOC_ANYWHERE or
312  *       %MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE
313  * @size: size of free area to find
314  * @align: alignment of free area to find
315  *
316  * Find @size free area aligned to @align in the specified range.
317  *
318  * Return:
319  * Found address on success, 0 on failure.
320  */
321 phys_addr_t __init_memblock memblock_find_in_range(phys_addr_t start,
322                                         phys_addr_t end, phys_addr_t size,
323                                         phys_addr_t align)
324 {
325         phys_addr_t ret;
326         enum memblock_flags flags = choose_memblock_flags();
327
328 again:
329         ret = memblock_find_in_range_node(size, align, start, end,
330                                             NUMA_NO_NODE, flags);
331
332         if (!ret && (flags & MEMBLOCK_MIRROR)) {
333                 pr_warn("Could not allocate %pap bytes of mirrored memory\n",
334                         &size);
335                 flags &= ~MEMBLOCK_MIRROR;
336                 goto again;
337         }
338
339         return ret;
340 }
341
342 static void __init_memblock memblock_remove_region(struct memblock_type *type, unsigned long r)
343 {
344         type->total_size -= type->regions[r].size;
345         memmove(&type->regions[r], &type->regions[r + 1],
346                 (type->cnt - (r + 1)) * sizeof(type->regions[r]));
347         type->cnt--;
348
349         /* Special case for empty arrays */
350         if (type->cnt == 0) {
351                 WARN_ON(type->total_size != 0);
352                 type->cnt = 1;
353                 type->regions[0].base = 0;
354                 type->regions[0].size = 0;
355                 type->regions[0].flags = 0;
356                 memblock_set_region_node(&type->regions[0], MAX_NUMNODES);
357         }
358 }
359
360 #ifdef CONFIG_ARCH_DISCARD_MEMBLOCK
361 /**
362  * memblock_discard - discard memory and reserved arrays if they were allocated
363  */
364 void __init memblock_discard(void)
365 {
366         phys_addr_t addr, size;
367
368         if (memblock.reserved.regions != memblock_reserved_init_regions) {
369                 addr = __pa(memblock.reserved.regions);
370                 size = PAGE_ALIGN(sizeof(struct memblock_region) *
371                                   memblock.reserved.max);
372                 __memblock_free_late(addr, size);
373         }
374
375         if (memblock.memory.regions != memblock_memory_init_regions) {
376                 addr = __pa(memblock.memory.regions);
377                 size = PAGE_ALIGN(sizeof(struct memblock_region) *
378                                   memblock.memory.max);
379                 __memblock_free_late(addr, size);
380         }
381 }
382 #endif
383
384 /**
385  * memblock_double_array - double the size of the memblock regions array
386  * @type: memblock type of the regions array being doubled
387  * @new_area_start: starting address of memory range to avoid overlap with
388  * @new_area_size: size of memory range to avoid overlap with
389  *
390  * Double the size of the @type regions array. If memblock is being used to
391  * allocate memory for a new reserved regions array and there is a previously
392  * allocated memory range [@new_area_start, @new_area_start + @new_area_size]
393  * waiting to be reserved, ensure the memory used by the new array does
394  * not overlap.
395  *
396  * Return:
397  * 0 on success, -1 on failure.
398  */
399 static int __init_memblock memblock_double_array(struct memblock_type *type,
400                                                 phys_addr_t new_area_start,
401                                                 phys_addr_t new_area_size)
402 {
403         struct memblock_region *new_array, *old_array;
404         phys_addr_t old_alloc_size, new_alloc_size;
405         phys_addr_t old_size, new_size, addr, new_end;
406         int use_slab = slab_is_available();
407         int *in_slab;
408
409         /* We don't allow resizing until we know about the reserved regions
410          * of memory that aren't suitable for allocation
411          */
412         if (!memblock_can_resize)
413                 return -1;
414
415         /* Calculate new doubled size */
416         old_size = type->max * sizeof(struct memblock_region);
417         new_size = old_size << 1;
418         /*
419          * We need to allocated new one align to PAGE_SIZE,
420          *   so we can free them completely later.
421          */
422         old_alloc_size = PAGE_ALIGN(old_size);
423         new_alloc_size = PAGE_ALIGN(new_size);
424
425         /* Retrieve the slab flag */
426         if (type == &memblock.memory)
427                 in_slab = &memblock_memory_in_slab;
428         else
429                 in_slab = &memblock_reserved_in_slab;
430
431         /* Try to find some space for it.
432          *
433          * WARNING: We assume that either slab_is_available() and we use it or
434          * we use MEMBLOCK for allocations. That means that this is unsafe to
435          * use when bootmem is currently active (unless bootmem itself is
436          * implemented on top of MEMBLOCK which isn't the case yet)
437          *
438          * This should however not be an issue for now, as we currently only
439          * call into MEMBLOCK while it's still active, or much later when slab
440          * is active for memory hotplug operations
441          */
442         if (use_slab) {
443                 new_array = kmalloc(new_size, GFP_KERNEL);
444                 addr = new_array ? __pa(new_array) : 0;
445         } else {
446                 /* only exclude range when trying to double reserved.regions */
447                 if (type != &memblock.reserved)
448                         new_area_start = new_area_size = 0;
449
450                 addr = memblock_find_in_range(new_area_start + new_area_size,
451                                                 memblock.current_limit,
452                                                 new_alloc_size, PAGE_SIZE);
453                 if (!addr && new_area_size)
454                         addr = memblock_find_in_range(0,
455                                 min(new_area_start, memblock.current_limit),
456                                 new_alloc_size, PAGE_SIZE);
457
458                 new_array = addr ? __va(addr) : NULL;
459         }
460         if (!addr) {
461                 pr_err("memblock: Failed to double %s array from %ld to %ld entries !\n",
462                        type->name, type->max, type->max * 2);
463                 return -1;
464         }
465
466         new_end = addr + new_size - 1;
467         memblock_dbg("memblock: %s is doubled to %ld at [%pa-%pa]",
468                         type->name, type->max * 2, &addr, &new_end);
469
470         /*
471          * Found space, we now need to move the array over before we add the
472          * reserved region since it may be our reserved array itself that is
473          * full.
474          */
475         memcpy(new_array, type->regions, old_size);
476         memset(new_array + type->max, 0, old_size);
477         old_array = type->regions;
478         type->regions = new_array;
479         type->max <<= 1;
480
481         /* Free old array. We needn't free it if the array is the static one */
482         if (*in_slab)
483                 kfree(old_array);
484         else if (old_array != memblock_memory_init_regions &&
485                  old_array != memblock_reserved_init_regions)
486                 memblock_free(__pa(old_array), old_alloc_size);
487
488         /*
489          * Reserve the new array if that comes from the memblock.  Otherwise, we
490          * needn't do it
491          */
492         if (!use_slab)
493                 BUG_ON(memblock_reserve(addr, new_alloc_size));
494
495         /* Update slab flag */
496         *in_slab = use_slab;
497
498         return 0;
499 }
500
501 /**
502  * memblock_merge_regions - merge neighboring compatible regions
503  * @type: memblock type to scan
504  *
505  * Scan @type and merge neighboring compatible regions.
506  */
507 static void __init_memblock memblock_merge_regions(struct memblock_type *type)
508 {
509         int i = 0;
510
511         /* cnt never goes below 1 */
512         while (i < type->cnt - 1) {
513                 struct memblock_region *this = &type->regions[i];
514                 struct memblock_region *next = &type->regions[i + 1];
515
516                 if (this->base + this->size != next->base ||
517                     memblock_get_region_node(this) !=
518                     memblock_get_region_node(next) ||
519                     this->flags != next->flags) {
520                         BUG_ON(this->base + this->size > next->base);
521                         i++;
522                         continue;
523                 }
524
525                 this->size += next->size;
526                 /* move forward from next + 1, index of which is i + 2 */
527                 memmove(next, next + 1, (type->cnt - (i + 2)) * sizeof(*next));
528                 type->cnt--;
529         }
530 }
531
532 /**
533  * memblock_insert_region - insert new memblock region
534  * @type:       memblock type to insert into
535  * @idx:        index for the insertion point
536  * @base:       base address of the new region
537  * @size:       size of the new region
538  * @nid:        node id of the new region
539  * @flags:      flags of the new region
540  *
541  * Insert new memblock region [@base, @base + @size) into @type at @idx.
542  * @type must already have extra room to accommodate the new region.
543  */
544 static void __init_memblock memblock_insert_region(struct memblock_type *type,
545                                                    int idx, phys_addr_t base,
546                                                    phys_addr_t size,
547                                                    int nid,
548                                                    enum memblock_flags flags)
549 {
550         struct memblock_region *rgn = &type->regions[idx];
551
552         BUG_ON(type->cnt >= type->max);
553         memmove(rgn + 1, rgn, (type->cnt - idx) * sizeof(*rgn));
554         rgn->base = base;
555         rgn->size = size;
556         rgn->flags = flags;
557         memblock_set_region_node(rgn, nid);
558         type->cnt++;
559         type->total_size += size;
560 }
561
562 /**
563  * memblock_add_range - add new memblock region
564  * @type: memblock type to add new region into
565  * @base: base address of the new region
566  * @size: size of the new region
567  * @nid: nid of the new region
568  * @flags: flags of the new region
569  *
570  * Add new memblock region [@base, @base + @size) into @type.  The new region
571  * is allowed to overlap with existing ones - overlaps don't affect already
572  * existing regions.  @type is guaranteed to be minimal (all neighbouring
573  * compatible regions are merged) after the addition.
574  *
575  * Return:
576  * 0 on success, -errno on failure.
577  */
578 int __init_memblock memblock_add_range(struct memblock_type *type,
579                                 phys_addr_t base, phys_addr_t size,
580                                 int nid, enum memblock_flags flags)
581 {
582         bool insert = false;
583         phys_addr_t obase = base;
584         phys_addr_t end = base + memblock_cap_size(base, &size);
585         int idx, nr_new;
586         struct memblock_region *rgn;
587
588         if (!size)
589                 return 0;
590
591         /* special case for empty array */
592         if (type->regions[0].size == 0) {
593                 WARN_ON(type->cnt != 1 || type->total_size);
594                 type->regions[0].base = base;
595                 type->regions[0].size = size;
596                 type->regions[0].flags = flags;
597                 memblock_set_region_node(&type->regions[0], nid);
598                 type->total_size = size;
599                 return 0;
600         }
601 repeat:
602         /*
603          * The following is executed twice.  Once with %false @insert and
604          * then with %true.  The first counts the number of regions needed
605          * to accommodate the new area.  The second actually inserts them.
606          */
607         base = obase;
608         nr_new = 0;
609
610         for_each_memblock_type(idx, type, rgn) {
611                 phys_addr_t rbase = rgn->base;
612                 phys_addr_t rend = rbase + rgn->size;
613
614                 if (rbase >= end)
615                         break;
616                 if (rend <= base)
617                         continue;
618                 /*
619                  * @rgn overlaps.  If it separates the lower part of new
620                  * area, insert that portion.
621                  */
622                 if (rbase > base) {
623 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
624                         WARN_ON(nid != memblock_get_region_node(rgn));
625 #endif
626                         WARN_ON(flags != rgn->flags);
627                         nr_new++;
628                         if (insert)
629                                 memblock_insert_region(type, idx++, base,
630                                                        rbase - base, nid,
631                                                        flags);
632                 }
633                 /* area below @rend is dealt with, forget about it */
634                 base = min(rend, end);
635         }
636
637         /* insert the remaining portion */
638         if (base < end) {
639                 nr_new++;
640                 if (insert)
641                         memblock_insert_region(type, idx, base, end - base,
642                                                nid, flags);
643         }
644
645         if (!nr_new)
646                 return 0;
647
648         /*
649          * If this was the first round, resize array and repeat for actual
650          * insertions; otherwise, merge and return.
651          */
652         if (!insert) {
653                 while (type->cnt + nr_new > type->max)
654                         if (memblock_double_array(type, obase, size) < 0)
655                                 return -ENOMEM;
656                 insert = true;
657                 goto repeat;
658         } else {
659                 memblock_merge_regions(type);
660                 return 0;
661         }
662 }
663
664 /**
665  * memblock_add_node - add new memblock region within a NUMA node
666  * @base: base address of the new region
667  * @size: size of the new region
668  * @nid: nid of the new region
669  *
670  * Add new memblock region [@base, @base + @size) to the "memory"
671  * type. See memblock_add_range() description for mode details
672  *
673  * Return:
674  * 0 on success, -errno on failure.
675  */
676 int __init_memblock memblock_add_node(phys_addr_t base, phys_addr_t size,
677                                        int nid)
678 {
679         return memblock_add_range(&memblock.memory, base, size, nid, 0);
680 }
681
682 /**
683  * memblock_add - add new memblock region
684  * @base: base address of the new region
685  * @size: size of the new region
686  *
687  * Add new memblock region [@base, @base + @size) to the "memory"
688  * type. See memblock_add_range() description for mode details
689  *
690  * Return:
691  * 0 on success, -errno on failure.
692  */
693 int __init_memblock memblock_add(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
694 {
695         phys_addr_t end = base + size - 1;
696
697         memblock_dbg("memblock_add: [%pa-%pa] %pF\n",
698                      &base, &end, (void *)_RET_IP_);
699
700         return memblock_add_range(&memblock.memory, base, size, MAX_NUMNODES, 0);
701 }
702
703 /**
704  * memblock_isolate_range - isolate given range into disjoint memblocks
705  * @type: memblock type to isolate range for
706  * @base: base of range to isolate
707  * @size: size of range to isolate
708  * @start_rgn: out parameter for the start of isolated region
709  * @end_rgn: out parameter for the end of isolated region
710  *
711  * Walk @type and ensure that regions don't cross the boundaries defined by
712  * [@base, @base + @size).  Crossing regions are split at the boundaries,
713  * which may create at most two more regions.  The index of the first
714  * region inside the range is returned in *@start_rgn and end in *@end_rgn.
715  *
716  * Return:
717  * 0 on success, -errno on failure.
718  */
719 static int __init_memblock memblock_isolate_range(struct memblock_type *type,
720                                         phys_addr_t base, phys_addr_t size,
721                                         int *start_rgn, int *end_rgn)
722 {
723         phys_addr_t end = base + memblock_cap_size(base, &size);
724         int idx;
725         struct memblock_region *rgn;
726
727         *start_rgn = *end_rgn = 0;
728
729         if (!size)
730                 return 0;
731
732         /* we'll create at most two more regions */
733         while (type->cnt + 2 > type->max)
734                 if (memblock_double_array(type, base, size) < 0)
735                         return -ENOMEM;
736
737         for_each_memblock_type(idx, type, rgn) {
738                 phys_addr_t rbase = rgn->base;
739                 phys_addr_t rend = rbase + rgn->size;
740
741                 if (rbase >= end)
742                         break;
743                 if (rend <= base)
744                         continue;
745
746                 if (rbase < base) {
747                         /*
748                          * @rgn intersects from below.  Split and continue
749                          * to process the next region - the new top half.
750                          */
751                         rgn->base = base;
752                         rgn->size -= base - rbase;
753                         type->total_size -= base - rbase;
754                         memblock_insert_region(type, idx, rbase, base - rbase,
755                                                memblock_get_region_node(rgn),
756                                                rgn->flags);
757                 } else if (rend > end) {
758                         /*
759                          * @rgn intersects from above.  Split and redo the
760                          * current region - the new bottom half.
761                          */
762                         rgn->base = end;
763                         rgn->size -= end - rbase;
764                         type->total_size -= end - rbase;
765                         memblock_insert_region(type, idx--, rbase, end - rbase,
766                                                memblock_get_region_node(rgn),
767                                                rgn->flags);
768                 } else {
769                         /* @rgn is fully contained, record it */
770                         if (!*end_rgn)
771                                 *start_rgn = idx;
772                         *end_rgn = idx + 1;
773                 }
774         }
775
776         return 0;
777 }
778
779 static int __init_memblock memblock_remove_range(struct memblock_type *type,
780                                           phys_addr_t base, phys_addr_t size)
781 {
782         int start_rgn, end_rgn;
783         int i, ret;
784
785         ret = memblock_isolate_range(type, base, size, &start_rgn, &end_rgn);
786         if (ret)
787                 return ret;
788
789         for (i = end_rgn - 1; i >= start_rgn; i--)
790                 memblock_remove_region(type, i);
791         return 0;
792 }
793
794 int __init_memblock memblock_remove(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
795 {
796         phys_addr_t end = base + size - 1;
797
798         memblock_dbg("memblock_remove: [%pa-%pa] %pS\n",
799                      &base, &end, (void *)_RET_IP_);
800
801         return memblock_remove_range(&memblock.memory, base, size);
802 }
803
804 /**
805  * memblock_free - free boot memory block
806  * @base: phys starting address of the  boot memory block
807  * @size: size of the boot memory block in bytes
808  *
809  * Free boot memory block previously allocated by memblock_alloc_xx() API.
810  * The freeing memory will not be released to the buddy allocator.
811  */
812 int __init_memblock memblock_free(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
813 {
814         phys_addr_t end = base + size - 1;
815
816         memblock_dbg("   memblock_free: [%pa-%pa] %pF\n",
817                      &base, &end, (void *)_RET_IP_);
818
819         kmemleak_free_part_phys(base, size);
820         return memblock_remove_range(&memblock.reserved, base, size);
821 }
822
823 int __init_memblock memblock_reserve(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
824 {
825         phys_addr_t end = base + size - 1;
826
827         memblock_dbg("memblock_reserve: [%pa-%pa] %pF\n",
828                      &base, &end, (void *)_RET_IP_);
829
830         return memblock_add_range(&memblock.reserved, base, size, MAX_NUMNODES, 0);
831 }
832
833 /**
834  * memblock_setclr_flag - set or clear flag for a memory region
835  * @base: base address of the region
836  * @size: size of the region
837  * @set: set or clear the flag
838  * @flag: the flag to udpate
839  *
840  * This function isolates region [@base, @base + @size), and sets/clears flag
841  *
842  * Return: 0 on success, -errno on failure.
843  */
844 static int __init_memblock memblock_setclr_flag(phys_addr_t base,
845                                 phys_addr_t size, int set, int flag)
846 {
847         struct memblock_type *type = &memblock.memory;
848         int i, ret, start_rgn, end_rgn;
849
850         ret = memblock_isolate_range(type, base, size, &start_rgn, &end_rgn);
851         if (ret)
852                 return ret;
853
854         for (i = start_rgn; i < end_rgn; i++) {
855                 struct memblock_region *r = &type->regions[i];
856
857                 if (set)
858                         r->flags |= flag;
859                 else
860                         r->flags &= ~flag;
861         }
862
863         memblock_merge_regions(type);
864         return 0;
865 }
866
867 /**
868  * memblock_mark_hotplug - Mark hotpluggable memory with flag MEMBLOCK_HOTPLUG.
869  * @base: the base phys addr of the region
870  * @size: the size of the region
871  *
872  * Return: 0 on success, -errno on failure.
873  */
874 int __init_memblock memblock_mark_hotplug(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
875 {
876         return memblock_setclr_flag(base, size, 1, MEMBLOCK_HOTPLUG);
877 }
878
879 /**
880  * memblock_clear_hotplug - Clear flag MEMBLOCK_HOTPLUG for a specified region.
881  * @base: the base phys addr of the region
882  * @size: the size of the region
883  *
884  * Return: 0 on success, -errno on failure.
885  */
886 int __init_memblock memblock_clear_hotplug(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
887 {
888         return memblock_setclr_flag(base, size, 0, MEMBLOCK_HOTPLUG);
889 }
890
891 /**
892  * memblock_mark_mirror - Mark mirrored memory with flag MEMBLOCK_MIRROR.
893  * @base: the base phys addr of the region
894  * @size: the size of the region
895  *
896  * Return: 0 on success, -errno on failure.
897  */
898 int __init_memblock memblock_mark_mirror(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
899 {
900         system_has_some_mirror = true;
901
902         return memblock_setclr_flag(base, size, 1, MEMBLOCK_MIRROR);
903 }
904
905 /**
906  * memblock_mark_nomap - Mark a memory region with flag MEMBLOCK_NOMAP.
907  * @base: the base phys addr of the region
908  * @size: the size of the region
909  *
910  * Return: 0 on success, -errno on failure.
911  */
912 int __init_memblock memblock_mark_nomap(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
913 {
914         return memblock_setclr_flag(base, size, 1, MEMBLOCK_NOMAP);
915 }
916
917 /**
918  * memblock_clear_nomap - Clear flag MEMBLOCK_NOMAP for a specified region.
919  * @base: the base phys addr of the region
920  * @size: the size of the region
921  *
922  * Return: 0 on success, -errno on failure.
923  */
924 int __init_memblock memblock_clear_nomap(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
925 {
926         return memblock_setclr_flag(base, size, 0, MEMBLOCK_NOMAP);
927 }
928
929 /**
930  * __next_reserved_mem_region - next function for for_each_reserved_region()
931  * @idx: pointer to u64 loop variable
932  * @out_start: ptr to phys_addr_t for start address of the region, can be %NULL
933  * @out_end: ptr to phys_addr_t for end address of the region, can be %NULL
934  *
935  * Iterate over all reserved memory regions.
936  */
937 void __init_memblock __next_reserved_mem_region(u64 *idx,
938                                            phys_addr_t *out_start,
939                                            phys_addr_t *out_end)
940 {
941         struct memblock_type *type = &memblock.reserved;
942
943         if (*idx < type->cnt) {
944                 struct memblock_region *r = &type->regions[*idx];
945                 phys_addr_t base = r->base;
946                 phys_addr_t size = r->size;
947
948                 if (out_start)
949                         *out_start = base;
950                 if (out_end)
951                         *out_end = base + size - 1;
952
953                 *idx += 1;
954                 return;
955         }
956
957         /* signal end of iteration */
958         *idx = ULLONG_MAX;
959 }
960
961 static bool should_skip_region(struct memblock_region *m, int nid, int flags)
962 {
963         int m_nid = memblock_get_region_node(m);
964
965         /* only memory regions are associated with nodes, check it */
966         if (nid != NUMA_NO_NODE && nid != m_nid)
967                 return true;
968
969         /* skip hotpluggable memory regions if needed */
970         if (movable_node_is_enabled() && memblock_is_hotpluggable(m))
971                 return true;
972
973         /* if we want mirror memory skip non-mirror memory regions */
974         if ((flags & MEMBLOCK_MIRROR) && !memblock_is_mirror(m))
975                 return true;
976
977         /* skip nomap memory unless we were asked for it explicitly */
978         if (!(flags & MEMBLOCK_NOMAP) && memblock_is_nomap(m))
979                 return true;
980
981         return false;
982 }
983
984 /**
985  * __next__mem_range - next function for for_each_free_mem_range() etc.
986  * @idx: pointer to u64 loop variable
987  * @nid: node selector, %NUMA_NO_NODE for all nodes
988  * @flags: pick from blocks based on memory attributes
989  * @type_a: pointer to memblock_type from where the range is taken
990  * @type_b: pointer to memblock_type which excludes memory from being taken
991  * @out_start: ptr to phys_addr_t for start address of the range, can be %NULL
992  * @out_end: ptr to phys_addr_t for end address of the range, can be %NULL
993  * @out_nid: ptr to int for nid of the range, can be %NULL
994  *
995  * Find the first area from *@idx which matches @nid, fill the out
996  * parameters, and update *@idx for the next iteration.  The lower 32bit of
997  * *@idx contains index into type_a and the upper 32bit indexes the
998  * areas before each region in type_b.  For example, if type_b regions
999  * look like the following,
1000  *
1001  *      0:[0-16), 1:[32-48), 2:[128-130)
1002  *
1003  * The upper 32bit indexes the following regions.
1004  *
1005  *      0:[0-0), 1:[16-32), 2:[48-128), 3:[130-MAX)
1006  *
1007  * As both region arrays are sorted, the function advances the two indices
1008  * in lockstep and returns each intersection.
1009  */
1010 void __init_memblock __next_mem_range(u64 *idx, int nid,
1011                                       enum memblock_flags flags,
1012                                       struct memblock_type *type_a,
1013                                       struct memblock_type *type_b,
1014                                       phys_addr_t *out_start,
1015                                       phys_addr_t *out_end, int *out_nid)
1016 {
1017         int idx_a = *idx & 0xffffffff;
1018         int idx_b = *idx >> 32;
1019
1020         if (WARN_ONCE(nid == MAX_NUMNODES,
1021         "Usage of MAX_NUMNODES is deprecated. Use NUMA_NO_NODE instead\n"))
1022                 nid = NUMA_NO_NODE;
1023
1024         for (; idx_a < type_a->cnt; idx_a++) {
1025                 struct memblock_region *m = &type_a->regions[idx_a];
1026
1027                 phys_addr_t m_start = m->base;
1028                 phys_addr_t m_end = m->base + m->size;
1029                 int         m_nid = memblock_get_region_node(m);
1030
1031                 if (should_skip_region(m, nid, flags))
1032                         continue;
1033
1034                 if (!type_b) {
1035                         if (out_start)
1036                                 *out_start = m_start;
1037                         if (out_end)
1038                                 *out_end = m_end;
1039                         if (out_nid)
1040                                 *out_nid = m_nid;
1041                         idx_a++;
1042                         *idx = (u32)idx_a | (u64)idx_b << 32;
1043                         return;
1044                 }
1045
1046                 /* scan areas before each reservation */
1047                 for (; idx_b < type_b->cnt + 1; idx_b++) {
1048                         struct memblock_region *r;
1049                         phys_addr_t r_start;
1050                         phys_addr_t r_end;
1051
1052                         r = &type_b->regions[idx_b];
1053                         r_start = idx_b ? r[-1].base + r[-1].size : 0;
1054                         r_end = idx_b < type_b->cnt ?
1055                                 r->base : PHYS_ADDR_MAX;
1056
1057                         /*
1058                          * if idx_b advanced past idx_a,
1059                          * break out to advance idx_a
1060                          */
1061                         if (r_start >= m_end)
1062                                 break;
1063                         /* if the two regions intersect, we're done */
1064                         if (m_start < r_end) {
1065                                 if (out_start)
1066                                         *out_start =
1067                                                 max(m_start, r_start);
1068                                 if (out_end)
1069                                         *out_end = min(m_end, r_end);
1070                                 if (out_nid)
1071                                         *out_nid = m_nid;
1072                                 /*
1073                                  * The region which ends first is
1074                                  * advanced for the next iteration.
1075                                  */
1076                                 if (m_end <= r_end)
1077                                         idx_a++;
1078                                 else
1079                                         idx_b++;
1080                                 *idx = (u32)idx_a | (u64)idx_b << 32;
1081                                 return;
1082                         }
1083                 }
1084         }
1085
1086         /* signal end of iteration */
1087         *idx = ULLONG_MAX;
1088 }
1089
1090 /**
1091  * __next_mem_range_rev - generic next function for for_each_*_range_rev()
1092  *
1093  * @idx: pointer to u64 loop variable
1094  * @nid: node selector, %NUMA_NO_NODE for all nodes
1095  * @flags: pick from blocks based on memory attributes
1096  * @type_a: pointer to memblock_type from where the range is taken
1097  * @type_b: pointer to memblock_type which excludes memory from being taken
1098  * @out_start: ptr to phys_addr_t for start address of the range, can be %NULL
1099  * @out_end: ptr to phys_addr_t for end address of the range, can be %NULL
1100  * @out_nid: ptr to int for nid of the range, can be %NULL
1101  *
1102  * Finds the next range from type_a which is not marked as unsuitable
1103  * in type_b.
1104  *
1105  * Reverse of __next_mem_range().
1106  */
1107 void __init_memblock __next_mem_range_rev(u64 *idx, int nid,
1108                                           enum memblock_flags flags,
1109                                           struct memblock_type *type_a,
1110                                           struct memblock_type *type_b,
1111                                           phys_addr_t *out_start,
1112                                           phys_addr_t *out_end, int *out_nid)
1113 {
1114         int idx_a = *idx & 0xffffffff;
1115         int idx_b = *idx >> 32;
1116
1117         if (WARN_ONCE(nid == MAX_NUMNODES, "Usage of MAX_NUMNODES is deprecated. Use NUMA_NO_NODE instead\n"))
1118                 nid = NUMA_NO_NODE;
1119
1120         if (*idx == (u64)ULLONG_MAX) {
1121                 idx_a = type_a->cnt - 1;
1122                 if (type_b != NULL)
1123                         idx_b = type_b->cnt;
1124                 else
1125                         idx_b = 0;
1126         }
1127
1128         for (; idx_a >= 0; idx_a--) {
1129                 struct memblock_region *m = &type_a->regions[idx_a];
1130
1131                 phys_addr_t m_start = m->base;
1132                 phys_addr_t m_end = m->base + m->size;
1133                 int m_nid = memblock_get_region_node(m);
1134
1135                 if (should_skip_region(m, nid, flags))
1136                         continue;
1137
1138                 if (!type_b) {
1139                         if (out_start)
1140                                 *out_start = m_start;
1141                         if (out_end)
1142                                 *out_end = m_end;
1143                         if (out_nid)
1144                                 *out_nid = m_nid;
1145                         idx_a--;
1146                         *idx = (u32)idx_a | (u64)idx_b << 32;
1147                         return;
1148                 }
1149
1150                 /* scan areas before each reservation */
1151                 for (; idx_b >= 0; idx_b--) {
1152                         struct memblock_region *r;
1153                         phys_addr_t r_start;
1154                         phys_addr_t r_end;
1155
1156                         r = &type_b->regions[idx_b];
1157                         r_start = idx_b ? r[-1].base + r[-1].size : 0;
1158                         r_end = idx_b < type_b->cnt ?
1159                                 r->base : PHYS_ADDR_MAX;
1160                         /*
1161                          * if idx_b advanced past idx_a,
1162                          * break out to advance idx_a
1163                          */
1164
1165                         if (r_end <= m_start)
1166                                 break;
1167                         /* if the two regions intersect, we're done */
1168                         if (m_end > r_start) {
1169                                 if (out_start)
1170                                         *out_start = max(m_start, r_start);
1171                                 if (out_end)
1172                                         *out_end = min(m_end, r_end);
1173                                 if (out_nid)
1174                                         *out_nid = m_nid;
1175                                 if (m_start >= r_start)
1176                                         idx_a--;
1177                                 else
1178                                         idx_b--;
1179                                 *idx = (u32)idx_a | (u64)idx_b << 32;
1180                                 return;
1181                         }
1182                 }
1183         }
1184         /* signal end of iteration */
1185         *idx = ULLONG_MAX;
1186 }
1187
1188 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
1189 /*
1190  * Common iterator interface used to define for_each_mem_pfn_range().
1191  */
1192 void __init_memblock __next_mem_pfn_range(int *idx, int nid,
1193                                 unsigned long *out_start_pfn,
1194                                 unsigned long *out_end_pfn, int *out_nid)
1195 {
1196         struct memblock_type *type = &memblock.memory;
1197         struct memblock_region *r;
1198
1199         while (++*idx < type->cnt) {
1200                 r = &type->regions[*idx];
1201
1202                 if (PFN_UP(r->base) >= PFN_DOWN(r->base + r->size))
1203                         continue;
1204                 if (nid == MAX_NUMNODES || nid == r->nid)
1205                         break;
1206         }
1207         if (*idx >= type->cnt) {
1208                 *idx = -1;
1209                 return;
1210         }
1211
1212         if (out_start_pfn)
1213                 *out_start_pfn = PFN_UP(r->base);
1214         if (out_end_pfn)
1215                 *out_end_pfn = PFN_DOWN(r->base + r->size);
1216         if (out_nid)
1217                 *out_nid = r->nid;
1218 }
1219
1220 /**
1221  * memblock_set_node - set node ID on memblock regions
1222  * @base: base of area to set node ID for
1223  * @size: size of area to set node ID for
1224  * @type: memblock type to set node ID for
1225  * @nid: node ID to set
1226  *
1227  * Set the nid of memblock @type regions in [@base, @base + @size) to @nid.
1228  * Regions which cross the area boundaries are split as necessary.
1229  *
1230  * Return:
1231  * 0 on success, -errno on failure.
1232  */
1233 int __init_memblock memblock_set_node(phys_addr_t base, phys_addr_t size,
1234                                       struct memblock_type *type, int nid)
1235 {
1236         int start_rgn, end_rgn;
1237         int i, ret;
1238
1239         ret = memblock_isolate_range(type, base, size, &start_rgn, &end_rgn);
1240         if (ret)
1241                 return ret;
1242
1243         for (i = start_rgn; i < end_rgn; i++)
1244                 memblock_set_region_node(&type->regions[i], nid);
1245
1246         memblock_merge_regions(type);
1247         return 0;
1248 }
1249 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
1250 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1251 /**
1252  * __next_mem_pfn_range_in_zone - iterator for for_each_*_range_in_zone()
1253  *
1254  * @idx: pointer to u64 loop variable
1255  * @zone: zone in which all of the memory blocks reside
1256  * @out_spfn: ptr to ulong for start pfn of the range, can be %NULL
1257  * @out_epfn: ptr to ulong for end pfn of the range, can be %NULL
1258  *
1259  * This function is meant to be a zone/pfn specific wrapper for the
1260  * for_each_mem_range type iterators. Specifically they are used in the
1261  * deferred memory init routines and as such we were duplicating much of
1262  * this logic throughout the code. So instead of having it in multiple
1263  * locations it seemed like it would make more sense to centralize this to
1264  * one new iterator that does everything they need.
1265  */
1266 void __init_memblock
1267 __next_mem_pfn_range_in_zone(u64 *idx, struct zone *zone,
1268                              unsigned long *out_spfn, unsigned long *out_epfn)
1269 {
1270         int zone_nid = zone_to_nid(zone);
1271         phys_addr_t spa, epa;
1272         int nid;
1273
1274         __next_mem_range(idx, zone_nid, MEMBLOCK_NONE,
1275                          &memblock.memory, &memblock.reserved,
1276                          &spa, &epa, &nid);
1277
1278         while (*idx != U64_MAX) {
1279                 unsigned long epfn = PFN_DOWN(epa);
1280                 unsigned long spfn = PFN_UP(spa);
1281
1282                 /*
1283                  * Verify the end is at least past the start of the zone and
1284                  * that we have at least one PFN to initialize.
1285                  */
1286                 if (zone->zone_start_pfn < epfn && spfn < epfn) {
1287                         /* if we went too far just stop searching */
1288                         if (zone_end_pfn(zone) <= spfn) {
1289                                 *idx = U64_MAX;
1290                                 break;
1291                         }
1292
1293                         if (out_spfn)
1294                                 *out_spfn = max(zone->zone_start_pfn, spfn);
1295                         if (out_epfn)
1296                                 *out_epfn = min(zone_end_pfn(zone), epfn);
1297
1298                         return;
1299                 }
1300
1301                 __next_mem_range(idx, zone_nid, MEMBLOCK_NONE,
1302                                  &memblock.memory, &memblock.reserved,
1303                                  &spa, &epa, &nid);
1304         }
1305
1306         /* signal end of iteration */
1307         if (out_spfn)
1308                 *out_spfn = ULONG_MAX;
1309         if (out_epfn)
1310                 *out_epfn = 0;
1311 }
1312
1313 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1314
1315 /**
1316  * memblock_alloc_range_nid - allocate boot memory block
1317  * @size: size of memory block to be allocated in bytes
1318  * @align: alignment of the region and block's size
1319  * @start: the lower bound of the memory region to allocate (phys address)
1320  * @end: the upper bound of the memory region to allocate (phys address)
1321  * @nid: nid of the free area to find, %NUMA_NO_NODE for any node
1322  *
1323  * The allocation is performed from memory region limited by
1324  * memblock.current_limit if @max_addr == %MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE.
1325  *
1326  * If the specified node can not hold the requested memory the
1327  * allocation falls back to any node in the system
1328  *
1329  * For systems with memory mirroring, the allocation is attempted first
1330  * from the regions with mirroring enabled and then retried from any
1331  * memory region.
1332  *
1333  * In addition, function sets the min_count to 0 using kmemleak_alloc_phys for
1334  * allocated boot memory block, so that it is never reported as leaks.
1335  *
1336  * Return:
1337  * Physical address of allocated memory block on success, %0 on failure.
1338  */
1339 static phys_addr_t __init memblock_alloc_range_nid(phys_addr_t size,
1340                                         phys_addr_t align, phys_addr_t start,
1341                                         phys_addr_t end, int nid)
1342 {
1343         enum memblock_flags flags = choose_memblock_flags();
1344         phys_addr_t found;
1345
1346         if (WARN_ONCE(nid == MAX_NUMNODES, "Usage of MAX_NUMNODES is deprecated. Use NUMA_NO_NODE instead\n"))
1347                 nid = NUMA_NO_NODE;
1348
1349         if (!align) {
1350                 /* Can't use WARNs this early in boot on powerpc */
1351                 dump_stack();
1352                 align = SMP_CACHE_BYTES;
1353         }
1354
1355         if (end > memblock.current_limit)
1356                 end = memblock.current_limit;
1357
1358 again:
1359         found = memblock_find_in_range_node(size, align, start, end, nid,
1360                                             flags);
1361         if (found && !memblock_reserve(found, size))
1362                 goto done;
1363
1364         if (nid != NUMA_NO_NODE) {
1365                 found = memblock_find_in_range_node(size, align, start,
1366                                                     end, NUMA_NO_NODE,
1367                                                     flags);
1368                 if (found && !memblock_reserve(found, size))
1369                         goto done;
1370         }
1371
1372         if (flags & MEMBLOCK_MIRROR) {
1373                 flags &= ~MEMBLOCK_MIRROR;
1374                 pr_warn("Could not allocate %pap bytes of mirrored memory\n",
1375                         &size);
1376                 goto again;
1377         }
1378
1379         return 0;
1380
1381 done:
1382         /* Skip kmemleak for kasan_init() due to high volume. */
1383         if (end != MEMBLOCK_ALLOC_KASAN)
1384                 /*
1385                  * The min_count is set to 0 so that memblock allocated
1386                  * blocks are never reported as leaks. This is because many
1387                  * of these blocks are only referred via the physical
1388                  * address which is not looked up by kmemleak.
1389                  */
1390                 kmemleak_alloc_phys(found, size, 0, 0);
1391
1392         return found;
1393 }
1394
1395 phys_addr_t __init memblock_phys_alloc_range(phys_addr_t size,
1396                                              phys_addr_t align,
1397                                              phys_addr_t start,
1398                                              phys_addr_t end)
1399 {
1400         return memblock_alloc_range_nid(size, align, start, end, NUMA_NO_NODE);
1401 }
1402
1403 phys_addr_t __init memblock_phys_alloc_try_nid(phys_addr_t size, phys_addr_t align, int nid)
1404 {
1405         return memblock_alloc_range_nid(size, align, 0,
1406                                         MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE, nid);
1407 }
1408
1409 /**
1410  * memblock_alloc_internal - allocate boot memory block
1411  * @size: size of memory block to be allocated in bytes
1412  * @align: alignment of the region and block's size
1413  * @min_addr: the lower bound of the memory region to allocate (phys address)
1414  * @max_addr: the upper bound of the memory region to allocate (phys address)
1415  * @nid: nid of the free area to find, %NUMA_NO_NODE for any node
1416  *
1417  * Allocates memory block using memblock_alloc_range_nid() and
1418  * converts the returned physical address to virtual.
1419  *
1420  * The @min_addr limit is dropped if it can not be satisfied and the allocation
1421  * will fall back to memory below @min_addr. Other constraints, such
1422  * as node and mirrored memory will be handled again in
1423  * memblock_alloc_range_nid().
1424  *
1425  * Return:
1426  * Virtual address of allocated memory block on success, NULL on failure.
1427  */
1428 static void * __init memblock_alloc_internal(
1429                                 phys_addr_t size, phys_addr_t align,
1430                                 phys_addr_t min_addr, phys_addr_t max_addr,
1431                                 int nid)
1432 {
1433         phys_addr_t alloc;
1434
1435         /*
1436          * Detect any accidental use of these APIs after slab is ready, as at
1437          * this moment memblock may be deinitialized already and its
1438          * internal data may be destroyed (after execution of memblock_free_all)
1439          */
1440         if (WARN_ON_ONCE(slab_is_available()))
1441                 return kzalloc_node(size, GFP_NOWAIT, nid);
1442
1443         alloc = memblock_alloc_range_nid(size, align, min_addr, max_addr, nid);
1444
1445         /* retry allocation without lower limit */
1446         if (!alloc && min_addr)
1447                 alloc = memblock_alloc_range_nid(size, align, 0, max_addr, nid);
1448
1449         if (!alloc)
1450                 return NULL;
1451
1452         return phys_to_virt(alloc);
1453 }
1454
1455 /**
1456  * memblock_alloc_try_nid_raw - allocate boot memory block without zeroing
1457  * memory and without panicking
1458  * @size: size of memory block to be allocated in bytes
1459  * @align: alignment of the region and block's size
1460  * @min_addr: the lower bound of the memory region from where the allocation
1461  *        is preferred (phys address)
1462  * @max_addr: the upper bound of the memory region from where the allocation
1463  *            is preferred (phys address), or %MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE to
1464  *            allocate only from memory limited by memblock.current_limit value
1465  * @nid: nid of the free area to find, %NUMA_NO_NODE for any node
1466  *
1467  * Public function, provides additional debug information (including caller
1468  * info), if enabled. Does not zero allocated memory, does not panic if request
1469  * cannot be satisfied.
1470  *
1471  * Return:
1472  * Virtual address of allocated memory block on success, NULL on failure.
1473  */
1474 void * __init memblock_alloc_try_nid_raw(
1475                         phys_addr_t size, phys_addr_t align,
1476                         phys_addr_t min_addr, phys_addr_t max_addr,
1477                         int nid)
1478 {
1479         void *ptr;
1480
1481         memblock_dbg("%s: %llu bytes align=0x%llx nid=%d from=%pa max_addr=%pa %pF\n",
1482                      __func__, (u64)size, (u64)align, nid, &min_addr,
1483                      &max_addr, (void *)_RET_IP_);
1484
1485         ptr = memblock_alloc_internal(size, align,
1486                                            min_addr, max_addr, nid);
1487         if (ptr && size > 0)
1488                 page_init_poison(ptr, size);
1489
1490         return ptr;
1491 }
1492
1493 /**
1494  * memblock_alloc_try_nid - allocate boot memory block
1495  * @size: size of memory block to be allocated in bytes
1496  * @align: alignment of the region and block's size
1497  * @min_addr: the lower bound of the memory region from where the allocation
1498  *        is preferred (phys address)
1499  * @max_addr: the upper bound of the memory region from where the allocation
1500  *            is preferred (phys address), or %MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE to
1501  *            allocate only from memory limited by memblock.current_limit value
1502  * @nid: nid of the free area to find, %NUMA_NO_NODE for any node
1503  *
1504  * Public function, provides additional debug information (including caller
1505  * info), if enabled. This function zeroes the allocated memory.
1506  *
1507  * Return:
1508  * Virtual address of allocated memory block on success, NULL on failure.
1509  */
1510 void * __init memblock_alloc_try_nid(
1511                         phys_addr_t size, phys_addr_t align,
1512                         phys_addr_t min_addr, phys_addr_t max_addr,
1513                         int nid)
1514 {
1515         void *ptr;
1516
1517         memblock_dbg("%s: %llu bytes align=0x%llx nid=%d from=%pa max_addr=%pa %pF\n",
1518                      __func__, (u64)size, (u64)align, nid, &min_addr,
1519                      &max_addr, (void *)_RET_IP_);
1520         ptr = memblock_alloc_internal(size, align,
1521                                            min_addr, max_addr, nid);
1522         if (ptr)
1523                 memset(ptr, 0, size);
1524
1525         return ptr;
1526 }
1527
1528 /**
1529  * __memblock_free_late - free bootmem block pages directly to buddy allocator
1530  * @base: phys starting address of the  boot memory block
1531  * @size: size of the boot memory block in bytes
1532  *
1533  * This is only useful when the bootmem allocator has already been torn
1534  * down, but we are still initializing the system.  Pages are released directly
1535  * to the buddy allocator, no bootmem metadata is updated because it is gone.
1536  */
1537 void __init __memblock_free_late(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
1538 {
1539         phys_addr_t cursor, end;
1540
1541         end = base + size - 1;
1542         memblock_dbg("%s: [%pa-%pa] %pF\n",
1543                      __func__, &base, &end, (void *)_RET_IP_);
1544         kmemleak_free_part_phys(base, size);
1545         cursor = PFN_UP(base);
1546         end = PFN_DOWN(base + size);
1547
1548         for (; cursor < end; cursor++) {
1549                 memblock_free_pages(pfn_to_page(cursor), cursor, 0);
1550                 totalram_pages_inc();
1551         }
1552 }
1553
1554 /*
1555  * Remaining API functions
1556  */
1557
1558 phys_addr_t __init_memblock memblock_phys_mem_size(void)
1559 {
1560         return memblock.memory.total_size;
1561 }
1562
1563 phys_addr_t __init_memblock memblock_reserved_size(void)
1564 {
1565         return memblock.reserved.total_size;
1566 }
1567
1568 phys_addr_t __init memblock_mem_size(unsigned long limit_pfn)
1569 {
1570         unsigned long pages = 0;
1571         struct memblock_region *r;
1572         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1573
1574         for_each_memblock(memory, r) {
1575                 start_pfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
1576                 end_pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
1577                 start_pfn = min_t(unsigned long, start_pfn, limit_pfn);
1578                 end_pfn = min_t(unsigned long, end_pfn, limit_pfn);
1579                 pages += end_pfn - start_pfn;
1580         }
1581
1582         return PFN_PHYS(pages);
1583 }
1584
1585 /* lowest address */
1586 phys_addr_t __init_memblock memblock_start_of_DRAM(void)
1587 {
1588         return memblock.memory.regions[0].base;
1589 }
1590
1591 phys_addr_t __init_memblock memblock_end_of_DRAM(void)
1592 {
1593         int idx = memblock.memory.cnt - 1;
1594
1595         return (memblock.memory.regions[idx].base + memblock.memory.regions[idx].size);
1596 }
1597
1598 static phys_addr_t __init_memblock __find_max_addr(phys_addr_t limit)
1599 {
1600         phys_addr_t max_addr = PHYS_ADDR_MAX;
1601         struct memblock_region *r;
1602
1603         /*
1604          * translate the memory @limit size into the max address within one of
1605          * the memory memblock regions, if the @limit exceeds the total size
1606          * of those regions, max_addr will keep original value PHYS_ADDR_MAX
1607          */
1608         for_each_memblock(memory, r) {
1609                 if (limit <= r->size) {
1610                         max_addr = r->base + limit;
1611                         break;
1612                 }
1613                 limit -= r->size;
1614         }
1615
1616         return max_addr;
1617 }
1618
1619 void __init memblock_enforce_memory_limit(phys_addr_t limit)
1620 {
1621         phys_addr_t max_addr = PHYS_ADDR_MAX;
1622
1623         if (!limit)
1624                 return;
1625
1626         max_addr = __find_max_addr(limit);
1627
1628         /* @limit exceeds the total size of the memory, do nothing */
1629         if (max_addr == PHYS_ADDR_MAX)
1630                 return;
1631
1632         /* truncate both memory and reserved regions */
1633         memblock_remove_range(&memblock.memory, max_addr,
1634                               PHYS_ADDR_MAX);
1635         memblock_remove_range(&memblock.reserved, max_addr,
1636                               PHYS_ADDR_MAX);
1637 }
1638
1639 void __init memblock_cap_memory_range(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
1640 {
1641         int start_rgn, end_rgn;
1642         int i, ret;
1643
1644         if (!size)
1645                 return;
1646
1647         ret = memblock_isolate_range(&memblock.memory, base, size,
1648                                                 &start_rgn, &end_rgn);
1649         if (ret)
1650                 return;
1651
1652         /* remove all the MAP regions */
1653         for (i = memblock.memory.cnt - 1; i >= end_rgn; i--)
1654                 if (!memblock_is_nomap(&memblock.memory.regions[i]))
1655                         memblock_remove_region(&memblock.memory, i);
1656
1657         for (i = start_rgn - 1; i >= 0; i--)
1658                 if (!memblock_is_nomap(&memblock.memory.regions[i]))
1659                         memblock_remove_region(&memblock.memory, i);
1660
1661         /* truncate the reserved regions */
1662         memblock_remove_range(&memblock.reserved, 0, base);
1663         memblock_remove_range(&memblock.reserved,
1664                         base + size, PHYS_ADDR_MAX);
1665 }
1666
1667 void __init memblock_mem_limit_remove_map(phys_addr_t limit)
1668 {
1669         phys_addr_t max_addr;
1670
1671         if (!limit)
1672                 return;
1673
1674         max_addr = __find_max_addr(limit);
1675
1676         /* @limit exceeds the total size of the memory, do nothing */
1677         if (max_addr == PHYS_ADDR_MAX)
1678                 return;
1679
1680         memblock_cap_memory_range(0, max_addr);
1681 }
1682
1683 static int __init_memblock memblock_search(struct memblock_type *type, phys_addr_t addr)
1684 {
1685         unsigned int left = 0, right = type->cnt;
1686
1687         do {
1688                 unsigned int mid = (right + left) / 2;
1689
1690                 if (addr < type->regions[mid].base)
1691                         right = mid;
1692                 else if (addr >= (type->regions[mid].base +
1693                                   type->regions[mid].size))
1694                         left = mid + 1;
1695                 else
1696                         return mid;
1697         } while (left < right);
1698         return -1;
1699 }
1700
1701 bool __init_memblock memblock_is_reserved(phys_addr_t addr)
1702 {
1703         return memblock_search(&memblock.reserved, addr) != -1;
1704 }
1705
1706 bool __init_memblock memblock_is_memory(phys_addr_t addr)
1707 {
1708         return memblock_search(&memblock.memory, addr) != -1;
1709 }
1710
1711 bool __init_memblock memblock_is_map_memory(phys_addr_t addr)
1712 {
1713         int i = memblock_search(&memblock.memory, addr);
1714
1715         if (i == -1)
1716                 return false;
1717         return !memblock_is_nomap(&memblock.memory.regions[i]);
1718 }
1719
1720 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
1721 int __init_memblock memblock_search_pfn_nid(unsigned long pfn,
1722                          unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
1723 {
1724         struct memblock_type *type = &memblock.memory;
1725         int mid = memblock_search(type, PFN_PHYS(pfn));
1726
1727         if (mid == -1)
1728                 return -1;
1729
1730         *start_pfn = PFN_DOWN(type->regions[mid].base);
1731         *end_pfn = PFN_DOWN(type->regions[mid].base + type->regions[mid].size);
1732
1733         return type->regions[mid].nid;
1734 }
1735 #endif
1736
1737 /**
1738  * memblock_is_region_memory - check if a region is a subset of memory
1739  * @base: base of region to check
1740  * @size: size of region to check
1741  *
1742  * Check if the region [@base, @base + @size) is a subset of a memory block.
1743  *
1744  * Return:
1745  * 0 if false, non-zero if true
1746  */
1747 bool __init_memblock memblock_is_region_memory(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
1748 {
1749         int idx = memblock_search(&memblock.memory, base);
1750         phys_addr_t end = base + memblock_cap_size(base, &size);
1751
1752         if (idx == -1)
1753                 return false;
1754         return (memblock.memory.regions[idx].base +
1755                  memblock.memory.regions[idx].size) >= end;
1756 }
1757
1758 /**
1759  * memblock_is_region_reserved - check if a region intersects reserved memory
1760  * @base: base of region to check
1761  * @size: size of region to check
1762  *
1763  * Check if the region [@base, @base + @size) intersects a reserved
1764  * memory block.
1765  *
1766  * Return:
1767  * True if they intersect, false if not.
1768  */
1769 bool __init_memblock memblock_is_region_reserved(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
1770 {
1771         memblock_cap_size(base, &size);
1772         return memblock_overlaps_region(&memblock.reserved, base, size);
1773 }
1774
1775 void __init_memblock memblock_trim_memory(phys_addr_t align)
1776 {
1777         phys_addr_t start, end, orig_start, orig_end;
1778         struct memblock_region *r;
1779
1780         for_each_memblock(memory, r) {
1781                 orig_start = r->base;
1782                 orig_end = r->base + r->size;
1783                 start = round_up(orig_start, align);
1784                 end = round_down(orig_end, align);
1785
1786                 if (start == orig_start && end == orig_end)
1787                         continue;
1788
1789                 if (start < end) {
1790                         r->base = start;
1791                         r->size = end - start;
1792                 } else {
1793                         memblock_remove_region(&memblock.memory,
1794                                                r - memblock.memory.regions);
1795                         r--;
1796                 }
1797         }
1798 }
1799
1800 void __init_memblock memblock_set_current_limit(phys_addr_t limit)
1801 {
1802         memblock.current_limit = limit;
1803 }
1804
1805 phys_addr_t __init_memblock memblock_get_current_limit(void)
1806 {
1807         return memblock.current_limit;
1808 }
1809
1810 static void __init_memblock memblock_dump(struct memblock_type *type)
1811 {
1812         phys_addr_t base, end, size;
1813         enum memblock_flags flags;
1814         int idx;
1815         struct memblock_region *rgn;
1816
1817         pr_info(" %s.cnt  = 0x%lx\n", type->name, type->cnt);
1818
1819         for_each_memblock_type(idx, type, rgn) {
1820                 char nid_buf[32] = "";
1821
1822                 base = rgn->base;
1823                 size = rgn->size;
1824                 end = base + size - 1;
1825                 flags = rgn->flags;
1826 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
1827                 if (memblock_get_region_node(rgn) != MAX_NUMNODES)
1828                         snprintf(nid_buf, sizeof(nid_buf), " on node %d",
1829                                  memblock_get_region_node(rgn));
1830 #endif
1831                 pr_info(" %s[%#x]\t[%pa-%pa], %pa bytes%s flags: %#x\n",
1832                         type->name, idx, &base, &end, &size, nid_buf, flags);
1833         }
1834 }
1835
1836 void __init_memblock __memblock_dump_all(void)
1837 {
1838         pr_info("MEMBLOCK configuration:\n");
1839         pr_info(" memory size = %pa reserved size = %pa\n",
1840                 &memblock.memory.total_size,
1841                 &memblock.reserved.total_size);
1842
1843         memblock_dump(&memblock.memory);
1844         memblock_dump(&memblock.reserved);
1845 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_PHYS_MAP
1846         memblock_dump(&memblock.physmem);
1847 #endif
1848 }
1849
1850 void __init memblock_allow_resize(void)
1851 {
1852         memblock_can_resize = 1;
1853 }
1854
1855 static int __init early_memblock(char *p)
1856 {
1857         if (p && strstr(p, "debug"))
1858                 memblock_debug = 1;
1859         return 0;
1860 }
1861 early_param("memblock", early_memblock);
1862
1863 static void __init __free_pages_memory(unsigned long start, unsigned long end)
1864 {
1865         int order;
1866
1867         while (start < end) {
1868                 order = min(MAX_ORDER - 1UL, __ffs(start));
1869
1870                 while (start + (1UL << order) > end)
1871                         order--;
1872
1873                 memblock_free_pages(pfn_to_page(start), start, order);
1874
1875                 start += (1UL << order);
1876         }
1877 }
1878
1879 static unsigned long __init __free_memory_core(phys_addr_t start,
1880                                  phys_addr_t end)
1881 {
1882         unsigned long start_pfn = PFN_UP(start);
1883         unsigned long end_pfn = min_t(unsigned long,
1884                                       PFN_DOWN(end), max_low_pfn);
1885
1886         if (start_pfn >= end_pfn)
1887                 return 0;
1888
1889         __free_pages_memory(start_pfn, end_pfn);
1890
1891         return end_pfn - start_pfn;
1892 }
1893
1894 static unsigned long __init free_low_memory_core_early(void)
1895 {
1896         unsigned long count = 0;
1897         phys_addr_t start, end;
1898         u64 i;
1899
1900         memblock_clear_hotplug(0, -1);
1901
1902         for_each_reserved_mem_region(i, &start, &end)
1903                 reserve_bootmem_region(start, end);
1904
1905         /*
1906          * We need to use NUMA_NO_NODE instead of NODE_DATA(0)->node_id
1907          *  because in some case like Node0 doesn't have RAM installed
1908          *  low ram will be on Node1
1909          */
1910         for_each_free_mem_range(i, NUMA_NO_NODE, MEMBLOCK_NONE, &start, &end,
1911                                 NULL)
1912                 count += __free_memory_core(start, end);
1913
1914         return count;
1915 }
1916
1917 static int reset_managed_pages_done __initdata;
1918
1919 void reset_node_managed_pages(pg_data_t *pgdat)
1920 {
1921         struct zone *z;
1922
1923         for (z = pgdat->node_zones; z < pgdat->node_zones + MAX_NR_ZONES; z++)
1924                 atomic_long_set(&z->managed_pages, 0);
1925 }
1926
1927 void __init reset_all_zones_managed_pages(void)
1928 {
1929         struct pglist_data *pgdat;
1930
1931         if (reset_managed_pages_done)
1932                 return;
1933
1934         for_each_online_pgdat(pgdat)
1935                 reset_node_managed_pages(pgdat);
1936
1937         reset_managed_pages_done = 1;
1938 }
1939
1940 /**
1941  * memblock_free_all - release free pages to the buddy allocator
1942  *
1943  * Return: the number of pages actually released.
1944  */
1945 unsigned long __init memblock_free_all(void)
1946 {
1947         unsigned long pages;
1948
1949         reset_all_zones_managed_pages();
1950
1951         pages = free_low_memory_core_early();
1952         totalram_pages_add(pages);
1953
1954         return pages;
1955 }
1956
1957 #if defined(CONFIG_DEBUG_FS) && !defined(CONFIG_ARCH_DISCARD_MEMBLOCK)
1958
1959 static int memblock_debug_show(struct seq_file *m, void *private)
1960 {
1961         struct memblock_type *type = m->private;
1962         struct memblock_region *reg;
1963         int i;
1964         phys_addr_t end;
1965
1966         for (i = 0; i < type->cnt; i++) {
1967                 reg = &type->regions[i];
1968                 end = reg->base + reg->size - 1;
1969
1970                 seq_printf(m, "%4d: ", i);
1971                 seq_printf(m, "%pa..%pa\n", &reg->base, &end);
1972         }
1973         return 0;
1974 }
1975 DEFINE_SHOW_ATTRIBUTE(memblock_debug);
1976
1977 static int __init memblock_init_debugfs(void)
1978 {
1979         struct dentry *root = debugfs_create_dir("memblock", NULL);
1980
1981         debugfs_create_file("memory", 0444, root,
1982                             &memblock.memory, &memblock_debug_fops);
1983         debugfs_create_file("reserved", 0444, root,
1984                             &memblock.reserved, &memblock_debug_fops);
1985 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_PHYS_MAP
1986         debugfs_create_file("physmem", 0444, root,
1987                             &memblock.physmem, &memblock_debug_fops);
1988 #endif
1989
1990         return 0;
1991 }
1992 __initcall(memblock_init_debugfs);
1993
1994 #endif /* CONFIG_DEBUG_FS */