mm/nobootmem.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  *  bootmem - A boot-time physical memory allocator and configurator
   4  *
   5  *  Copyright (C) 1999 Ingo Molnar
   6  *                1999 Kanoj Sarcar, SGI
   7  *                2008 Johannes Weiner
   8  *
   9  * Access to this subsystem has to be serialized externally (which is true
  10  * for the boot process anyway).
  11  */
  12 #include <linux/init.h>
  13 #include <linux/pfn.h>
  14 #include <linux/slab.h>
  15 #include <linux/export.h>
  16 #include <linux/kmemleak.h>
  17 #include <linux/range.h>
  18 #include <linux/memblock.h>
  19 #include <linux/bootmem.h>
  20
  21 #include <asm/bug.h>
  22 #include <asm/io.h>
  23
  24 #include "internal.h"
  25
  26 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
  27 struct pglist_data __refdata contig_page_data;
  28 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
  29 #endif
  30
  31 unsigned long max_low_pfn;
  32 unsigned long min_low_pfn;
  33 unsigned long max_pfn;
  34 unsigned long long max_possible_pfn;
  35
  36 static void * __init __alloc_memory_core_early(int nid, u64 size, u64 align,
  37                                         u64 goal, u64 limit)
  38 {
  39         void *ptr;
  40         u64 addr;
  41         enum memblock_flags flags = choose_memblock_flags();
  42
  43         if (limit > memblock.current_limit)
  44                 limit = memblock.current_limit;
  45
  46 again:
  47         addr = memblock_find_in_range_node(size, align, goal, limit, nid,
  48                                            flags);
  49         if (!addr && (flags & MEMBLOCK_MIRROR)) {
  50                 flags &= ~MEMBLOCK_MIRROR;
  51                 pr_warn("Could not allocate %pap bytes of mirrored memory\n",
  52                         &size);
  53                 goto again;
  54         }
  55         if (!addr)
  56                 return NULL;
  57
  58         if (memblock_reserve(addr, size))
  59                 return NULL;
  60
  61         ptr = phys_to_virt(addr);
  62         memset(ptr, 0, size);
  63         /*
  64          * The min_count is set to 0 so that bootmem allocated blocks
  65          * are never reported as leaks.
  66          */
  67         kmemleak_alloc(ptr, size, 0, 0);
  68         return ptr;
  69 }
  70
  71 /**
  72  * free_bootmem_late - free bootmem pages directly to page allocator
  73  * @addr: starting address of the range
  74  * @size: size of the range in bytes
  75  *
  76  * This is only useful when the bootmem allocator has already been torn
  77  * down, but we are still initializing the system.  Pages are given directly
  78  * to the page allocator, no bootmem metadata is updated because it is gone.
  79  */
  80 void __init free_bootmem_late(unsigned long addr, unsigned long size)
  81 {
  82         unsigned long cursor, end;
  83
  84         kmemleak_free_part_phys(addr, size);
  85
  86         cursor = PFN_UP(addr);
  87         end = PFN_DOWN(addr + size);
  88
  89         for (; cursor < end; cursor++) {
  90                 __free_pages_bootmem(pfn_to_page(cursor), cursor, 0);
  91                 totalram_pages++;
  92         }
  93 }
  94
  95 static void __init __free_pages_memory(unsigned long start, unsigned long end)
  96 {
  97         int order;
  98
  99         while (start < end) {
 100                 order = min(MAX_ORDER - 1UL, __ffs(start));
 101
 102                 while (start + (1UL << order) > end)
 103                         order--;
 104
 105                 __free_pages_bootmem(pfn_to_page(start), start, order);
 106
 107                 start += (1UL << order);
 108         }
 109 }
 110
 111 static unsigned long __init __free_memory_core(phys_addr_t start,
 112                                  phys_addr_t end)
 113 {
 114         unsigned long start_pfn = PFN_UP(start);
 115         unsigned long end_pfn = min_t(unsigned long,
 116                                       PFN_DOWN(end), max_low_pfn);
 117
 118         if (start_pfn >= end_pfn)
 119                 return 0;
 120
 121         __free_pages_memory(start_pfn, end_pfn);
 122
 123         return end_pfn - start_pfn;
 124 }
 125
 126 static unsigned long __init free_low_memory_core_early(void)
 127 {
 128         unsigned long count = 0;
 129         phys_addr_t start, end;
 130         u64 i;
 131
 132         memblock_clear_hotplug(0, -1);
 133
 134         for_each_reserved_mem_region(i, &start, &end)
 135                 reserve_bootmem_region(start, end);
 136
 137         /*
 138          * We need to use NUMA_NO_NODE instead of NODE_DATA(0)->node_id
 139          *  because in some case like Node0 doesn't have RAM installed
 140          *  low ram will be on Node1
 141          */
 142         for_each_free_mem_range(i, NUMA_NO_NODE, MEMBLOCK_NONE, &start, &end,
 143                                 NULL)
 144                 count += __free_memory_core(start, end);
 145
 146         return count;
 147 }
 148
 149 static int reset_managed_pages_done __initdata;
 150
 151 void reset_node_managed_pages(pg_data_t *pgdat)
 152 {
 153         struct zone *z;
 154
 155         for (z = pgdat->node_zones; z < pgdat->node_zones + MAX_NR_ZONES; z++)
 156                 z->managed_pages = 0;
 157 }
 158
 159 void __init reset_all_zones_managed_pages(void)
 160 {
 161         struct pglist_data *pgdat;
 162
 163         if (reset_managed_pages_done)
 164                 return;
 165
 166         for_each_online_pgdat(pgdat)
 167                 reset_node_managed_pages(pgdat);
 168
 169         reset_managed_pages_done = 1;
 170 }
 171
 172 /**
 173  * free_all_bootmem - release free pages to the buddy allocator
 174  *
 175  * Return: the number of pages actually released.
 176  */
 177 unsigned long __init free_all_bootmem(void)
 178 {
 179         unsigned long pages;
 180
 181         reset_all_zones_managed_pages();
 182
 183         pages = free_low_memory_core_early();
 184         totalram_pages += pages;
 185
 186         return pages;
 187 }
 188
 189 /**
 190  * free_bootmem_node - mark a page range as usable
 191  * @pgdat: node the range resides on
 192  * @physaddr: starting physical address of the range
 193  * @size: size of the range in bytes
 194  *
 195  * Partial pages will be considered reserved and left as they are.
 196  *
 197  * The range must reside completely on the specified node.
 198  */
 199 void __init free_bootmem_node(pg_data_t *pgdat, unsigned long physaddr,
 200                               unsigned long size)
 201 {
 202         memblock_free(physaddr, size);
 203 }
 204
 205 /**
 206  * free_bootmem - mark a page range as usable
 207  * @addr: starting physical address of the range
 208  * @size: size of the range in bytes
 209  *
 210  * Partial pages will be considered reserved and left as they are.
 211  *
 212  * The range must be contiguous but may span node boundaries.
 213  */
 214 void __init free_bootmem(unsigned long addr, unsigned long size)
 215 {
 216         memblock_free(addr, size);
 217 }
 218
 219 static void * __init ___alloc_bootmem_nopanic(unsigned long size,
 220                                         unsigned long align,
 221                                         unsigned long goal,
 222                                         unsigned long limit)
 223 {
 224         void *ptr;
 225
 226         if (WARN_ON_ONCE(slab_is_available()))
 227                 return kzalloc(size, GFP_NOWAIT);
 228
 229 restart:
 230
 231         ptr = __alloc_memory_core_early(NUMA_NO_NODE, size, align, goal, limit);
 232
 233         if (ptr)
 234                 return ptr;
 235
 236         if (goal != 0) {
 237                 goal = 0;
 238                 goto restart;
 239         }
 240
 241         return NULL;
 242 }
 243
 244 /**
 245  * __alloc_bootmem_nopanic - allocate boot memory without panicking
 246  * @size: size of the request in bytes
 247  * @align: alignment of the region
 248  * @goal: preferred starting address of the region
 249  *
 250  * The goal is dropped if it can not be satisfied and the allocation will
 251  * fall back to memory below @goal.
 252  *
 253  * Allocation may happen on any node in the system.
 254  *
 255  * Return: address of the allocated region or %NULL on failure.
 256  */
 257 void * __init __alloc_bootmem_nopanic(unsigned long size, unsigned long align,
 258                                         unsigned long goal)
 259 {
 260         unsigned long limit = -1UL;
 261
 262         return ___alloc_bootmem_nopanic(size, align, goal, limit);
 263 }
 264
 265 static void * __init ___alloc_bootmem(unsigned long size, unsigned long align,
 266                                         unsigned long goal, unsigned long limit)
 267 {
 268         void *mem = ___alloc_bootmem_nopanic(size, align, goal, limit);
 269
 270         if (mem)
 271                 return mem;
 272         /*
 273          * Whoops, we cannot satisfy the allocation request.
 274          */
 275         pr_alert("bootmem alloc of %lu bytes failed!\n", size);
 276         panic("Out of memory");
 277         return NULL;
 278 }
 279
 280 /**
 281  * __alloc_bootmem - allocate boot memory
 282  * @size: size of the request in bytes
 283  * @align: alignment of the region
 284  * @goal: preferred starting address of the region
 285  *
 286  * The goal is dropped if it can not be satisfied and the allocation will
 287  * fall back to memory below @goal.
 288  *
 289  * Allocation may happen on any node in the system.
 290  *
 291  * The function panics if the request can not be satisfied.
 292  *
 293  * Return: address of the allocated region.
 294  */
 295 void * __init __alloc_bootmem(unsigned long size, unsigned long align,
 296                               unsigned long goal)
 297 {
 298         unsigned long limit = -1UL;
 299
 300         return ___alloc_bootmem(size, align, goal, limit);
 301 }
 302
 303 void * __init ___alloc_bootmem_node_nopanic(pg_data_t *pgdat,
 304                                                    unsigned long size,
 305                                                    unsigned long align,
 306                                                    unsigned long goal,
 307                                                    unsigned long limit)
 308 {
 309         void *ptr;
 310
 311 again:
 312         ptr = __alloc_memory_core_early(pgdat->node_id, size, align,
 313                                         goal, limit);
 314         if (ptr)
 315                 return ptr;
 316
 317         ptr = __alloc_memory_core_early(NUMA_NO_NODE, size, align,
 318                                         goal, limit);
 319         if (ptr)
 320                 return ptr;
 321
 322         if (goal) {
 323                 goal = 0;
 324                 goto again;
 325         }
 326
 327         return NULL;
 328 }
 329
 330 void * __init __alloc_bootmem_node_nopanic(pg_data_t *pgdat, unsigned long size,
 331                                    unsigned long align, unsigned long goal)
 332 {
 333         if (WARN_ON_ONCE(slab_is_available()))
 334                 return kzalloc_node(size, GFP_NOWAIT, pgdat->node_id);
 335
 336         return ___alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size, align, goal, 0);
 337 }
 338
 339 static void * __init ___alloc_bootmem_node(pg_data_t *pgdat, unsigned long size,
 340                                     unsigned long align, unsigned long goal,
 341                                     unsigned long limit)
 342 {
 343         void *ptr;
 344
 345         ptr = ___alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size, align, goal, limit);
 346         if (ptr)
 347                 return ptr;
 348
 349         pr_alert("bootmem alloc of %lu bytes failed!\n", size);
 350         panic("Out of memory");
 351         return NULL;
 352 }
 353
 354 /**
 355  * __alloc_bootmem_node - allocate boot memory from a specific node
 356  * @pgdat: node to allocate from
 357  * @size: size of the request in bytes
 358  * @align: alignment of the region
 359  * @goal: preferred starting address of the region
 360  *
 361  * The goal is dropped if it can not be satisfied and the allocation will
 362  * fall back to memory below @goal.
 363  *
 364  * Allocation may fall back to any node in the system if the specified node
 365  * can not hold the requested memory.
 366  *
 367  * The function panics if the request can not be satisfied.
 368  *
 369  * Return: address of the allocated region.
 370  */
 371 void * __init __alloc_bootmem_node(pg_data_t *pgdat, unsigned long size,
 372                                    unsigned long align, unsigned long goal)
 373 {
 374         if (WARN_ON_ONCE(slab_is_available()))
 375                 return kzalloc_node(size, GFP_NOWAIT, pgdat->node_id);
 376
 377         return ___alloc_bootmem_node(pgdat, size, align, goal, 0);
 378 }
 379
 380 void * __init __alloc_bootmem_node_high(pg_data_t *pgdat, unsigned long size,
 381                                    unsigned long align, unsigned long goal)
 382 {
 383         return __alloc_bootmem_node(pgdat, size, align, goal);
 384 }
 385
 386
 387 /**
 388  * __alloc_bootmem_low - allocate low boot memory
 389  * @size: size of the request in bytes
 390  * @align: alignment of the region
 391  * @goal: preferred starting address of the region
 392  *
 393  * The goal is dropped if it can not be satisfied and the allocation will
 394  * fall back to memory below @goal.
 395  *
 396  * Allocation may happen on any node in the system.
 397  *
 398  * The function panics if the request can not be satisfied.
 399  *
 400  * Return: address of the allocated region.
 401  */
 402 void * __init __alloc_bootmem_low(unsigned long size, unsigned long align,
 403                                   unsigned long goal)
 404 {
 405         return ___alloc_bootmem(size, align, goal, ARCH_LOW_ADDRESS_LIMIT);
 406 }
 407
 408 void * __init __alloc_bootmem_low_nopanic(unsigned long size,
 409                                           unsigned long align,
 410                                           unsigned long goal)
 411 {
 412         return ___alloc_bootmem_nopanic(size, align, goal,
 413                                         ARCH_LOW_ADDRESS_LIMIT);
 414 }
 415
 416 /**
 417  * __alloc_bootmem_low_node - allocate low boot memory from a specific node
 418  * @pgdat: node to allocate from
 419  * @size: size of the request in bytes
 420  * @align: alignment of the region
 421  * @goal: preferred starting address of the region
 422  *
 423  * The goal is dropped if it can not be satisfied and the allocation will
 424  * fall back to memory below @goal.
 425  *
 426  * Allocation may fall back to any node in the system if the specified node
 427  * can not hold the requested memory.
 428  *
 429  * The function panics if the request can not be satisfied.
 430  *
 431  * Return: address of the allocated region.
 432  */
 433 void * __init __alloc_bootmem_low_node(pg_data_t *pgdat, unsigned long size,
 434                                        unsigned long align, unsigned long goal)
 435 {
 436         if (WARN_ON_ONCE(slab_is_available()))
 437                 return kzalloc_node(size, GFP_NOWAIT, pgdat->node_id);
 438
 439         return ___alloc_bootmem_node(pgdat, size, align, goal,
 440                                      ARCH_LOW_ADDRESS_LIMIT);
 441 }