lib/lmb.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+
   2 /*
   3  * Procedures for maintaining information about logical memory blocks.
   4  *
   5  * Peter Bergner, IBM Corp.     June 2001.
   6  * Copyright (C) 2001 Peter Bergner.
   7  */
   8
   9 #include <common.h>
  10 #include <image.h>
  11 #include <lmb.h>
  12 #include <log.h>
  13 #include <malloc.h>
  14
  15 #include <asm/global_data.h>
  16
  17 DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR;
  18
  19 #define LMB_ALLOC_ANYWHERE      0
  20
  21 static void lmb_dump_region(struct lmb_region *rgn, char *name)
  22 {
  23         unsigned long long base, size, end;
  24         enum lmb_flags flags;
  25         int i;
  26
  27         printf(" %s.cnt  = 0x%lx\n", name, rgn->cnt);
  28
  29         for (i = 0; i < rgn->cnt; i++) {
  30                 base = rgn->region[i].base;
  31                 size = rgn->region[i].size;
  32                 end = base + size - 1;
  33                 flags = rgn->region[i].flags;
  34
  35                 printf(" %s[%d]\t[0x%llx-0x%llx], 0x%08llx bytes flags: %x\n",
  36                        name, i, base, end, size, flags);
  37         }
  38 }
  39
  40 void lmb_dump_all_force(struct lmb *lmb)
  41 {
  42         printf("lmb_dump_all:\n");
  43         lmb_dump_region(&lmb->memory, "memory");
  44         lmb_dump_region(&lmb->reserved, "reserved");
  45 }
  46
  47 void lmb_dump_all(struct lmb *lmb)
  48 {
  49 #ifdef DEBUG
  50         lmb_dump_all_force(lmb);
  51 #endif
  52 }
  53
  54 static long lmb_addrs_overlap(phys_addr_t base1, phys_size_t size1,
  55                               phys_addr_t base2, phys_size_t size2)
  56 {
  57         const phys_addr_t base1_end = base1 + size1 - 1;
  58         const phys_addr_t base2_end = base2 + size2 - 1;
  59
  60         return ((base1 <= base2_end) && (base2 <= base1_end));
  61 }
  62
  63 static long lmb_addrs_adjacent(phys_addr_t base1, phys_size_t size1,
  64                                phys_addr_t base2, phys_size_t size2)
  65 {
  66         if (base2 == base1 + size1)
  67                 return 1;
  68         else if (base1 == base2 + size2)
  69                 return -1;
  70
  71         return 0;
  72 }
  73
  74 static long lmb_regions_adjacent(struct lmb_region *rgn, unsigned long r1,
  75                                  unsigned long r2)
  76 {
  77         phys_addr_t base1 = rgn->region[r1].base;
  78         phys_size_t size1 = rgn->region[r1].size;
  79         phys_addr_t base2 = rgn->region[r2].base;
  80         phys_size_t size2 = rgn->region[r2].size;
  81
  82         return lmb_addrs_adjacent(base1, size1, base2, size2);
  83 }
  84
  85 static void lmb_remove_region(struct lmb_region *rgn, unsigned long r)
  86 {
  87         unsigned long i;
  88
  89         for (i = r; i < rgn->cnt - 1; i++) {
  90                 rgn->region[i].base = rgn->region[i + 1].base;
  91                 rgn->region[i].size = rgn->region[i + 1].size;
  92                 rgn->region[i].flags = rgn->region[i + 1].flags;
  93         }
  94         rgn->cnt--;
  95 }
  96
  97 /* Assumption: base addr of region 1 < base addr of region 2 */
  98 static void lmb_coalesce_regions(struct lmb_region *rgn, unsigned long r1,
  99                                  unsigned long r2)
 100 {
 101         rgn->region[r1].size += rgn->region[r2].size;
 102         lmb_remove_region(rgn, r2);
 103 }
 104
 105 void lmb_init(struct lmb *lmb)
 106 {
 107 #if IS_ENABLED(CONFIG_LMB_USE_MAX_REGIONS)
 108         lmb->memory.max = CONFIG_LMB_MAX_REGIONS;
 109         lmb->reserved.max = CONFIG_LMB_MAX_REGIONS;
 110 #else
 111         lmb->memory.max = CONFIG_LMB_MEMORY_REGIONS;
 112         lmb->reserved.max = CONFIG_LMB_RESERVED_REGIONS;
 113         lmb->memory.region = lmb->memory_regions;
 114         lmb->reserved.region = lmb->reserved_regions;
 115 #endif
 116         lmb->memory.cnt = 0;
 117         lmb->reserved.cnt = 0;
 118 }
 119
 120 void arch_lmb_reserve_generic(struct lmb *lmb, ulong sp, ulong end, ulong align)
 121 {
 122         ulong bank_end;
 123         int bank;
 124
 125         /*
 126          * Reserve memory from aligned address below the bottom of U-Boot stack
 127          * until end of U-Boot area using LMB to prevent U-Boot from overwriting
 128          * that memory.
 129          */
 130         debug("## Current stack ends at 0x%08lx ", sp);
 131
 132         /* adjust sp by 4K to be safe */
 133         sp -= align;
 134         for (bank = 0; bank < CONFIG_NR_DRAM_BANKS; bank++) {
 135                 if (!gd->bd->bi_dram[bank].size ||
 136                     sp < gd->bd->bi_dram[bank].start)
 137                         continue;
 138                 /* Watch out for RAM at end of address space! */
 139                 bank_end = gd->bd->bi_dram[bank].start +
 140                         gd->bd->bi_dram[bank].size - 1;
 141                 if (sp > bank_end)
 142                         continue;
 143                 if (bank_end > end)
 144                         bank_end = end - 1;
 145
 146                 lmb_reserve(lmb, sp, bank_end - sp + 1);
 147                 break;
 148         }
 149 }
 150
 151 static void lmb_reserve_common(struct lmb *lmb, void *fdt_blob)
 152 {
 153         arch_lmb_reserve(lmb);
 154         board_lmb_reserve(lmb);
 155
 156         if (IMAGE_ENABLE_OF_LIBFDT && fdt_blob)
 157                 boot_fdt_add_mem_rsv_regions(lmb, fdt_blob);
 158 }
 159
 160 /* Initialize the struct, add memory and call arch/board reserve functions */
 161 void lmb_init_and_reserve(struct lmb *lmb, struct bd_info *bd, void *fdt_blob)
 162 {
 163         int i;
 164
 165         lmb_init(lmb);
 166
 167         for (i = 0; i < CONFIG_NR_DRAM_BANKS; i++) {
 168                 if (bd->bi_dram[i].size) {
 169                         lmb_add(lmb, bd->bi_dram[i].start,
 170                                 bd->bi_dram[i].size);
 171                 }
 172         }
 173
 174         lmb_reserve_common(lmb, fdt_blob);
 175 }
 176
 177 /* Initialize the struct, add memory and call arch/board reserve functions */
 178 void lmb_init_and_reserve_range(struct lmb *lmb, phys_addr_t base,
 179                                 phys_size_t size, void *fdt_blob)
 180 {
 181         lmb_init(lmb);
 182         lmb_add(lmb, base, size);
 183         lmb_reserve_common(lmb, fdt_blob);
 184 }
 185
 186 /* This routine called with relocation disabled. */
 187 static long lmb_add_region_flags(struct lmb_region *rgn, phys_addr_t base,
 188                                  phys_size_t size, enum lmb_flags flags)
 189 {
 190         unsigned long coalesced = 0;
 191         long adjacent, i;
 192
 193         if (rgn->cnt == 0) {
 194                 rgn->region[0].base = base;
 195                 rgn->region[0].size = size;
 196                 rgn->region[0].flags = flags;
 197                 rgn->cnt = 1;
 198                 return 0;
 199         }
 200
 201         /* First try and coalesce this LMB with another. */
 202         for (i = 0; i < rgn->cnt; i++) {
 203                 phys_addr_t rgnbase = rgn->region[i].base;
 204                 phys_size_t rgnsize = rgn->region[i].size;
 205                 phys_size_t rgnflags = rgn->region[i].flags;
 206
 207                 if (rgnbase == base && rgnsize == size) {
 208                         if (flags == rgnflags)
 209                                 /* Already have this region, so we're done */
 210                                 return 0;
 211                         else
 212                                 return -1; /* regions with new flags */
 213                 }
 214
 215                 adjacent = lmb_addrs_adjacent(base, size, rgnbase, rgnsize);
 216                 if (adjacent > 0) {
 217                         if (flags != rgnflags)
 218                                 break;
 219                         rgn->region[i].base -= size;
 220                         rgn->region[i].size += size;
 221                         coalesced++;
 222                         break;
 223                 } else if (adjacent < 0) {
 224                         if (flags != rgnflags)
 225                                 break;
 226                         rgn->region[i].size += size;
 227                         coalesced++;
 228                         break;
 229                 } else if (lmb_addrs_overlap(base, size, rgnbase, rgnsize)) {
 230                         /* regions overlap */
 231                         return -1;
 232                 }
 233         }
 234
 235         if ((i < rgn->cnt - 1) && lmb_regions_adjacent(rgn, i, i + 1)) {
 236                 if (rgn->region[i].flags == rgn->region[i + 1].flags) {
 237                         lmb_coalesce_regions(rgn, i, i + 1);
 238                         coalesced++;
 239                 }
 240         }
 241
 242         if (coalesced)
 243                 return coalesced;
 244         if (rgn->cnt >= rgn->max)
 245                 return -1;
 246
 247         /* Couldn't coalesce the LMB, so add it to the sorted table. */
 248         for (i = rgn->cnt-1; i >= 0; i--) {
 249                 if (base < rgn->region[i].base) {
 250                         rgn->region[i + 1].base = rgn->region[i].base;
 251                         rgn->region[i + 1].size = rgn->region[i].size;
 252                         rgn->region[i + 1].flags = rgn->region[i].flags;
 253                 } else {
 254                         rgn->region[i + 1].base = base;
 255                         rgn->region[i + 1].size = size;
 256                         rgn->region[i + 1].flags = flags;
 257                         break;
 258                 }
 259         }
 260
 261         if (base < rgn->region[0].base) {
 262                 rgn->region[0].base = base;
 263                 rgn->region[0].size = size;
 264                 rgn->region[0].flags = flags;
 265         }
 266
 267         rgn->cnt++;
 268
 269         return 0;
 270 }
 271
 272 static long lmb_add_region(struct lmb_region *rgn, phys_addr_t base,
 273                            phys_size_t size)
 274 {
 275         return lmb_add_region_flags(rgn, base, size, LMB_NONE);
 276 }
 277
 278 /* This routine may be called with relocation disabled. */
 279 long lmb_add(struct lmb *lmb, phys_addr_t base, phys_size_t size)
 280 {
 281         struct lmb_region *_rgn = &(lmb->memory);
 282
 283         return lmb_add_region(_rgn, base, size);
 284 }
 285
 286 long lmb_free(struct lmb *lmb, phys_addr_t base, phys_size_t size)
 287 {
 288         struct lmb_region *rgn = &(lmb->reserved);
 289         phys_addr_t rgnbegin, rgnend;
 290         phys_addr_t end = base + size - 1;
 291         int i;
 292
 293         rgnbegin = rgnend = 0; /* supress gcc warnings */
 294
 295         /* Find the region where (base, size) belongs to */
 296         for (i = 0; i < rgn->cnt; i++) {
 297                 rgnbegin = rgn->region[i].base;
 298                 rgnend = rgnbegin + rgn->region[i].size - 1;
 299
 300                 if ((rgnbegin <= base) && (end <= rgnend))
 301                         break;
 302         }
 303
 304         /* Didn't find the region */
 305         if (i == rgn->cnt)
 306                 return -1;
 307
 308         /* Check to see if we are removing entire region */
 309         if ((rgnbegin == base) && (rgnend == end)) {
 310                 lmb_remove_region(rgn, i);
 311                 return 0;
 312         }
 313
 314         /* Check to see if region is matching at the front */
 315         if (rgnbegin == base) {
 316                 rgn->region[i].base = end + 1;
 317                 rgn->region[i].size -= size;
 318                 return 0;
 319         }
 320
 321         /* Check to see if the region is matching at the end */
 322         if (rgnend == end) {
 323                 rgn->region[i].size -= size;
 324                 return 0;
 325         }
 326
 327         /*
 328          * We need to split the entry -  adjust the current one to the
 329          * beginging of the hole and add the region after hole.
 330          */
 331         rgn->region[i].size = base - rgn->region[i].base;
 332         return lmb_add_region_flags(rgn, end + 1, rgnend - end,
 333                                     rgn->region[i].flags);
 334 }
 335
 336 long lmb_reserve_flags(struct lmb *lmb, phys_addr_t base, phys_size_t size,
 337                        enum lmb_flags flags)
 338 {
 339         struct lmb_region *_rgn = &(lmb->reserved);
 340
 341         return lmb_add_region_flags(_rgn, base, size, flags);
 342 }
 343
 344 long lmb_reserve(struct lmb *lmb, phys_addr_t base, phys_size_t size)
 345 {
 346         return lmb_reserve_flags(lmb, base, size, LMB_NONE);
 347 }
 348
 349 static long lmb_overlaps_region(struct lmb_region *rgn, phys_addr_t base,
 350                                 phys_size_t size)
 351 {
 352         unsigned long i;
 353
 354         for (i = 0; i < rgn->cnt; i++) {
 355                 phys_addr_t rgnbase = rgn->region[i].base;
 356                 phys_size_t rgnsize = rgn->region[i].size;
 357                 if (lmb_addrs_overlap(base, size, rgnbase, rgnsize))
 358                         break;
 359         }
 360
 361         return (i < rgn->cnt) ? i : -1;
 362 }
 363
 364 phys_addr_t lmb_alloc(struct lmb *lmb, phys_size_t size, ulong align)
 365 {
 366         return lmb_alloc_base(lmb, size, align, LMB_ALLOC_ANYWHERE);
 367 }
 368
 369 phys_addr_t lmb_alloc_base(struct lmb *lmb, phys_size_t size, ulong align, phys_addr_t max_addr)
 370 {
 371         phys_addr_t alloc;
 372
 373         alloc = __lmb_alloc_base(lmb, size, align, max_addr);
 374
 375         if (alloc == 0)
 376                 printf("ERROR: Failed to allocate 0x%lx bytes below 0x%lx.\n",
 377                        (ulong)size, (ulong)max_addr);
 378
 379         return alloc;
 380 }
 381
 382 static phys_addr_t lmb_align_down(phys_addr_t addr, phys_size_t size)
 383 {
 384         return addr & ~(size - 1);
 385 }
 386
 387 phys_addr_t __lmb_alloc_base(struct lmb *lmb, phys_size_t size, ulong align, phys_addr_t max_addr)
 388 {
 389         long i, rgn;
 390         phys_addr_t base = 0;
 391         phys_addr_t res_base;
 392
 393         for (i = lmb->memory.cnt - 1; i >= 0; i--) {
 394                 phys_addr_t lmbbase = lmb->memory.region[i].base;
 395                 phys_size_t lmbsize = lmb->memory.region[i].size;
 396
 397                 if (lmbsize < size)
 398                         continue;
 399                 if (max_addr == LMB_ALLOC_ANYWHERE)
 400                         base = lmb_align_down(lmbbase + lmbsize - size, align);
 401                 else if (lmbbase < max_addr) {
 402                         base = lmbbase + lmbsize;
 403                         if (base < lmbbase)
 404                                 base = -1;
 405                         base = min(base, max_addr);
 406                         base = lmb_align_down(base - size, align);
 407                 } else
 408                         continue;
 409
 410                 while (base && lmbbase <= base) {
 411                         rgn = lmb_overlaps_region(&lmb->reserved, base, size);
 412                         if (rgn < 0) {
 413                                 /* This area isn't reserved, take it */
 414                                 if (lmb_add_region(&lmb->reserved, base,
 415                                                    size) < 0)
 416                                         return 0;
 417                                 return base;
 418                         }
 419                         res_base = lmb->reserved.region[rgn].base;
 420                         if (res_base < size)
 421                                 break;
 422                         base = lmb_align_down(res_base - size, align);
 423                 }
 424         }
 425         return 0;
 426 }
 427
 428 /*
 429  * Try to allocate a specific address range: must be in defined memory but not
 430  * reserved
 431  */
 432 phys_addr_t lmb_alloc_addr(struct lmb *lmb, phys_addr_t base, phys_size_t size)
 433 {
 434         long rgn;
 435
 436         /* Check if the requested address is in one of the memory regions */
 437         rgn = lmb_overlaps_region(&lmb->memory, base, size);
 438         if (rgn >= 0) {
 439                 /*
 440                  * Check if the requested end address is in the same memory
 441                  * region we found.
 442                  */
 443                 if (lmb_addrs_overlap(lmb->memory.region[rgn].base,
 444                                       lmb->memory.region[rgn].size,
 445                                       base + size - 1, 1)) {
 446                         /* ok, reserve the memory */
 447                         if (lmb_reserve(lmb, base, size) >= 0)
 448                                 return base;
 449                 }
 450         }
 451         return 0;
 452 }
 453
 454 /* Return number of bytes from a given address that are free */
 455 phys_size_t lmb_get_free_size(struct lmb *lmb, phys_addr_t addr)
 456 {
 457         int i;
 458         long rgn;
 459
 460         /* check if the requested address is in the memory regions */
 461         rgn = lmb_overlaps_region(&lmb->memory, addr, 1);
 462         if (rgn >= 0) {
 463                 for (i = 0; i < lmb->reserved.cnt; i++) {
 464                         if (addr < lmb->reserved.region[i].base) {
 465                                 /* first reserved range > requested address */
 466                                 return lmb->reserved.region[i].base - addr;
 467                         }
 468                         if (lmb->reserved.region[i].base +
 469                             lmb->reserved.region[i].size > addr) {
 470                                 /* requested addr is in this reserved range */
 471                                 return 0;
 472                         }
 473                 }
 474                 /* if we come here: no reserved ranges above requested addr */
 475                 return lmb->memory.region[lmb->memory.cnt - 1].base +
 476                        lmb->memory.region[lmb->memory.cnt - 1].size - addr;
 477         }
 478         return 0;
 479 }
 480
 481 int lmb_is_reserved_flags(struct lmb *lmb, phys_addr_t addr, int flags)
 482 {
 483         int i;
 484
 485         for (i = 0; i < lmb->reserved.cnt; i++) {
 486                 phys_addr_t upper = lmb->reserved.region[i].base +
 487                         lmb->reserved.region[i].size - 1;
 488                 if ((addr >= lmb->reserved.region[i].base) && (addr <= upper))
 489                         return (lmb->reserved.region[i].flags & flags) == flags;
 490         }
 491         return 0;
 492 }
 493
 494 int lmb_is_reserved(struct lmb *lmb, phys_addr_t addr)
 495 {
 496         return lmb_is_reserved_flags(lmb, addr, LMB_NONE);
 497 }
 498
 499 __weak void board_lmb_reserve(struct lmb *lmb)
 500 {
 501         /* please define platform specific board_lmb_reserve() */
 502 }
 503
 504 __weak void arch_lmb_reserve(struct lmb *lmb)
 505 {
 506         /* please define platform specific arch_lmb_reserve() */
 507 }