Merge tag 'iommu-updates-v4.19' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[platform/kernel/linux-starfive.git] / arch / ia64 / mm / discontig.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Copyright (c) 2000, 2003 Silicon Graphics, Inc.  All rights reserved.
4  * Copyright (c) 2001 Intel Corp.
5  * Copyright (c) 2001 Tony Luck <tony.luck@intel.com>
6  * Copyright (c) 2002 NEC Corp.
7  * Copyright (c) 2002 Kimio Suganuma <k-suganuma@da.jp.nec.com>
8  * Copyright (c) 2004 Silicon Graphics, Inc
9  *      Russ Anderson <rja@sgi.com>
10  *      Jesse Barnes <jbarnes@sgi.com>
11  *      Jack Steiner <steiner@sgi.com>
12  */
13
14 /*
15  * Platform initialization for Discontig Memory
16  */
17
18 #include <linux/kernel.h>
19 #include <linux/mm.h>
20 #include <linux/nmi.h>
21 #include <linux/swap.h>
22 #include <linux/bootmem.h>
23 #include <linux/memblock.h>
24 #include <linux/acpi.h>
25 #include <linux/efi.h>
26 #include <linux/nodemask.h>
27 #include <linux/slab.h>
28 #include <asm/pgalloc.h>
29 #include <asm/tlb.h>
30 #include <asm/meminit.h>
31 #include <asm/numa.h>
32 #include <asm/sections.h>
33
34 /*
35  * Track per-node information needed to setup the boot memory allocator, the
36  * per-node areas, and the real VM.
37  */
38 struct early_node_data {
39         struct ia64_node_data *node_data;
40         unsigned long pernode_addr;
41         unsigned long pernode_size;
42         unsigned long min_pfn;
43         unsigned long max_pfn;
44 };
45
46 static struct early_node_data mem_data[MAX_NUMNODES] __initdata;
47 static nodemask_t memory_less_mask __initdata;
48
49 pg_data_t *pgdat_list[MAX_NUMNODES];
50
51 /*
52  * To prevent cache aliasing effects, align per-node structures so that they
53  * start at addresses that are strided by node number.
54  */
55 #define MAX_NODE_ALIGN_OFFSET   (32 * 1024 * 1024)
56 #define NODEDATA_ALIGN(addr, node)                                              \
57         ((((addr) + 1024*1024-1) & ~(1024*1024-1)) +                            \
58              (((node)*PERCPU_PAGE_SIZE) & (MAX_NODE_ALIGN_OFFSET - 1)))
59
60 /**
61  * build_node_maps - callback to setup mem_data structs for each node
62  * @start: physical start of range
63  * @len: length of range
64  * @node: node where this range resides
65  *
66  * Detect extents of each piece of memory that we wish to
67  * treat as a virtually contiguous block (i.e. each node). Each such block
68  * must start on an %IA64_GRANULE_SIZE boundary, so we round the address down
69  * if necessary.  Any non-existent pages will simply be part of the virtual
70  * memmap.
71  */
72 static int __init build_node_maps(unsigned long start, unsigned long len,
73                                   int node)
74 {
75         unsigned long spfn, epfn, end = start + len;
76
77         epfn = GRANULEROUNDUP(end) >> PAGE_SHIFT;
78         spfn = GRANULEROUNDDOWN(start) >> PAGE_SHIFT;
79
80         if (!mem_data[node].min_pfn) {
81                 mem_data[node].min_pfn = spfn;
82                 mem_data[node].max_pfn = epfn;
83         } else {
84                 mem_data[node].min_pfn = min(spfn, mem_data[node].min_pfn);
85                 mem_data[node].max_pfn = max(epfn, mem_data[node].max_pfn);
86         }
87
88         return 0;
89 }
90
91 /**
92  * early_nr_cpus_node - return number of cpus on a given node
93  * @node: node to check
94  *
95  * Count the number of cpus on @node.  We can't use nr_cpus_node() yet because
96  * acpi_boot_init() (which builds the node_to_cpu_mask array) hasn't been
97  * called yet.  Note that node 0 will also count all non-existent cpus.
98  */
99 static int __meminit early_nr_cpus_node(int node)
100 {
101         int cpu, n = 0;
102
103         for_each_possible_early_cpu(cpu)
104                 if (node == node_cpuid[cpu].nid)
105                         n++;
106
107         return n;
108 }
109
110 /**
111  * compute_pernodesize - compute size of pernode data
112  * @node: the node id.
113  */
114 static unsigned long __meminit compute_pernodesize(int node)
115 {
116         unsigned long pernodesize = 0, cpus;
117
118         cpus = early_nr_cpus_node(node);
119         pernodesize += PERCPU_PAGE_SIZE * cpus;
120         pernodesize += node * L1_CACHE_BYTES;
121         pernodesize += L1_CACHE_ALIGN(sizeof(pg_data_t));
122         pernodesize += L1_CACHE_ALIGN(sizeof(struct ia64_node_data));
123         pernodesize += L1_CACHE_ALIGN(sizeof(pg_data_t));
124         pernodesize = PAGE_ALIGN(pernodesize);
125         return pernodesize;
126 }
127
128 /**
129  * per_cpu_node_setup - setup per-cpu areas on each node
130  * @cpu_data: per-cpu area on this node
131  * @node: node to setup
132  *
133  * Copy the static per-cpu data into the region we just set aside and then
134  * setup __per_cpu_offset for each CPU on this node.  Return a pointer to
135  * the end of the area.
136  */
137 static void *per_cpu_node_setup(void *cpu_data, int node)
138 {
139 #ifdef CONFIG_SMP
140         int cpu;
141
142         for_each_possible_early_cpu(cpu) {
143                 void *src = cpu == 0 ? __cpu0_per_cpu : __phys_per_cpu_start;
144
145                 if (node != node_cpuid[cpu].nid)
146                         continue;
147
148                 memcpy(__va(cpu_data), src, __per_cpu_end - __per_cpu_start);
149                 __per_cpu_offset[cpu] = (char *)__va(cpu_data) -
150                         __per_cpu_start;
151
152                 /*
153                  * percpu area for cpu0 is moved from the __init area
154                  * which is setup by head.S and used till this point.
155                  * Update ar.k3.  This move is ensures that percpu
156                  * area for cpu0 is on the correct node and its
157                  * virtual address isn't insanely far from other
158                  * percpu areas which is important for congruent
159                  * percpu allocator.
160                  */
161                 if (cpu == 0)
162                         ia64_set_kr(IA64_KR_PER_CPU_DATA,
163                                     (unsigned long)cpu_data -
164                                     (unsigned long)__per_cpu_start);
165
166                 cpu_data += PERCPU_PAGE_SIZE;
167         }
168 #endif
169         return cpu_data;
170 }
171
172 #ifdef CONFIG_SMP
173 /**
174  * setup_per_cpu_areas - setup percpu areas
175  *
176  * Arch code has already allocated and initialized percpu areas.  All
177  * this function has to do is to teach the determined layout to the
178  * dynamic percpu allocator, which happens to be more complex than
179  * creating whole new ones using helpers.
180  */
181 void __init setup_per_cpu_areas(void)
182 {
183         struct pcpu_alloc_info *ai;
184         struct pcpu_group_info *uninitialized_var(gi);
185         unsigned int *cpu_map;
186         void *base;
187         unsigned long base_offset;
188         unsigned int cpu;
189         ssize_t static_size, reserved_size, dyn_size;
190         int node, prev_node, unit, nr_units, rc;
191
192         ai = pcpu_alloc_alloc_info(MAX_NUMNODES, nr_cpu_ids);
193         if (!ai)
194                 panic("failed to allocate pcpu_alloc_info");
195         cpu_map = ai->groups[0].cpu_map;
196
197         /* determine base */
198         base = (void *)ULONG_MAX;
199         for_each_possible_cpu(cpu)
200                 base = min(base,
201                            (void *)(__per_cpu_offset[cpu] + __per_cpu_start));
202         base_offset = (void *)__per_cpu_start - base;
203
204         /* build cpu_map, units are grouped by node */
205         unit = 0;
206         for_each_node(node)
207                 for_each_possible_cpu(cpu)
208                         if (node == node_cpuid[cpu].nid)
209                                 cpu_map[unit++] = cpu;
210         nr_units = unit;
211
212         /* set basic parameters */
213         static_size = __per_cpu_end - __per_cpu_start;
214         reserved_size = PERCPU_MODULE_RESERVE;
215         dyn_size = PERCPU_PAGE_SIZE - static_size - reserved_size;
216         if (dyn_size < 0)
217                 panic("percpu area overflow static=%zd reserved=%zd\n",
218                       static_size, reserved_size);
219
220         ai->static_size         = static_size;
221         ai->reserved_size       = reserved_size;
222         ai->dyn_size            = dyn_size;
223         ai->unit_size           = PERCPU_PAGE_SIZE;
224         ai->atom_size           = PAGE_SIZE;
225         ai->alloc_size          = PERCPU_PAGE_SIZE;
226
227         /*
228          * CPUs are put into groups according to node.  Walk cpu_map
229          * and create new groups at node boundaries.
230          */
231         prev_node = -1;
232         ai->nr_groups = 0;
233         for (unit = 0; unit < nr_units; unit++) {
234                 cpu = cpu_map[unit];
235                 node = node_cpuid[cpu].nid;
236
237                 if (node == prev_node) {
238                         gi->nr_units++;
239                         continue;
240                 }
241                 prev_node = node;
242
243                 gi = &ai->groups[ai->nr_groups++];
244                 gi->nr_units            = 1;
245                 gi->base_offset         = __per_cpu_offset[cpu] + base_offset;
246                 gi->cpu_map             = &cpu_map[unit];
247         }
248
249         rc = pcpu_setup_first_chunk(ai, base);
250         if (rc)
251                 panic("failed to setup percpu area (err=%d)", rc);
252
253         pcpu_free_alloc_info(ai);
254 }
255 #endif
256
257 /**
258  * fill_pernode - initialize pernode data.
259  * @node: the node id.
260  * @pernode: physical address of pernode data
261  * @pernodesize: size of the pernode data
262  */
263 static void __init fill_pernode(int node, unsigned long pernode,
264         unsigned long pernodesize)
265 {
266         void *cpu_data;
267         int cpus = early_nr_cpus_node(node);
268
269         mem_data[node].pernode_addr = pernode;
270         mem_data[node].pernode_size = pernodesize;
271         memset(__va(pernode), 0, pernodesize);
272
273         cpu_data = (void *)pernode;
274         pernode += PERCPU_PAGE_SIZE * cpus;
275         pernode += node * L1_CACHE_BYTES;
276
277         pgdat_list[node] = __va(pernode);
278         pernode += L1_CACHE_ALIGN(sizeof(pg_data_t));
279
280         mem_data[node].node_data = __va(pernode);
281         pernode += L1_CACHE_ALIGN(sizeof(struct ia64_node_data));
282         pernode += L1_CACHE_ALIGN(sizeof(pg_data_t));
283
284         cpu_data = per_cpu_node_setup(cpu_data, node);
285
286         return;
287 }
288
289 /**
290  * find_pernode_space - allocate memory for memory map and per-node structures
291  * @start: physical start of range
292  * @len: length of range
293  * @node: node where this range resides
294  *
295  * This routine reserves space for the per-cpu data struct, the list of
296  * pg_data_ts and the per-node data struct.  Each node will have something like
297  * the following in the first chunk of addr. space large enough to hold it.
298  *
299  *    ________________________
300  *   |                        |
301  *   |~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~| <-- NODEDATA_ALIGN(start, node) for the first
302  *   |    PERCPU_PAGE_SIZE *  |     start and length big enough
303  *   |    cpus_on_this_node   | Node 0 will also have entries for all non-existent cpus.
304  *   |------------------------|
305  *   |   local pg_data_t *    |
306  *   |------------------------|
307  *   |  local ia64_node_data  |
308  *   |------------------------|
309  *   |          ???           |
310  *   |________________________|
311  *
312  * Once this space has been set aside, the bootmem maps are initialized.  We
313  * could probably move the allocation of the per-cpu and ia64_node_data space
314  * outside of this function and use alloc_bootmem_node(), but doing it here
315  * is straightforward and we get the alignments we want so...
316  */
317 static int __init find_pernode_space(unsigned long start, unsigned long len,
318                                      int node)
319 {
320         unsigned long spfn, epfn;
321         unsigned long pernodesize = 0, pernode;
322
323         spfn = start >> PAGE_SHIFT;
324         epfn = (start + len) >> PAGE_SHIFT;
325
326         /*
327          * Make sure this memory falls within this node's usable memory
328          * since we may have thrown some away in build_maps().
329          */
330         if (spfn < mem_data[node].min_pfn || epfn > mem_data[node].max_pfn)
331                 return 0;
332
333         /* Don't setup this node's local space twice... */
334         if (mem_data[node].pernode_addr)
335                 return 0;
336
337         /*
338          * Calculate total size needed, incl. what's necessary
339          * for good alignment and alias prevention.
340          */
341         pernodesize = compute_pernodesize(node);
342         pernode = NODEDATA_ALIGN(start, node);
343
344         /* Is this range big enough for what we want to store here? */
345         if (start + len > (pernode + pernodesize))
346                 fill_pernode(node, pernode, pernodesize);
347
348         return 0;
349 }
350
351 /**
352  * reserve_pernode_space - reserve memory for per-node space
353  *
354  * Reserve the space used by the bootmem maps & per-node space in the boot
355  * allocator so that when we actually create the real mem maps we don't
356  * use their memory.
357  */
358 static void __init reserve_pernode_space(void)
359 {
360         unsigned long base, size;
361         int node;
362
363         for_each_online_node(node) {
364                 if (node_isset(node, memory_less_mask))
365                         continue;
366
367                 /* Now the per-node space */
368                 size = mem_data[node].pernode_size;
369                 base = __pa(mem_data[node].pernode_addr);
370                 memblock_reserve(base, size);
371         }
372 }
373
374 static void __meminit scatter_node_data(void)
375 {
376         pg_data_t **dst;
377         int node;
378
379         /*
380          * for_each_online_node() can't be used at here.
381          * node_online_map is not set for hot-added nodes at this time,
382          * because we are halfway through initialization of the new node's
383          * structures.  If for_each_online_node() is used, a new node's
384          * pg_data_ptrs will be not initialized. Instead of using it,
385          * pgdat_list[] is checked.
386          */
387         for_each_node(node) {
388                 if (pgdat_list[node]) {
389                         dst = LOCAL_DATA_ADDR(pgdat_list[node])->pg_data_ptrs;
390                         memcpy(dst, pgdat_list, sizeof(pgdat_list));
391                 }
392         }
393 }
394
395 /**
396  * initialize_pernode_data - fixup per-cpu & per-node pointers
397  *
398  * Each node's per-node area has a copy of the global pg_data_t list, so
399  * we copy that to each node here, as well as setting the per-cpu pointer
400  * to the local node data structure.  The active_cpus field of the per-node
401  * structure gets setup by the platform_cpu_init() function later.
402  */
403 static void __init initialize_pernode_data(void)
404 {
405         int cpu, node;
406
407         scatter_node_data();
408
409 #ifdef CONFIG_SMP
410         /* Set the node_data pointer for each per-cpu struct */
411         for_each_possible_early_cpu(cpu) {
412                 node = node_cpuid[cpu].nid;
413                 per_cpu(ia64_cpu_info, cpu).node_data =
414                         mem_data[node].node_data;
415         }
416 #else
417         {
418                 struct cpuinfo_ia64 *cpu0_cpu_info;
419                 cpu = 0;
420                 node = node_cpuid[cpu].nid;
421                 cpu0_cpu_info = (struct cpuinfo_ia64 *)(__phys_per_cpu_start +
422                         ((char *)&ia64_cpu_info - __per_cpu_start));
423                 cpu0_cpu_info->node_data = mem_data[node].node_data;
424         }
425 #endif /* CONFIG_SMP */
426 }
427
428 /**
429  * memory_less_node_alloc - * attempt to allocate memory on the best NUMA slit
430  *      node but fall back to any other node when __alloc_bootmem_node fails
431  *      for best.
432  * @nid: node id
433  * @pernodesize: size of this node's pernode data
434  */
435 static void __init *memory_less_node_alloc(int nid, unsigned long pernodesize)
436 {
437         void *ptr = NULL;
438         u8 best = 0xff;
439         int bestnode = -1, node, anynode = 0;
440
441         for_each_online_node(node) {
442                 if (node_isset(node, memory_less_mask))
443                         continue;
444                 else if (node_distance(nid, node) < best) {
445                         best = node_distance(nid, node);
446                         bestnode = node;
447                 }
448                 anynode = node;
449         }
450
451         if (bestnode == -1)
452                 bestnode = anynode;
453
454         ptr = __alloc_bootmem_node(pgdat_list[bestnode], pernodesize,
455                 PERCPU_PAGE_SIZE, __pa(MAX_DMA_ADDRESS));
456
457         return ptr;
458 }
459
460 /**
461  * memory_less_nodes - allocate and initialize CPU only nodes pernode
462  *      information.
463  */
464 static void __init memory_less_nodes(void)
465 {
466         unsigned long pernodesize;
467         void *pernode;
468         int node;
469
470         for_each_node_mask(node, memory_less_mask) {
471                 pernodesize = compute_pernodesize(node);
472                 pernode = memory_less_node_alloc(node, pernodesize);
473                 fill_pernode(node, __pa(pernode), pernodesize);
474         }
475
476         return;
477 }
478
479 /**
480  * find_memory - walk the EFI memory map and setup the bootmem allocator
481  *
482  * Called early in boot to setup the bootmem allocator, and to
483  * allocate the per-cpu and per-node structures.
484  */
485 void __init find_memory(void)
486 {
487         int node;
488
489         reserve_memory();
490         efi_memmap_walk(filter_memory, register_active_ranges);
491
492         if (num_online_nodes() == 0) {
493                 printk(KERN_ERR "node info missing!\n");
494                 node_set_online(0);
495         }
496
497         nodes_or(memory_less_mask, memory_less_mask, node_online_map);
498         min_low_pfn = -1;
499         max_low_pfn = 0;
500
501         /* These actually end up getting called by call_pernode_memory() */
502         efi_memmap_walk(filter_rsvd_memory, build_node_maps);
503         efi_memmap_walk(filter_rsvd_memory, find_pernode_space);
504         efi_memmap_walk(find_max_min_low_pfn, NULL);
505
506         for_each_online_node(node)
507                 if (mem_data[node].min_pfn)
508                         node_clear(node, memory_less_mask);
509
510         reserve_pernode_space();
511         memory_less_nodes();
512         initialize_pernode_data();
513
514         max_pfn = max_low_pfn;
515
516         find_initrd();
517 }
518
519 #ifdef CONFIG_SMP
520 /**
521  * per_cpu_init - setup per-cpu variables
522  *
523  * find_pernode_space() does most of this already, we just need to set
524  * local_per_cpu_offset
525  */
526 void *per_cpu_init(void)
527 {
528         int cpu;
529         static int first_time = 1;
530
531         if (first_time) {
532                 first_time = 0;
533                 for_each_possible_early_cpu(cpu)
534                         per_cpu(local_per_cpu_offset, cpu) = __per_cpu_offset[cpu];
535         }
536
537         return __per_cpu_start + __per_cpu_offset[smp_processor_id()];
538 }
539 #endif /* CONFIG_SMP */
540
541 /**
542  * call_pernode_memory - use SRAT to call callback functions with node info
543  * @start: physical start of range
544  * @len: length of range
545  * @arg: function to call for each range
546  *
547  * efi_memmap_walk() knows nothing about layout of memory across nodes. Find
548  * out to which node a block of memory belongs.  Ignore memory that we cannot
549  * identify, and split blocks that run across multiple nodes.
550  *
551  * Take this opportunity to round the start address up and the end address
552  * down to page boundaries.
553  */
554 void call_pernode_memory(unsigned long start, unsigned long len, void *arg)
555 {
556         unsigned long rs, re, end = start + len;
557         void (*func)(unsigned long, unsigned long, int);
558         int i;
559
560         start = PAGE_ALIGN(start);
561         end &= PAGE_MASK;
562         if (start >= end)
563                 return;
564
565         func = arg;
566
567         if (!num_node_memblks) {
568                 /* No SRAT table, so assume one node (node 0) */
569                 if (start < end)
570                         (*func)(start, end - start, 0);
571                 return;
572         }
573
574         for (i = 0; i < num_node_memblks; i++) {
575                 rs = max(start, node_memblk[i].start_paddr);
576                 re = min(end, node_memblk[i].start_paddr +
577                          node_memblk[i].size);
578
579                 if (rs < re)
580                         (*func)(rs, re - rs, node_memblk[i].nid);
581
582                 if (re == end)
583                         break;
584         }
585 }
586
587 /**
588  * paging_init - setup page tables
589  *
590  * paging_init() sets up the page tables for each node of the system and frees
591  * the bootmem allocator memory for general use.
592  */
593 void __init paging_init(void)
594 {
595         unsigned long max_dma;
596         unsigned long pfn_offset = 0;
597         unsigned long max_pfn = 0;
598         int node;
599         unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES];
600
601         max_dma = virt_to_phys((void *) MAX_DMA_ADDRESS) >> PAGE_SHIFT;
602
603         sparse_memory_present_with_active_regions(MAX_NUMNODES);
604         sparse_init();
605
606 #ifdef CONFIG_VIRTUAL_MEM_MAP
607         VMALLOC_END -= PAGE_ALIGN(ALIGN(max_low_pfn, MAX_ORDER_NR_PAGES) *
608                 sizeof(struct page));
609         vmem_map = (struct page *) VMALLOC_END;
610         efi_memmap_walk(create_mem_map_page_table, NULL);
611         printk("Virtual mem_map starts at 0x%p\n", vmem_map);
612 #endif
613
614         for_each_online_node(node) {
615                 pfn_offset = mem_data[node].min_pfn;
616
617 #ifdef CONFIG_VIRTUAL_MEM_MAP
618                 NODE_DATA(node)->node_mem_map = vmem_map + pfn_offset;
619 #endif
620                 if (mem_data[node].max_pfn > max_pfn)
621                         max_pfn = mem_data[node].max_pfn;
622         }
623
624         memset(max_zone_pfns, 0, sizeof(max_zone_pfns));
625 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
626         max_zone_pfns[ZONE_DMA32] = max_dma;
627 #endif
628         max_zone_pfns[ZONE_NORMAL] = max_pfn;
629         free_area_init_nodes(max_zone_pfns);
630
631         zero_page_memmap_ptr = virt_to_page(ia64_imva(empty_zero_page));
632 }
633
634 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
635 pg_data_t *arch_alloc_nodedata(int nid)
636 {
637         unsigned long size = compute_pernodesize(nid);
638
639         return kzalloc(size, GFP_KERNEL);
640 }
641
642 void arch_free_nodedata(pg_data_t *pgdat)
643 {
644         kfree(pgdat);
645 }
646
647 void arch_refresh_nodedata(int update_node, pg_data_t *update_pgdat)
648 {
649         pgdat_list[update_node] = update_pgdat;
650         scatter_node_data();
651 }
652 #endif
653
654 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
655 int __meminit vmemmap_populate(unsigned long start, unsigned long end, int node,
656                 struct vmem_altmap *altmap)
657 {
658         return vmemmap_populate_basepages(start, end, node);
659 }
660
661 void vmemmap_free(unsigned long start, unsigned long end,
662                 struct vmem_altmap *altmap)
663 {
664 }
665 #endif