arch/x86/mm/numa_32.c

   1 /*
   2  * Written by: Patricia Gaughen <gone@us.ibm.com>, IBM Corporation
   3  * August 2002: added remote node KVA remap - Martin J. Bligh
   4  *
   5  * Copyright (C) 2002, IBM Corp.
   6  *
   7  * All rights reserved.
   8  *
   9  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  10  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
  11  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  12  * (at your option) any later version.
  13  *
  14  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
  15  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  16  * MERCHANTABILITY OR FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE, GOOD TITLE or
  17  * NON INFRINGEMENT.  See the GNU General Public License for more
  18  * details.
  19  *
  20  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  21  * along with this program; if not, write to the Free Software
  22  * Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
  23  */
  24
  25 #include <linux/mm.h>
  26 #include <linux/bootmem.h>
  27 #include <linux/memblock.h>
  28 #include <linux/mmzone.h>
  29 #include <linux/highmem.h>
  30 #include <linux/initrd.h>
  31 #include <linux/nodemask.h>
  32 #include <linux/module.h>
  33 #include <linux/kexec.h>
  34 #include <linux/pfn.h>
  35 #include <linux/swap.h>
  36 #include <linux/acpi.h>
  37
  38 #include <asm/e820.h>
  39 #include <asm/setup.h>
  40 #include <asm/mmzone.h>
  41 #include <asm/bios_ebda.h>
  42 #include <asm/proto.h>
  43
  44 struct pglist_data *node_data[MAX_NUMNODES] __read_mostly;
  45 EXPORT_SYMBOL(node_data);
  46
  47 /*
  48  * numa interface - we expect the numa architecture specific code to have
  49  *                  populated the following initialisation.
  50  *
  51  * 1) node_online_map  - the map of all nodes configured (online) in the system
  52  * 2) node_start_pfn   - the starting page frame number for a node
  53  * 3) node_end_pfn     - the ending page fram number for a node
  54  */
  55 unsigned long node_start_pfn[MAX_NUMNODES] __read_mostly;
  56 unsigned long node_end_pfn[MAX_NUMNODES] __read_mostly;
  57
  58
  59 #ifdef CONFIG_DISCONTIGMEM
  60 /*
  61  * 4) physnode_map     - the mapping between a pfn and owning node
  62  * physnode_map keeps track of the physical memory layout of a generic
  63  * numa node on a 64Mb break (each element of the array will
  64  * represent 64Mb of memory and will be marked by the node id.  so,
  65  * if the first gig is on node 0, and the second gig is on node 1
  66  * physnode_map will contain:
  67  *
  68  *     physnode_map[0-15] = 0;
  69  *     physnode_map[16-31] = 1;
  70  *     physnode_map[32- ] = -1;
  71  */
  72 s8 physnode_map[MAX_ELEMENTS] __read_mostly = { [0 ... (MAX_ELEMENTS - 1)] = -1};
  73 EXPORT_SYMBOL(physnode_map);
  74
  75 void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end)
  76 {
  77         unsigned long pfn;
  78
  79         printk(KERN_INFO "Node: %d, start_pfn: %lx, end_pfn: %lx\n",
  80                         nid, start, end);
  81         printk(KERN_DEBUG "  Setting physnode_map array to node %d for pfns:\n", nid);
  82         printk(KERN_DEBUG "  ");
  83         for (pfn = start; pfn < end; pfn += PAGES_PER_ELEMENT) {
  84                 physnode_map[pfn / PAGES_PER_ELEMENT] = nid;
  85                 printk(KERN_CONT "%lx ", pfn);
  86         }
  87         printk(KERN_CONT "\n");
  88 }
  89
  90 unsigned long node_memmap_size_bytes(int nid, unsigned long start_pfn,
  91                                               unsigned long end_pfn)
  92 {
  93         unsigned long nr_pages = end_pfn - start_pfn;
  94
  95         if (!nr_pages)
  96                 return 0;
  97
  98         return (nr_pages + 1) * sizeof(struct page);
  99 }
 100 #endif
 101
 102 extern unsigned long find_max_low_pfn(void);
 103 extern unsigned long highend_pfn, highstart_pfn;
 104
 105 #define LARGE_PAGE_BYTES (PTRS_PER_PTE * PAGE_SIZE)
 106
 107 static void *node_remap_start_vaddr[MAX_NUMNODES];
 108 void set_pmd_pfn(unsigned long vaddr, unsigned long pfn, pgprot_t flags);
 109
 110 /*
 111  * FLAT - support for basic PC memory model with discontig enabled, essentially
 112  *        a single node with all available processors in it with a flat
 113  *        memory map.
 114  */
 115 static int __init get_memcfg_numa_flat(void)
 116 {
 117         printk(KERN_DEBUG "NUMA - single node, flat memory mode\n");
 118
 119         node_start_pfn[0] = 0;
 120         node_end_pfn[0] = max_pfn;
 121         memblock_x86_register_active_regions(0, 0, max_pfn);
 122
 123         /* Indicate there is one node available. */
 124         nodes_clear(node_online_map);
 125         node_set_online(0);
 126         return 1;
 127 }
 128
 129 /*
 130  * Find the highest page frame number we have available for the node
 131  */
 132 static void __init propagate_e820_map_node(int nid)
 133 {
 134         if (node_end_pfn[nid] > max_pfn)
 135                 node_end_pfn[nid] = max_pfn;
 136         /*
 137          * if a user has given mem=XXXX, then we need to make sure
 138          * that the node _starts_ before that, too, not just ends
 139          */
 140         if (node_start_pfn[nid] > max_pfn)
 141                 node_start_pfn[nid] = max_pfn;
 142         BUG_ON(node_start_pfn[nid] > node_end_pfn[nid]);
 143 }
 144
 145 /*
 146  * Allocate memory for the pg_data_t for this node via a crude pre-bootmem
 147  * method.  For node zero take this from the bottom of memory, for
 148  * subsequent nodes place them at node_remap_start_vaddr which contains
 149  * node local data in physically node local memory.  See setup_memory()
 150  * for details.
 151  */
 152 static void __init allocate_pgdat(int nid)
 153 {
 154         char buf[16];
 155
 156         NODE_DATA(nid) = alloc_remap(nid, ALIGN(sizeof(pg_data_t), PAGE_SIZE));
 157         if (!NODE_DATA(nid)) {
 158                 unsigned long pgdat_phys;
 159                 pgdat_phys = memblock_find_in_range(min_low_pfn<<PAGE_SHIFT,
 160                                  max_pfn_mapped<<PAGE_SHIFT,
 161                                  sizeof(pg_data_t),
 162                                  PAGE_SIZE);
 163                 NODE_DATA(nid) = (pg_data_t *)(pfn_to_kaddr(pgdat_phys>>PAGE_SHIFT));
 164                 memset(buf, 0, sizeof(buf));
 165                 sprintf(buf, "NODE_DATA %d",  nid);
 166                 memblock_x86_reserve_range(pgdat_phys, pgdat_phys + sizeof(pg_data_t), buf);
 167         }
 168         printk(KERN_DEBUG "allocate_pgdat: node %d NODE_DATA %08lx\n",
 169                 nid, (unsigned long)NODE_DATA(nid));
 170 }
 171
 172 /*
 173  * Remap memory allocator
 174  */
 175 static unsigned long node_remap_start_pfn[MAX_NUMNODES];
 176 static void *node_remap_end_vaddr[MAX_NUMNODES];
 177 static void *node_remap_alloc_vaddr[MAX_NUMNODES];
 178
 179 /**
 180  * alloc_remap - Allocate remapped memory
 181  * @nid: NUMA node to allocate memory from
 182  * @size: The size of allocation
 183  *
 184  * Allocate @size bytes from the remap area of NUMA node @nid.  The
 185  * size of the remap area is predetermined by init_alloc_remap() and
 186  * only the callers considered there should call this function.  For
 187  * more info, please read the comment on top of init_alloc_remap().
 188  *
 189  * The caller must be ready to handle allocation failure from this
 190  * function and fall back to regular memory allocator in such cases.
 191  *
 192  * CONTEXT:
 193  * Single CPU early boot context.
 194  *
 195  * RETURNS:
 196  * Pointer to the allocated memory on success, %NULL on failure.
 197  */
 198 void *alloc_remap(int nid, unsigned long size)
 199 {
 200         void *allocation = node_remap_alloc_vaddr[nid];
 201
 202         size = ALIGN(size, L1_CACHE_BYTES);
 203
 204         if (!allocation || (allocation + size) > node_remap_end_vaddr[nid])
 205                 return NULL;
 206
 207         node_remap_alloc_vaddr[nid] += size;
 208         memset(allocation, 0, size);
 209
 210         return allocation;
 211 }
 212
 213 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
 214 /**
 215  * resume_map_numa_kva - add KVA mapping to the temporary page tables created
 216  *                       during resume from hibernation
 217  * @pgd_base - temporary resume page directory
 218  */
 219 void resume_map_numa_kva(pgd_t *pgd_base)
 220 {
 221         int node;
 222
 223         for_each_online_node(node) {
 224                 unsigned long start_va, start_pfn, nr_pages, pfn;
 225
 226                 start_va = (unsigned long)node_remap_start_vaddr[node];
 227                 start_pfn = node_remap_start_pfn[node];
 228                 nr_pages = (node_remap_end_vaddr[node] -
 229                             node_remap_start_vaddr[node]) >> PAGE_SHIFT;
 230
 231                 printk(KERN_DEBUG "%s: node %d\n", __func__, node);
 232
 233                 for (pfn = 0; pfn < nr_pages; pfn += PTRS_PER_PTE) {
 234                         unsigned long vaddr = start_va + (pfn << PAGE_SHIFT);
 235                         pgd_t *pgd = pgd_base + pgd_index(vaddr);
 236                         pud_t *pud = pud_offset(pgd, vaddr);
 237                         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, vaddr);
 238
 239                         set_pmd(pmd, pfn_pmd(start_pfn + pfn,
 240                                                 PAGE_KERNEL_LARGE_EXEC));
 241
 242                         printk(KERN_DEBUG "%s: %08lx -> pfn %08lx\n",
 243                                 __func__, vaddr, start_pfn + pfn);
 244                 }
 245         }
 246 }
 247 #endif
 248
 249 /**
 250  * init_alloc_remap - Initialize remap allocator for a NUMA node
 251  * @nid: NUMA node to initizlie remap allocator for
 252  *
 253  * NUMA nodes may end up without any lowmem.  As allocating pgdat and
 254  * memmap on a different node with lowmem is inefficient, a special
 255  * remap allocator is implemented which can be used by alloc_remap().
 256  *
 257  * For each node, the amount of memory which will be necessary for
 258  * pgdat and memmap is calculated and two memory areas of the size are
 259  * allocated - one in the node and the other in lowmem; then, the area
 260  * in the node is remapped to the lowmem area.
 261  *
 262  * As pgdat and memmap must be allocated in lowmem anyway, this
 263  * doesn't waste lowmem address space; however, the actual lowmem
 264  * which gets remapped over is wasted.  The amount shouldn't be
 265  * problematic on machines this feature will be used.
 266  *
 267  * Initialization failure isn't fatal.  alloc_remap() is used
 268  * opportunistically and the callers will fall back to other memory
 269  * allocation mechanisms on failure.
 270  */
 271 static __init void init_alloc_remap(int nid)
 272 {
 273         unsigned long size, pfn;
 274         u64 node_pa, remap_pa;
 275         void *remap_va;
 276
 277         /*
 278          * The acpi/srat node info can show hot-add memroy zones where
 279          * memory could be added but not currently present.
 280          */
 281         printk(KERN_DEBUG "node %d pfn: [%lx - %lx]\n",
 282                nid, node_start_pfn[nid], node_end_pfn[nid]);
 283         if (node_start_pfn[nid] > max_pfn)
 284                 return;
 285         if (!node_end_pfn[nid])
 286                 return;
 287         if (node_end_pfn[nid] > max_pfn)
 288                 node_end_pfn[nid] = max_pfn;
 289
 290         /* calculate the necessary space aligned to large page size */
 291         size = node_memmap_size_bytes(nid, node_start_pfn[nid],
 292                                       min(node_end_pfn[nid], max_pfn));
 293         size += ALIGN(sizeof(pg_data_t), PAGE_SIZE);
 294         size = ALIGN(size, LARGE_PAGE_BYTES);
 295
 296         /* allocate node memory and the lowmem remap area */
 297         node_pa = memblock_find_in_range(node_start_pfn[nid] << PAGE_SHIFT,
 298                                          (u64)node_end_pfn[nid] << PAGE_SHIFT,
 299                                          size, LARGE_PAGE_BYTES);
 300         if (node_pa == MEMBLOCK_ERROR) {
 301                 pr_warning("remap_alloc: failed to allocate %lu bytes for node %d\n",
 302                            size, nid);
 303                 return;
 304         }
 305         memblock_x86_reserve_range(node_pa, node_pa + size, "KVA RAM");
 306
 307         remap_pa = memblock_find_in_range(min_low_pfn << PAGE_SHIFT,
 308                                           max_low_pfn << PAGE_SHIFT,
 309                                           size, LARGE_PAGE_BYTES);
 310         if (remap_pa == MEMBLOCK_ERROR) {
 311                 pr_warning("remap_alloc: failed to allocate %lu bytes remap area for node %d\n",
 312                            size, nid);
 313                 memblock_x86_free_range(node_pa, node_pa + size);
 314                 return;
 315         }
 316         memblock_x86_reserve_range(remap_pa, remap_pa + size, "KVA PG");
 317         remap_va = phys_to_virt(remap_pa);
 318
 319         /* perform actual remap */
 320         for (pfn = 0; pfn < size >> PAGE_SHIFT; pfn += PTRS_PER_PTE)
 321                 set_pmd_pfn((unsigned long)remap_va + (pfn << PAGE_SHIFT),
 322                             (node_pa >> PAGE_SHIFT) + pfn,
 323                             PAGE_KERNEL_LARGE);
 324
 325         /* initialize remap allocator parameters */
 326         node_remap_start_pfn[nid] = node_pa >> PAGE_SHIFT;
 327         node_remap_start_vaddr[nid] = remap_va;
 328         node_remap_end_vaddr[nid] = remap_va + size;
 329         node_remap_alloc_vaddr[nid] = remap_va;
 330
 331         printk(KERN_DEBUG "remap_alloc: node %d [%08llx-%08llx) -> [%p-%p)\n",
 332                nid, node_pa, node_pa + size, remap_va, remap_va + size);
 333 }
 334
 335 static int get_memcfg_numaq(void)
 336 {
 337 #ifdef CONFIG_X86_NUMAQ
 338         int nid;
 339
 340         if (numa_off)
 341                 return 0;
 342
 343         if (numaq_numa_init() < 0) {
 344                 nodes_clear(numa_nodes_parsed);
 345                 remove_all_active_ranges();
 346                 return 0;
 347         }
 348
 349         for_each_node_mask(nid, numa_nodes_parsed)
 350                 node_set_online(nid);
 351         sort_node_map();
 352         return 1;
 353 #else
 354         return 0;
 355 #endif
 356 }
 357
 358 static int get_memcfg_from_srat(void)
 359 {
 360 #ifdef CONFIG_ACPI_NUMA
 361         int nid;
 362
 363         if (numa_off)
 364                 return 0;
 365
 366         if (x86_acpi_numa_init() < 0) {
 367                 nodes_clear(numa_nodes_parsed);
 368                 remove_all_active_ranges();
 369                 return 0;
 370         }
 371
 372         for_each_node_mask(nid, numa_nodes_parsed)
 373                 node_set_online(nid);
 374         sort_node_map();
 375         return 1;
 376 #else
 377         return 0;
 378 #endif
 379 }
 380
 381 static void get_memcfg_numa(void)
 382 {
 383         if (get_memcfg_numaq())
 384                 return;
 385         if (get_memcfg_from_srat())
 386                 return;
 387         get_memcfg_numa_flat();
 388 }
 389
 390 void __init initmem_init(void)
 391 {
 392         int nid;
 393
 394         get_memcfg_numa();
 395         numa_init_array();
 396
 397         for_each_online_node(nid)
 398                 init_alloc_remap(nid);
 399
 400 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 401         highstart_pfn = highend_pfn = max_pfn;
 402         if (max_pfn > max_low_pfn)
 403                 highstart_pfn = max_low_pfn;
 404         printk(KERN_NOTICE "%ldMB HIGHMEM available.\n",
 405                pages_to_mb(highend_pfn - highstart_pfn));
 406         num_physpages = highend_pfn;
 407         high_memory = (void *) __va(highstart_pfn * PAGE_SIZE - 1) + 1;
 408 #else
 409         num_physpages = max_low_pfn;
 410         high_memory = (void *) __va(max_low_pfn * PAGE_SIZE - 1) + 1;
 411 #endif
 412         printk(KERN_NOTICE "%ldMB LOWMEM available.\n",
 413                         pages_to_mb(max_low_pfn));
 414         printk(KERN_DEBUG "max_low_pfn = %lx, highstart_pfn = %lx\n",
 415                         max_low_pfn, highstart_pfn);
 416
 417         printk(KERN_DEBUG "Low memory ends at vaddr %08lx\n",
 418                         (ulong) pfn_to_kaddr(max_low_pfn));
 419         for_each_online_node(nid)
 420                 allocate_pgdat(nid);
 421
 422         printk(KERN_DEBUG "High memory starts at vaddr %08lx\n",
 423                         (ulong) pfn_to_kaddr(highstart_pfn));
 424         for_each_online_node(nid)
 425                 propagate_e820_map_node(nid);
 426
 427         for_each_online_node(nid) {
 428                 memset(NODE_DATA(nid), 0, sizeof(struct pglist_data));
 429                 NODE_DATA(nid)->node_id = nid;
 430         }
 431
 432         setup_bootmem_allocator();
 433 }
 434
 435 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
 436 static int paddr_to_nid(u64 addr)
 437 {
 438         int nid;
 439         unsigned long pfn = PFN_DOWN(addr);
 440
 441         for_each_node(nid)
 442                 if (node_start_pfn[nid] <= pfn &&
 443                     pfn < node_end_pfn[nid])
 444                         return nid;
 445
 446         return -1;
 447 }
 448
 449 /*
 450  * This function is used to ask node id BEFORE memmap and mem_section's
 451  * initialization (pfn_to_nid() can't be used yet).
 452  * If _PXM is not defined on ACPI's DSDT, node id must be found by this.
 453  */
 454 int memory_add_physaddr_to_nid(u64 addr)
 455 {
 456         int nid = paddr_to_nid(addr);
 457         return (nid >= 0) ? nid : 0;
 458 }
 459
 460 EXPORT_SYMBOL_GPL(memory_add_physaddr_to_nid);
 461 #endif
 462
 463 /* temporary shim, will go away soon */
 464 int __init numa_add_memblk(int nid, u64 start, u64 end)
 465 {
 466         unsigned long start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
 467         unsigned long end_pfn = end >> PAGE_SHIFT;
 468
 469         printk(KERN_DEBUG "nid %d start_pfn %08lx end_pfn %08lx\n",
 470                nid, start_pfn, end_pfn);
 471
 472         if (start >= (u64)max_pfn << PAGE_SHIFT) {
 473                 printk(KERN_INFO "Ignoring SRAT pfns: %08lx - %08lx\n",
 474                        start_pfn, end_pfn);
 475                 return 0;
 476         }
 477
 478         node_set_online(nid);
 479         memblock_x86_register_active_regions(nid, start_pfn,
 480                                              min(end_pfn, max_pfn));
 481
 482         if (!node_has_online_mem(nid)) {
 483                 node_start_pfn[nid] = start_pfn;
 484                 node_end_pfn[nid] = end_pfn;
 485         } else {
 486                 node_start_pfn[nid] = min(node_start_pfn[nid], start_pfn);
 487                 node_end_pfn[nid] = max(node_end_pfn[nid], end_pfn);
 488         }
 489         return 0;
 490 }
 491
 492 /* temporary shim, will go away soon */
 493 void __init numa_set_distance(int from, int to, int distance)
 494 {
 495         /* nada */
 496 }