drivers/base/arch_numa.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * NUMA support, based on the x86 implementation.
   4  *
   5  * Copyright (C) 2015 Cavium Inc.
   6  * Author: Ganapatrao Kulkarni <gkulkarni@cavium.com>
   7  */
   8
   9 #define pr_fmt(fmt) "NUMA: " fmt
  10
  11 #include <linux/acpi.h>
  12 #include <linux/memblock.h>
  13 #include <linux/module.h>
  14 #include <linux/of.h>
  15
  16 #include <asm/sections.h>
  17
  18 struct pglist_data *node_data[MAX_NUMNODES] __read_mostly;
  19 EXPORT_SYMBOL(node_data);
  20 nodemask_t numa_nodes_parsed __initdata;
  21 static int cpu_to_node_map[NR_CPUS] = { [0 ... NR_CPUS-1] = NUMA_NO_NODE };
  22
  23 static int numa_distance_cnt;
  24 static u8 *numa_distance;
  25 bool numa_off;
  26
  27 static __init int numa_parse_early_param(char *opt)
  28 {
  29         if (!opt)
  30                 return -EINVAL;
  31         if (str_has_prefix(opt, "off"))
  32                 numa_off = true;
  33
  34         return 0;
  35 }
  36 early_param("numa", numa_parse_early_param);
  37
  38 cpumask_var_t node_to_cpumask_map[MAX_NUMNODES];
  39 EXPORT_SYMBOL(node_to_cpumask_map);
  40
  41 #ifdef CONFIG_DEBUG_PER_CPU_MAPS
  42
  43 /*
  44  * Returns a pointer to the bitmask of CPUs on Node 'node'.
  45  */
  46 const struct cpumask *cpumask_of_node(int node)
  47 {
  48
  49         if (node == NUMA_NO_NODE)
  50                 return cpu_all_mask;
  51
  52         if (WARN_ON(node < 0 || node >= nr_node_ids))
  53                 return cpu_none_mask;
  54
  55         if (WARN_ON(node_to_cpumask_map[node] == NULL))
  56                 return cpu_online_mask;
  57
  58         return node_to_cpumask_map[node];
  59 }
  60 EXPORT_SYMBOL(cpumask_of_node);
  61
  62 #endif
  63
  64 static void numa_update_cpu(unsigned int cpu, bool remove)
  65 {
  66         int nid = cpu_to_node(cpu);
  67
  68         if (nid == NUMA_NO_NODE)
  69                 return;
  70
  71         if (remove)
  72                 cpumask_clear_cpu(cpu, node_to_cpumask_map[nid]);
  73         else
  74                 cpumask_set_cpu(cpu, node_to_cpumask_map[nid]);
  75 }
  76
  77 void numa_add_cpu(unsigned int cpu)
  78 {
  79         numa_update_cpu(cpu, false);
  80 }
  81
  82 void numa_remove_cpu(unsigned int cpu)
  83 {
  84         numa_update_cpu(cpu, true);
  85 }
  86
  87 void numa_clear_node(unsigned int cpu)
  88 {
  89         numa_remove_cpu(cpu);
  90         set_cpu_numa_node(cpu, NUMA_NO_NODE);
  91 }
  92
  93 /*
  94  * Allocate node_to_cpumask_map based on number of available nodes
  95  * Requires node_possible_map to be valid.
  96  *
  97  * Note: cpumask_of_node() is not valid until after this is done.
  98  * (Use CONFIG_DEBUG_PER_CPU_MAPS to check this.)
  99  */
 100 static void __init setup_node_to_cpumask_map(void)
 101 {
 102         int node;
 103
 104         /* setup nr_node_ids if not done yet */
 105         if (nr_node_ids == MAX_NUMNODES)
 106                 setup_nr_node_ids();
 107
 108         /* allocate and clear the mapping */
 109         for (node = 0; node < nr_node_ids; node++) {
 110                 alloc_bootmem_cpumask_var(&node_to_cpumask_map[node]);
 111                 cpumask_clear(node_to_cpumask_map[node]);
 112         }
 113
 114         /* cpumask_of_node() will now work */
 115         pr_debug("Node to cpumask map for %u nodes\n", nr_node_ids);
 116 }
 117
 118 /*
 119  * Set the cpu to node and mem mapping
 120  */
 121 void numa_store_cpu_info(unsigned int cpu)
 122 {
 123         set_cpu_numa_node(cpu, cpu_to_node_map[cpu]);
 124 }
 125
 126 void __init early_map_cpu_to_node(unsigned int cpu, int nid)
 127 {
 128         /* fallback to node 0 */
 129         if (nid < 0 || nid >= MAX_NUMNODES || numa_off)
 130                 nid = 0;
 131
 132         cpu_to_node_map[cpu] = nid;
 133
 134         /*
 135          * We should set the numa node of cpu0 as soon as possible, because it
 136          * has already been set up online before. cpu_to_node(0) will soon be
 137          * called.
 138          */
 139         if (!cpu)
 140                 set_cpu_numa_node(cpu, nid);
 141 }
 142
 143 #ifdef CONFIG_HAVE_SETUP_PER_CPU_AREA
 144 unsigned long __per_cpu_offset[NR_CPUS] __read_mostly;
 145 EXPORT_SYMBOL(__per_cpu_offset);
 146
 147 static int __init early_cpu_to_node(int cpu)
 148 {
 149         return cpu_to_node_map[cpu];
 150 }
 151
 152 static int __init pcpu_cpu_distance(unsigned int from, unsigned int to)
 153 {
 154         return node_distance(early_cpu_to_node(from), early_cpu_to_node(to));
 155 }
 156
 157 void __init setup_per_cpu_areas(void)
 158 {
 159         unsigned long delta;
 160         unsigned int cpu;
 161         int rc = -EINVAL;
 162
 163         if (pcpu_chosen_fc != PCPU_FC_PAGE) {
 164                 /*
 165                  * Always reserve area for module percpu variables.  That's
 166                  * what the legacy allocator did.
 167                  */
 168                 rc = pcpu_embed_first_chunk(PERCPU_MODULE_RESERVE,
 169                                             PERCPU_DYNAMIC_RESERVE, PAGE_SIZE,
 170                                             pcpu_cpu_distance,
 171                                             early_cpu_to_node);
 172 #ifdef CONFIG_NEED_PER_CPU_PAGE_FIRST_CHUNK
 173                 if (rc < 0)
 174                         pr_warn("PERCPU: %s allocator failed (%d), falling back to page size\n",
 175                                    pcpu_fc_names[pcpu_chosen_fc], rc);
 176 #endif
 177         }
 178
 179 #ifdef CONFIG_NEED_PER_CPU_PAGE_FIRST_CHUNK
 180         if (rc < 0)
 181                 rc = pcpu_page_first_chunk(PERCPU_MODULE_RESERVE, early_cpu_to_node);
 182 #endif
 183         if (rc < 0)
 184                 panic("Failed to initialize percpu areas (err=%d).", rc);
 185
 186         delta = (unsigned long)pcpu_base_addr - (unsigned long)__per_cpu_start;
 187         for_each_possible_cpu(cpu)
 188                 __per_cpu_offset[cpu] = delta + pcpu_unit_offsets[cpu];
 189 }
 190 #endif
 191
 192 /**
 193  * numa_add_memblk() - Set node id to memblk
 194  * @nid: NUMA node ID of the new memblk
 195  * @start: Start address of the new memblk
 196  * @end:  End address of the new memblk
 197  *
 198  * RETURNS:
 199  * 0 on success, -errno on failure.
 200  */
 201 int __init numa_add_memblk(int nid, u64 start, u64 end)
 202 {
 203         int ret;
 204
 205         ret = memblock_set_node(start, (end - start), &memblock.memory, nid);
 206         if (ret < 0) {
 207                 pr_err("memblock [0x%llx - 0x%llx] failed to add on node %d\n",
 208                         start, (end - 1), nid);
 209                 return ret;
 210         }
 211
 212         node_set(nid, numa_nodes_parsed);
 213         return ret;
 214 }
 215
 216 /*
 217  * Initialize NODE_DATA for a node on the local memory
 218  */
 219 static void __init setup_node_data(int nid, u64 start_pfn, u64 end_pfn)
 220 {
 221         const size_t nd_size = roundup(sizeof(pg_data_t), SMP_CACHE_BYTES);
 222         u64 nd_pa;
 223         void *nd;
 224         int tnid;
 225
 226         if (start_pfn >= end_pfn)
 227                 pr_info("Initmem setup node %d [<memory-less node>]\n", nid);
 228
 229         nd_pa = memblock_phys_alloc_try_nid(nd_size, SMP_CACHE_BYTES, nid);
 230         if (!nd_pa)
 231                 panic("Cannot allocate %zu bytes for node %d data\n",
 232                       nd_size, nid);
 233
 234         nd = __va(nd_pa);
 235
 236         /* report and initialize */
 237         pr_info("NODE_DATA [mem %#010Lx-%#010Lx]\n",
 238                 nd_pa, nd_pa + nd_size - 1);
 239         tnid = early_pfn_to_nid(nd_pa >> PAGE_SHIFT);
 240         if (tnid != nid)
 241                 pr_info("NODE_DATA(%d) on node %d\n", nid, tnid);
 242
 243         node_data[nid] = nd;
 244         memset(NODE_DATA(nid), 0, sizeof(pg_data_t));
 245         NODE_DATA(nid)->node_id = nid;
 246         NODE_DATA(nid)->node_start_pfn = start_pfn;
 247         NODE_DATA(nid)->node_spanned_pages = end_pfn - start_pfn;
 248 }
 249
 250 /*
 251  * numa_free_distance
 252  *
 253  * The current table is freed.
 254  */
 255 void __init numa_free_distance(void)
 256 {
 257         size_t size;
 258
 259         if (!numa_distance)
 260                 return;
 261
 262         size = numa_distance_cnt * numa_distance_cnt *
 263                 sizeof(numa_distance[0]);
 264
 265         memblock_free(numa_distance, size);
 266         numa_distance_cnt = 0;
 267         numa_distance = NULL;
 268 }
 269
 270 /*
 271  * Create a new NUMA distance table.
 272  */
 273 static int __init numa_alloc_distance(void)
 274 {
 275         size_t size;
 276         int i, j;
 277
 278         size = nr_node_ids * nr_node_ids * sizeof(numa_distance[0]);
 279         numa_distance = memblock_alloc(size, PAGE_SIZE);
 280         if (WARN_ON(!numa_distance))
 281                 return -ENOMEM;
 282
 283         numa_distance_cnt = nr_node_ids;
 284
 285         /* fill with the default distances */
 286         for (i = 0; i < numa_distance_cnt; i++)
 287                 for (j = 0; j < numa_distance_cnt; j++)
 288                         numa_distance[i * numa_distance_cnt + j] = i == j ?
 289                                 LOCAL_DISTANCE : REMOTE_DISTANCE;
 290
 291         pr_debug("Initialized distance table, cnt=%d\n", numa_distance_cnt);
 292
 293         return 0;
 294 }
 295
 296 /**
 297  * numa_set_distance() - Set inter node NUMA distance from node to node.
 298  * @from: the 'from' node to set distance
 299  * @to: the 'to'  node to set distance
 300  * @distance: NUMA distance
 301  *
 302  * Set the distance from node @from to @to to @distance.
 303  * If distance table doesn't exist, a warning is printed.
 304  *
 305  * If @from or @to is higher than the highest known node or lower than zero
 306  * or @distance doesn't make sense, the call is ignored.
 307  */
 308 void __init numa_set_distance(int from, int to, int distance)
 309 {
 310         if (!numa_distance) {
 311                 pr_warn_once("Warning: distance table not allocated yet\n");
 312                 return;
 313         }
 314
 315         if (from >= numa_distance_cnt || to >= numa_distance_cnt ||
 316                         from < 0 || to < 0) {
 317                 pr_warn_once("Warning: node ids are out of bound, from=%d to=%d distance=%d\n",
 318                             from, to, distance);
 319                 return;
 320         }
 321
 322         if ((u8)distance != distance ||
 323             (from == to && distance != LOCAL_DISTANCE)) {
 324                 pr_warn_once("Warning: invalid distance parameter, from=%d to=%d distance=%d\n",
 325                              from, to, distance);
 326                 return;
 327         }
 328
 329         numa_distance[from * numa_distance_cnt + to] = distance;
 330 }
 331
 332 /*
 333  * Return NUMA distance @from to @to
 334  */
 335 int __node_distance(int from, int to)
 336 {
 337         if (from >= numa_distance_cnt || to >= numa_distance_cnt)
 338                 return from == to ? LOCAL_DISTANCE : REMOTE_DISTANCE;
 339         return numa_distance[from * numa_distance_cnt + to];
 340 }
 341 EXPORT_SYMBOL(__node_distance);
 342
 343 static int __init numa_register_nodes(void)
 344 {
 345         int nid;
 346         struct memblock_region *mblk;
 347
 348         /* Check that valid nid is set to memblks */
 349         for_each_mem_region(mblk) {
 350                 int mblk_nid = memblock_get_region_node(mblk);
 351                 phys_addr_t start = mblk->base;
 352                 phys_addr_t end = mblk->base + mblk->size - 1;
 353
 354                 if (mblk_nid == NUMA_NO_NODE || mblk_nid >= MAX_NUMNODES) {
 355                         pr_warn("Warning: invalid memblk node %d [mem %pap-%pap]\n",
 356                                 mblk_nid, &start, &end);
 357                         return -EINVAL;
 358                 }
 359         }
 360
 361         /* Finally register nodes. */
 362         for_each_node_mask(nid, numa_nodes_parsed) {
 363                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
 364
 365                 get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
 366                 setup_node_data(nid, start_pfn, end_pfn);
 367                 node_set_online(nid);
 368         }
 369
 370         /* Setup online nodes to actual nodes*/
 371         node_possible_map = numa_nodes_parsed;
 372
 373         return 0;
 374 }
 375
 376 static int __init numa_init(int (*init_func)(void))
 377 {
 378         int ret;
 379
 380         nodes_clear(numa_nodes_parsed);
 381         nodes_clear(node_possible_map);
 382         nodes_clear(node_online_map);
 383
 384         ret = numa_alloc_distance();
 385         if (ret < 0)
 386                 return ret;
 387
 388         ret = init_func();
 389         if (ret < 0)
 390                 goto out_free_distance;
 391
 392         if (nodes_empty(numa_nodes_parsed)) {
 393                 pr_info("No NUMA configuration found\n");
 394                 ret = -EINVAL;
 395                 goto out_free_distance;
 396         }
 397
 398         ret = numa_register_nodes();
 399         if (ret < 0)
 400                 goto out_free_distance;
 401
 402         setup_node_to_cpumask_map();
 403
 404         return 0;
 405 out_free_distance:
 406         numa_free_distance();
 407         return ret;
 408 }
 409
 410 /**
 411  * dummy_numa_init() - Fallback dummy NUMA init
 412  *
 413  * Used if there's no underlying NUMA architecture, NUMA initialization
 414  * fails, or NUMA is disabled on the command line.
 415  *
 416  * Must online at least one node (node 0) and add memory blocks that cover all
 417  * allowed memory. It is unlikely that this function fails.
 418  *
 419  * Return: 0 on success, -errno on failure.
 420  */
 421 static int __init dummy_numa_init(void)
 422 {
 423         phys_addr_t start = memblock_start_of_DRAM();
 424         phys_addr_t end = memblock_end_of_DRAM() - 1;
 425         int ret;
 426
 427         if (numa_off)
 428                 pr_info("NUMA disabled\n"); /* Forced off on command line. */
 429         pr_info("Faking a node at [mem %pap-%pap]\n", &start, &end);
 430
 431         ret = numa_add_memblk(0, start, end + 1);
 432         if (ret) {
 433                 pr_err("NUMA init failed\n");
 434                 return ret;
 435         }
 436
 437         numa_off = true;
 438         return 0;
 439 }
 440
 441 #ifdef CONFIG_ACPI_NUMA
 442 static int __init arch_acpi_numa_init(void)
 443 {
 444         int ret;
 445
 446         ret = acpi_numa_init();
 447         if (ret) {
 448                 pr_info("Failed to initialise from firmware\n");
 449                 return ret;
 450         }
 451
 452         return srat_disabled() ? -EINVAL : 0;
 453 }
 454 #else
 455 static int __init arch_acpi_numa_init(void)
 456 {
 457         return -EOPNOTSUPP;
 458 }
 459 #endif
 460
 461 /**
 462  * arch_numa_init() - Initialize NUMA
 463  *
 464  * Try each configured NUMA initialization method until one succeeds. The
 465  * last fallback is dummy single node config encompassing whole memory.
 466  */
 467 void __init arch_numa_init(void)
 468 {
 469         if (!numa_off) {
 470                 if (!acpi_disabled && !numa_init(arch_acpi_numa_init))
 471                         return;
 472                 if (acpi_disabled && !numa_init(of_numa_init))
 473                         return;
 474         }
 475
 476         numa_init(dummy_numa_init);
 477 }