Merge branch 'x86-hyperv-for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel...
[sfrench/cifs-2.6.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/memblock.h>
23 #include <linux/acpi.h>
24 #include <linux/efi.h>
25 #include <linux/nodemask.h>
26 #include <linux/slab.h>
27 #include <asm/pgalloc.h>
28 #include <asm/tlb.h>
29 #include <asm/meminit.h>
30 #include <asm/numa.h>
31 #include <asm/sections.h>
32
33 /*
34  * Track per-node information needed to setup the boot memory allocator, the
35  * per-node areas, and the real VM.
36  */
37 struct early_node_data {
38         struct ia64_node_data *node_data;
39         unsigned long pernode_addr;
40         unsigned long pernode_size;
41         unsigned long min_pfn;
42         unsigned long max_pfn;
43 };
44
45 static struct early_node_data mem_data[MAX_NUMNODES] __initdata;
46 static nodemask_t memory_less_mask __initdata;
47
48 pg_data_t *pgdat_list[MAX_NUMNODES];
49
50 /*
51  * To prevent cache aliasing effects, align per-node structures so that they
52  * start at addresses that are strided by node number.
53  */
54 #define MAX_NODE_ALIGN_OFFSET   (32 * 1024 * 1024)
55 #define NODEDATA_ALIGN(addr, node)                                              \
56         ((((addr) + 1024*1024-1) & ~(1024*1024-1)) +                            \
57              (((node)*PERCPU_PAGE_SIZE) & (MAX_NODE_ALIGN_OFFSET - 1)))
58
59 /**
60  * build_node_maps - callback to setup mem_data structs for each node
61  * @start: physical start of range
62  * @len: length of range
63  * @node: node where this range resides
64  *
65  * Detect extents of each piece of memory that we wish to
66  * treat as a virtually contiguous block (i.e. each node). Each such block
67  * must start on an %IA64_GRANULE_SIZE boundary, so we round the address down
68  * if necessary.  Any non-existent pages will simply be part of the virtual
69  * memmap.
70  */
71 static int __init build_node_maps(unsigned long start, unsigned long len,
72                                   int node)
73 {
74         unsigned long spfn, epfn, end = start + len;
75
76         epfn = GRANULEROUNDUP(end) >> PAGE_SHIFT;
77         spfn = GRANULEROUNDDOWN(start) >> PAGE_SHIFT;
78
79         if (!mem_data[node].min_pfn) {
80                 mem_data[node].min_pfn = spfn;
81                 mem_data[node].max_pfn = epfn;
82         } else {
83                 mem_data[node].min_pfn = min(spfn, mem_data[node].min_pfn);
84                 mem_data[node].max_pfn = max(epfn, mem_data[node].max_pfn);
85         }
86
87         return 0;
88 }
89
90 /**
91  * early_nr_cpus_node - return number of cpus on a given node
92  * @node: node to check
93  *
94  * Count the number of cpus on @node.  We can't use nr_cpus_node() yet because
95  * acpi_boot_init() (which builds the node_to_cpu_mask array) hasn't been
96  * called yet.  Note that node 0 will also count all non-existent cpus.
97  */
98 static int __meminit early_nr_cpus_node(int node)
99 {
100         int cpu, n = 0;
101
102         for_each_possible_early_cpu(cpu)
103                 if (node == node_cpuid[cpu].nid)
104                         n++;
105
106         return n;
107 }
108
109 /**
110  * compute_pernodesize - compute size of pernode data
111  * @node: the node id.
112  */
113 static unsigned long __meminit compute_pernodesize(int node)
114 {
115         unsigned long pernodesize = 0, cpus;
116
117         cpus = early_nr_cpus_node(node);
118         pernodesize += PERCPU_PAGE_SIZE * cpus;
119         pernodesize += node * L1_CACHE_BYTES;
120         pernodesize += L1_CACHE_ALIGN(sizeof(pg_data_t));
121         pernodesize += L1_CACHE_ALIGN(sizeof(struct ia64_node_data));
122         pernodesize += L1_CACHE_ALIGN(sizeof(pg_data_t));
123         pernodesize = PAGE_ALIGN(pernodesize);
124         return pernodesize;
125 }
126
127 /**
128  * per_cpu_node_setup - setup per-cpu areas on each node
129  * @cpu_data: per-cpu area on this node
130  * @node: node to setup
131  *
132  * Copy the static per-cpu data into the region we just set aside and then
133  * setup __per_cpu_offset for each CPU on this node.  Return a pointer to
134  * the end of the area.
135  */
136 static void *per_cpu_node_setup(void *cpu_data, int node)
137 {
138 #ifdef CONFIG_SMP
139         int cpu;
140
141         for_each_possible_early_cpu(cpu) {
142                 void *src = cpu == 0 ? __cpu0_per_cpu : __phys_per_cpu_start;
143
144                 if (node != node_cpuid[cpu].nid)
145                         continue;
146
147                 memcpy(__va(cpu_data), src, __per_cpu_end - __per_cpu_start);
148                 __per_cpu_offset[cpu] = (char *)__va(cpu_data) -
149                         __per_cpu_start;
150
151                 /*
152                  * percpu area for cpu0 is moved from the __init area
153                  * which is setup by head.S and used till this point.
154                  * Update ar.k3.  This move is ensures that percpu
155                  * area for cpu0 is on the correct node and its
156                  * virtual address isn't insanely far from other
157                  * percpu areas which is important for congruent
158                  * percpu allocator.
159                  */
160                 if (cpu == 0)
161                         ia64_set_kr(IA64_KR_PER_CPU_DATA,
162                                     (unsigned long)cpu_data -
163                                     (unsigned long)__per_cpu_start);
164
165                 cpu_data += PERCPU_PAGE_SIZE;
166         }
167 #endif
168         return cpu_data;
169 }
170
171 #ifdef CONFIG_SMP
172 /**
173  * setup_per_cpu_areas - setup percpu areas
174  *
175  * Arch code has already allocated and initialized percpu areas.  All
176  * this function has to do is to teach the determined layout to the
177  * dynamic percpu allocator, which happens to be more complex than
178  * creating whole new ones using helpers.
179  */
180 void __init setup_per_cpu_areas(void)
181 {
182         struct pcpu_alloc_info *ai;
183         struct pcpu_group_info *uninitialized_var(gi);
184         unsigned int *cpu_map;
185         void *base;
186         unsigned long base_offset;
187         unsigned int cpu;
188         ssize_t static_size, reserved_size, dyn_size;
189         int node, prev_node, unit, nr_units, rc;
190
191         ai = pcpu_alloc_alloc_info(MAX_NUMNODES, nr_cpu_ids);
192         if (!ai)
193                 panic("failed to allocate pcpu_alloc_info");
194         cpu_map = ai->groups[0].cpu_map;
195
196         /* determine base */
197         base = (void *)ULONG_MAX;
198         for_each_possible_cpu(cpu)
199                 base = min(base,
200                            (void *)(__per_cpu_offset[cpu] + __per_cpu_start));
201         base_offset = (void *)__per_cpu_start - base;
202
203         /* build cpu_map, units are grouped by node */
204         unit = 0;
205         for_each_node(node)
206                 for_each_possible_cpu(cpu)
207                         if (node == node_cpuid[cpu].nid)
208                                 cpu_map[unit++] = cpu;
209         nr_units = unit;
210
211         /* set basic parameters */
212         static_size = __per_cpu_end - __per_cpu_start;
213         reserved_size = PERCPU_MODULE_RESERVE;
214         dyn_size = PERCPU_PAGE_SIZE - static_size - reserved_size;
215         if (dyn_size < 0)
216                 panic("percpu area overflow static=%zd reserved=%zd\n",
217                       static_size, reserved_size);
218
219         ai->static_size         = static_size;
220         ai->reserved_size       = reserved_size;
221         ai->dyn_size            = dyn_size;
222         ai->unit_size           = PERCPU_PAGE_SIZE;
223         ai->atom_size           = PAGE_SIZE;
224         ai->alloc_size          = PERCPU_PAGE_SIZE;
225
226         /*
227          * CPUs are put into groups according to node.  Walk cpu_map
228          * and create new groups at node boundaries.
229          */
230         prev_node = NUMA_NO_NODE;
231         ai->nr_groups = 0;
232         for (unit = 0; unit < nr_units; unit++) {
233                 cpu = cpu_map[unit];
234                 node = node_cpuid[cpu].nid;
235
236                 if (node == prev_node) {
237                         gi->nr_units++;
238                         continue;
239                 }
240                 prev_node = node;
241
242                 gi = &ai->groups[ai->nr_groups++];
243                 gi->nr_units            = 1;
244                 gi->base_offset         = __per_cpu_offset[cpu] + base_offset;
245                 gi->cpu_map             = &cpu_map[unit];
246         }
247
248         rc = pcpu_setup_first_chunk(ai, base);
249         if (rc)
250                 panic("failed to setup percpu area (err=%d)", rc);
251
252         pcpu_free_alloc_info(ai);
253 }
254 #endif
255
256 /**
257  * fill_pernode - initialize pernode data.
258  * @node: the node id.
259  * @pernode: physical address of pernode data
260  * @pernodesize: size of the pernode data
261  */
262 static void __init fill_pernode(int node, unsigned long pernode,
263         unsigned long pernodesize)
264 {
265         void *cpu_data;
266         int cpus = early_nr_cpus_node(node);
267
268         mem_data[node].pernode_addr = pernode;
269         mem_data[node].pernode_size = pernodesize;
270         memset(__va(pernode), 0, pernodesize);
271
272         cpu_data = (void *)pernode;
273         pernode += PERCPU_PAGE_SIZE * cpus;
274         pernode += node * L1_CACHE_BYTES;
275
276         pgdat_list[node] = __va(pernode);
277         pernode += L1_CACHE_ALIGN(sizeof(pg_data_t));
278
279         mem_data[node].node_data = __va(pernode);
280         pernode += L1_CACHE_ALIGN(sizeof(struct ia64_node_data));
281         pernode += L1_CACHE_ALIGN(sizeof(pg_data_t));
282
283         cpu_data = per_cpu_node_setup(cpu_data, node);
284
285         return;
286 }
287
288 /**
289  * find_pernode_space - allocate memory for memory map and per-node structures
290  * @start: physical start of range
291  * @len: length of range
292  * @node: node where this range resides
293  *
294  * This routine reserves space for the per-cpu data struct, the list of
295  * pg_data_ts and the per-node data struct.  Each node will have something like
296  * the following in the first chunk of addr. space large enough to hold it.
297  *
298  *    ________________________
299  *   |                        |
300  *   |~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~| <-- NODEDATA_ALIGN(start, node) for the first
301  *   |    PERCPU_PAGE_SIZE *  |     start and length big enough
302  *   |    cpus_on_this_node   | Node 0 will also have entries for all non-existent cpus.
303  *   |------------------------|
304  *   |   local pg_data_t *    |
305  *   |------------------------|
306  *   |  local ia64_node_data  |
307  *   |------------------------|
308  *   |          ???           |
309  *   |________________________|
310  *
311  * Once this space has been set aside, the bootmem maps are initialized.  We
312  * could probably move the allocation of the per-cpu and ia64_node_data space
313  * outside of this function and use alloc_bootmem_node(), but doing it here
314  * is straightforward and we get the alignments we want so...
315  */
316 static int __init find_pernode_space(unsigned long start, unsigned long len,
317                                      int node)
318 {
319         unsigned long spfn, epfn;
320         unsigned long pernodesize = 0, pernode;
321
322         spfn = start >> PAGE_SHIFT;
323         epfn = (start + len) >> PAGE_SHIFT;
324
325         /*
326          * Make sure this memory falls within this node's usable memory
327          * since we may have thrown some away in build_maps().
328          */
329         if (spfn < mem_data[node].min_pfn || epfn > mem_data[node].max_pfn)
330                 return 0;
331
332         /* Don't setup this node's local space twice... */
333         if (mem_data[node].pernode_addr)
334                 return 0;
335
336         /*
337          * Calculate total size needed, incl. what's necessary
338          * for good alignment and alias prevention.
339          */
340         pernodesize = compute_pernodesize(node);
341         pernode = NODEDATA_ALIGN(start, node);
342
343         /* Is this range big enough for what we want to store here? */
344         if (start + len > (pernode + pernodesize))
345                 fill_pernode(node, pernode, pernodesize);
346
347         return 0;
348 }
349
350 /**
351  * reserve_pernode_space - reserve memory for per-node space
352  *
353  * Reserve the space used by the bootmem maps & per-node space in the boot
354  * allocator so that when we actually create the real mem maps we don't
355  * use their memory.
356  */
357 static void __init reserve_pernode_space(void)
358 {
359         unsigned long base, size;
360         int node;
361
362         for_each_online_node(node) {
363                 if (node_isset(node, memory_less_mask))
364                         continue;
365
366                 /* Now the per-node space */
367                 size = mem_data[node].pernode_size;
368                 base = __pa(mem_data[node].pernode_addr);
369                 memblock_reserve(base, size);
370         }
371 }
372
373 static void __meminit scatter_node_data(void)
374 {
375         pg_data_t **dst;
376         int node;
377
378         /*
379          * for_each_online_node() can't be used at here.
380          * node_online_map is not set for hot-added nodes at this time,
381          * because we are halfway through initialization of the new node's
382          * structures.  If for_each_online_node() is used, a new node's
383          * pg_data_ptrs will be not initialized. Instead of using it,
384          * pgdat_list[] is checked.
385          */
386         for_each_node(node) {
387                 if (pgdat_list[node]) {
388                         dst = LOCAL_DATA_ADDR(pgdat_list[node])->pg_data_ptrs;
389                         memcpy(dst, pgdat_list, sizeof(pgdat_list));
390                 }
391         }
392 }
393
394 /**
395  * initialize_pernode_data - fixup per-cpu & per-node pointers
396  *
397  * Each node's per-node area has a copy of the global pg_data_t list, so
398  * we copy that to each node here, as well as setting the per-cpu pointer
399  * to the local node data structure.
400  */
401 static void __init initialize_pernode_data(void)
402 {
403         int cpu, node;
404
405         scatter_node_data();
406
407 #ifdef CONFIG_SMP
408         /* Set the node_data pointer for each per-cpu struct */
409         for_each_possible_early_cpu(cpu) {
410                 node = node_cpuid[cpu].nid;
411                 per_cpu(ia64_cpu_info, cpu).node_data =
412                         mem_data[node].node_data;
413         }
414 #else
415         {
416                 struct cpuinfo_ia64 *cpu0_cpu_info;
417                 cpu = 0;
418                 node = node_cpuid[cpu].nid;
419                 cpu0_cpu_info = (struct cpuinfo_ia64 *)(__phys_per_cpu_start +
420                         ((char *)&ia64_cpu_info - __per_cpu_start));
421                 cpu0_cpu_info->node_data = mem_data[node].node_data;
422         }
423 #endif /* CONFIG_SMP */
424 }
425
426 /**
427  * memory_less_node_alloc - * attempt to allocate memory on the best NUMA slit
428  *      node but fall back to any other node when __alloc_bootmem_node fails
429  *      for best.
430  * @nid: node id
431  * @pernodesize: size of this node's pernode data
432  */
433 static void __init *memory_less_node_alloc(int nid, unsigned long pernodesize)
434 {
435         void *ptr = NULL;
436         u8 best = 0xff;
437         int bestnode = NUMA_NO_NODE, node, anynode = 0;
438
439         for_each_online_node(node) {
440                 if (node_isset(node, memory_less_mask))
441                         continue;
442                 else if (node_distance(nid, node) < best) {
443                         best = node_distance(nid, node);
444                         bestnode = node;
445                 }
446                 anynode = node;
447         }
448
449         if (bestnode == NUMA_NO_NODE)
450                 bestnode = anynode;
451
452         ptr = memblock_alloc_try_nid(pernodesize, PERCPU_PAGE_SIZE,
453                                      __pa(MAX_DMA_ADDRESS),
454                                      MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE,
455                                      bestnode);
456         if (!ptr)
457                 panic("%s: Failed to allocate %lu bytes align=0x%lx nid=%d from=%lx\n",
458                       __func__, pernodesize, PERCPU_PAGE_SIZE, bestnode,
459                       __pa(MAX_DMA_ADDRESS));
460
461         return ptr;
462 }
463
464 /**
465  * memory_less_nodes - allocate and initialize CPU only nodes pernode
466  *      information.
467  */
468 static void __init memory_less_nodes(void)
469 {
470         unsigned long pernodesize;
471         void *pernode;
472         int node;
473
474         for_each_node_mask(node, memory_less_mask) {
475                 pernodesize = compute_pernodesize(node);
476                 pernode = memory_less_node_alloc(node, pernodesize);
477                 fill_pernode(node, __pa(pernode), pernodesize);
478         }
479
480         return;
481 }
482
483 /**
484  * find_memory - walk the EFI memory map and setup the bootmem allocator
485  *
486  * Called early in boot to setup the bootmem allocator, and to
487  * allocate the per-cpu and per-node structures.
488  */
489 void __init find_memory(void)
490 {
491         int node;
492
493         reserve_memory();
494         efi_memmap_walk(filter_memory, register_active_ranges);
495
496         if (num_online_nodes() == 0) {
497                 printk(KERN_ERR "node info missing!\n");
498                 node_set_online(0);
499         }
500
501         nodes_or(memory_less_mask, memory_less_mask, node_online_map);
502         min_low_pfn = -1;
503         max_low_pfn = 0;
504
505         /* These actually end up getting called by call_pernode_memory() */
506         efi_memmap_walk(filter_rsvd_memory, build_node_maps);
507         efi_memmap_walk(filter_rsvd_memory, find_pernode_space);
508         efi_memmap_walk(find_max_min_low_pfn, NULL);
509
510         for_each_online_node(node)
511                 if (mem_data[node].min_pfn)
512                         node_clear(node, memory_less_mask);
513
514         reserve_pernode_space();
515         memory_less_nodes();
516         initialize_pernode_data();
517
518         max_pfn = max_low_pfn;
519
520         find_initrd();
521 }
522
523 #ifdef CONFIG_SMP
524 /**
525  * per_cpu_init - setup per-cpu variables
526  *
527  * find_pernode_space() does most of this already, we just need to set
528  * local_per_cpu_offset
529  */
530 void *per_cpu_init(void)
531 {
532         int cpu;
533         static int first_time = 1;
534
535         if (first_time) {
536                 first_time = 0;
537                 for_each_possible_early_cpu(cpu)
538                         per_cpu(local_per_cpu_offset, cpu) = __per_cpu_offset[cpu];
539         }
540
541         return __per_cpu_start + __per_cpu_offset[smp_processor_id()];
542 }
543 #endif /* CONFIG_SMP */
544
545 /**
546  * call_pernode_memory - use SRAT to call callback functions with node info
547  * @start: physical start of range
548  * @len: length of range
549  * @arg: function to call for each range
550  *
551  * efi_memmap_walk() knows nothing about layout of memory across nodes. Find
552  * out to which node a block of memory belongs.  Ignore memory that we cannot
553  * identify, and split blocks that run across multiple nodes.
554  *
555  * Take this opportunity to round the start address up and the end address
556  * down to page boundaries.
557  */
558 void call_pernode_memory(unsigned long start, unsigned long len, void *arg)
559 {
560         unsigned long rs, re, end = start + len;
561         void (*func)(unsigned long, unsigned long, int);
562         int i;
563
564         start = PAGE_ALIGN(start);
565         end &= PAGE_MASK;
566         if (start >= end)
567                 return;
568
569         func = arg;
570
571         if (!num_node_memblks) {
572                 /* No SRAT table, so assume one node (node 0) */
573                 if (start < end)
574                         (*func)(start, end - start, 0);
575                 return;
576         }
577
578         for (i = 0; i < num_node_memblks; i++) {
579                 rs = max(start, node_memblk[i].start_paddr);
580                 re = min(end, node_memblk[i].start_paddr +
581                          node_memblk[i].size);
582
583                 if (rs < re)
584                         (*func)(rs, re - rs, node_memblk[i].nid);
585
586                 if (re == end)
587                         break;
588         }
589 }
590
591 /**
592  * paging_init - setup page tables
593  *
594  * paging_init() sets up the page tables for each node of the system and frees
595  * the bootmem allocator memory for general use.
596  */
597 void __init paging_init(void)
598 {
599         unsigned long max_dma;
600         unsigned long pfn_offset = 0;
601         unsigned long max_pfn = 0;
602         int node;
603         unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES];
604
605         max_dma = virt_to_phys((void *) MAX_DMA_ADDRESS) >> PAGE_SHIFT;
606
607         sparse_memory_present_with_active_regions(MAX_NUMNODES);
608         sparse_init();
609
610 #ifdef CONFIG_VIRTUAL_MEM_MAP
611         VMALLOC_END -= PAGE_ALIGN(ALIGN(max_low_pfn, MAX_ORDER_NR_PAGES) *
612                 sizeof(struct page));
613         vmem_map = (struct page *) VMALLOC_END;
614         efi_memmap_walk(create_mem_map_page_table, NULL);
615         printk("Virtual mem_map starts at 0x%p\n", vmem_map);
616 #endif
617
618         for_each_online_node(node) {
619                 pfn_offset = mem_data[node].min_pfn;
620
621 #ifdef CONFIG_VIRTUAL_MEM_MAP
622                 NODE_DATA(node)->node_mem_map = vmem_map + pfn_offset;
623 #endif
624                 if (mem_data[node].max_pfn > max_pfn)
625                         max_pfn = mem_data[node].max_pfn;
626         }
627
628         memset(max_zone_pfns, 0, sizeof(max_zone_pfns));
629 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
630         max_zone_pfns[ZONE_DMA32] = max_dma;
631 #endif
632         max_zone_pfns[ZONE_NORMAL] = max_pfn;
633         free_area_init_nodes(max_zone_pfns);
634
635         zero_page_memmap_ptr = virt_to_page(ia64_imva(empty_zero_page));
636 }
637
638 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
639 pg_data_t *arch_alloc_nodedata(int nid)
640 {
641         unsigned long size = compute_pernodesize(nid);
642
643         return kzalloc(size, GFP_KERNEL);
644 }
645
646 void arch_free_nodedata(pg_data_t *pgdat)
647 {
648         kfree(pgdat);
649 }
650
651 void arch_refresh_nodedata(int update_node, pg_data_t *update_pgdat)
652 {
653         pgdat_list[update_node] = update_pgdat;
654         scatter_node_data();
655 }
656 #endif
657
658 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
659 int __meminit vmemmap_populate(unsigned long start, unsigned long end, int node,
660                 struct vmem_altmap *altmap)
661 {
662         return vmemmap_populate_basepages(start, end, node);
663 }
664
665 void vmemmap_free(unsigned long start, unsigned long end,
666                 struct vmem_altmap *altmap)
667 {
668 }
669 #endif