arch/x86/mm/discontig_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/mmzone.h>
  28 #include <linux/highmem.h>
  29 #include <linux/initrd.h>
  30 #include <linux/nodemask.h>
  31 #include <linux/module.h>
  32 #include <linux/kexec.h>
  33 #include <linux/pfn.h>
  34 #include <linux/swap.h>
  35 #include <linux/acpi.h>
  36
  37 #include <asm/e820.h>
  38 #include <asm/setup.h>
  39 #include <asm/mmzone.h>
  40 #include <asm/bios_ebda.h>
  41
  42 struct pglist_data *node_data[MAX_NUMNODES] __read_mostly;
  43 EXPORT_SYMBOL(node_data);
  44 static bootmem_data_t node0_bdata;
  45
  46 /*
  47  * numa interface - we expect the numa architecture specific code to have
  48  *                  populated the following initialisation.
  49  *
  50  * 1) node_online_map  - the map of all nodes configured (online) in the system
  51  * 2) node_start_pfn   - the starting page frame number for a node
  52  * 3) node_end_pfn     - the ending page fram number for a node
  53  */
  54 unsigned long node_start_pfn[MAX_NUMNODES] __read_mostly;
  55 unsigned long node_end_pfn[MAX_NUMNODES] __read_mostly;
  56
  57
  58 #ifdef CONFIG_DISCONTIGMEM
  59 /*
  60  * 4) physnode_map     - the mapping between a pfn and owning node
  61  * physnode_map keeps track of the physical memory layout of a generic
  62  * numa node on a 256Mb break (each element of the array will
  63  * represent 256Mb of memory and will be marked by the node id.  so,
  64  * if the first gig is on node 0, and the second gig is on node 1
  65  * physnode_map will contain:
  66  *
  67  *     physnode_map[0-3] = 0;
  68  *     physnode_map[4-7] = 1;
  69  *     physnode_map[8- ] = -1;
  70  */
  71 s8 physnode_map[MAX_ELEMENTS] __read_mostly = { [0 ... (MAX_ELEMENTS - 1)] = -1};
  72 EXPORT_SYMBOL(physnode_map);
  73
  74 void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end)
  75 {
  76         unsigned long pfn;
  77
  78         printk(KERN_INFO "Node: %d, start_pfn: %ld, end_pfn: %ld\n",
  79                         nid, start, end);
  80         printk(KERN_DEBUG "  Setting physnode_map array to node %d for pfns:\n", nid);
  81         printk(KERN_DEBUG "  ");
  82         for (pfn = start; pfn < end; pfn += PAGES_PER_ELEMENT) {
  83                 physnode_map[pfn / PAGES_PER_ELEMENT] = nid;
  84                 printk("%ld ", pfn);
  85         }
  86         printk("\n");
  87 }
  88
  89 unsigned long node_memmap_size_bytes(int nid, unsigned long start_pfn,
  90                                               unsigned long end_pfn)
  91 {
  92         unsigned long nr_pages = end_pfn - start_pfn;
  93
  94         if (!nr_pages)
  95                 return 0;
  96
  97         return (nr_pages + 1) * sizeof(struct page);
  98 }
  99 #endif
 100
 101 extern unsigned long find_max_low_pfn(void);
 102 extern void add_one_highpage_init(struct page *, int, int);
 103 extern unsigned long highend_pfn, highstart_pfn;
 104
 105 #define LARGE_PAGE_BYTES (PTRS_PER_PTE * PAGE_SIZE)
 106
 107 unsigned long node_remap_size[MAX_NUMNODES];
 108 static void *node_remap_start_vaddr[MAX_NUMNODES];
 109 void set_pmd_pfn(unsigned long vaddr, unsigned long pfn, pgprot_t flags);
 110
 111 static unsigned long kva_start_pfn;
 112 static unsigned long kva_pages;
 113 /*
 114  * FLAT - support for basic PC memory model with discontig enabled, essentially
 115  *        a single node with all available processors in it with a flat
 116  *        memory map.
 117  */
 118 int __init get_memcfg_numa_flat(void)
 119 {
 120         printk("NUMA - single node, flat memory mode\n");
 121
 122         /* Run the memory configuration and find the top of memory. */
 123         propagate_e820_map();
 124         node_start_pfn[0] = 0;
 125         node_end_pfn[0] = max_pfn;
 126         memory_present(0, 0, max_pfn);
 127
 128         /* Indicate there is one node available. */
 129         nodes_clear(node_online_map);
 130         node_set_online(0);
 131         return 1;
 132 }
 133
 134 /*
 135  * Find the highest page frame number we have available for the node
 136  */
 137 static void __init propagate_e820_map_node(int nid)
 138 {
 139         if (node_end_pfn[nid] > max_pfn)
 140                 node_end_pfn[nid] = max_pfn;
 141         /*
 142          * if a user has given mem=XXXX, then we need to make sure
 143          * that the node _starts_ before that, too, not just ends
 144          */
 145         if (node_start_pfn[nid] > max_pfn)
 146                 node_start_pfn[nid] = max_pfn;
 147         BUG_ON(node_start_pfn[nid] > node_end_pfn[nid]);
 148 }
 149
 150 /*
 151  * Allocate memory for the pg_data_t for this node via a crude pre-bootmem
 152  * method.  For node zero take this from the bottom of memory, for
 153  * subsequent nodes place them at node_remap_start_vaddr which contains
 154  * node local data in physically node local memory.  See setup_memory()
 155  * for details.
 156  */
 157 static void __init allocate_pgdat(int nid)
 158 {
 159         if (nid && node_has_online_mem(nid))
 160                 NODE_DATA(nid) = (pg_data_t *)node_remap_start_vaddr[nid];
 161         else {
 162                 NODE_DATA(nid) = (pg_data_t *)(pfn_to_kaddr(min_low_pfn));
 163                 min_low_pfn += PFN_UP(sizeof(pg_data_t));
 164         }
 165 }
 166
 167 #ifdef CONFIG_DISCONTIGMEM
 168 /*
 169  * In the discontig memory model, a portion of the kernel virtual area (KVA)
 170  * is reserved and portions of nodes are mapped using it. This is to allow
 171  * node-local memory to be allocated for structures that would normally require
 172  * ZONE_NORMAL. The memory is allocated with alloc_remap() and callers
 173  * should be prepared to allocate from the bootmem allocator instead. This KVA
 174  * mechanism is incompatible with SPARSEMEM as it makes assumptions about the
 175  * layout of memory that are broken if alloc_remap() succeeds for some of the
 176  * map and fails for others
 177  */
 178 static unsigned long node_remap_start_pfn[MAX_NUMNODES];
 179 static void *node_remap_end_vaddr[MAX_NUMNODES];
 180 static void *node_remap_alloc_vaddr[MAX_NUMNODES];
 181 static unsigned long node_remap_offset[MAX_NUMNODES];
 182
 183 void *alloc_remap(int nid, unsigned long size)
 184 {
 185         void *allocation = node_remap_alloc_vaddr[nid];
 186
 187         size = ALIGN(size, L1_CACHE_BYTES);
 188
 189         if (!allocation || (allocation + size) >= node_remap_end_vaddr[nid])
 190                 return 0;
 191
 192         node_remap_alloc_vaddr[nid] += size;
 193         memset(allocation, 0, size);
 194
 195         return allocation;
 196 }
 197
 198 void __init remap_numa_kva(void)
 199 {
 200         void *vaddr;
 201         unsigned long pfn;
 202         int node;
 203
 204         for_each_online_node(node) {
 205                 for (pfn=0; pfn < node_remap_size[node]; pfn += PTRS_PER_PTE) {
 206                         vaddr = node_remap_start_vaddr[node]+(pfn<<PAGE_SHIFT);
 207                         set_pmd_pfn((ulong) vaddr,
 208                                 node_remap_start_pfn[node] + pfn,
 209                                 PAGE_KERNEL_LARGE);
 210                 }
 211         }
 212 }
 213
 214 static unsigned long calculate_numa_remap_pages(void)
 215 {
 216         int nid;
 217         unsigned long size, reserve_pages = 0;
 218         unsigned long pfn;
 219
 220         for_each_online_node(nid) {
 221                 unsigned old_end_pfn = node_end_pfn[nid];
 222
 223                 /*
 224                  * The acpi/srat node info can show hot-add memroy zones
 225                  * where memory could be added but not currently present.
 226                  */
 227                 if (node_start_pfn[nid] > max_pfn)
 228                         continue;
 229                 if (node_end_pfn[nid] > max_pfn)
 230                         node_end_pfn[nid] = max_pfn;
 231
 232                 /* ensure the remap includes space for the pgdat. */
 233                 size = node_remap_size[nid] + sizeof(pg_data_t);
 234
 235                 /* convert size to large (pmd size) pages, rounding up */
 236                 size = (size + LARGE_PAGE_BYTES - 1) / LARGE_PAGE_BYTES;
 237                 /* now the roundup is correct, convert to PAGE_SIZE pages */
 238                 size = size * PTRS_PER_PTE;
 239
 240                 /*
 241                  * Validate the region we are allocating only contains valid
 242                  * pages.
 243                  */
 244                 for (pfn = node_end_pfn[nid] - size;
 245                      pfn < node_end_pfn[nid]; pfn++)
 246                         if (!page_is_ram(pfn))
 247                                 break;
 248
 249                 if (pfn != node_end_pfn[nid])
 250                         size = 0;
 251
 252                 printk("Reserving %ld pages of KVA for lmem_map of node %d\n",
 253                                 size, nid);
 254                 node_remap_size[nid] = size;
 255                 node_remap_offset[nid] = reserve_pages;
 256                 reserve_pages += size;
 257                 printk("Shrinking node %d from %ld pages to %ld pages\n",
 258                         nid, node_end_pfn[nid], node_end_pfn[nid] - size);
 259
 260                 if (node_end_pfn[nid] & (PTRS_PER_PTE-1)) {
 261                         /*
 262                          * Align node_end_pfn[] and node_remap_start_pfn[] to
 263                          * pmd boundary. remap_numa_kva will barf otherwise.
 264                          */
 265                         printk("Shrinking node %d further by %ld pages for proper alignment\n",
 266                                 nid, node_end_pfn[nid] & (PTRS_PER_PTE-1));
 267                         size +=  node_end_pfn[nid] & (PTRS_PER_PTE-1);
 268                 }
 269
 270                 node_end_pfn[nid] -= size;
 271                 node_remap_start_pfn[nid] = node_end_pfn[nid];
 272                 shrink_active_range(nid, old_end_pfn, node_end_pfn[nid]);
 273         }
 274         printk("Reserving total of %ld pages for numa KVA remap\n",
 275                         reserve_pages);
 276         return reserve_pages;
 277 }
 278
 279 static void init_remap_allocator(int nid)
 280 {
 281         node_remap_start_vaddr[nid] = pfn_to_kaddr(
 282                         kva_start_pfn + node_remap_offset[nid]);
 283         node_remap_end_vaddr[nid] = node_remap_start_vaddr[nid] +
 284                 (node_remap_size[nid] * PAGE_SIZE);
 285         node_remap_alloc_vaddr[nid] = node_remap_start_vaddr[nid] +
 286                 ALIGN(sizeof(pg_data_t), PAGE_SIZE);
 287
 288         printk ("node %d will remap to vaddr %08lx - %08lx\n", nid,
 289                 (ulong) node_remap_start_vaddr[nid],
 290                 (ulong) pfn_to_kaddr(highstart_pfn
 291                    + node_remap_offset[nid] + node_remap_size[nid]));
 292 }
 293 #else
 294 void *alloc_remap(int nid, unsigned long size)
 295 {
 296         return NULL;
 297 }
 298
 299 static unsigned long calculate_numa_remap_pages(void)
 300 {
 301         return 0;
 302 }
 303
 304 static void init_remap_allocator(int nid)
 305 {
 306 }
 307
 308 void __init remap_numa_kva(void)
 309 {
 310 }
 311 #endif /* CONFIG_DISCONTIGMEM */
 312
 313 extern void setup_bootmem_allocator(void);
 314 unsigned long __init setup_memory(void)
 315 {
 316         int nid;
 317         unsigned long system_start_pfn, system_max_low_pfn;
 318         unsigned long wasted_pages;
 319
 320         /*
 321          * When mapping a NUMA machine we allocate the node_mem_map arrays
 322          * from node local memory.  They are then mapped directly into KVA
 323          * between zone normal and vmalloc space.  Calculate the size of
 324          * this space and use it to adjust the boundary between ZONE_NORMAL
 325          * and ZONE_HIGHMEM.
 326          */
 327         get_memcfg_numa();
 328
 329         kva_pages = calculate_numa_remap_pages();
 330
 331         /* partially used pages are not usable - thus round upwards */
 332         system_start_pfn = min_low_pfn = PFN_UP(init_pg_tables_end);
 333
 334         kva_start_pfn = find_max_low_pfn() - kva_pages;
 335
 336 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
 337         /* Numa kva area is below the initrd */
 338         if (initrd_start)
 339                 kva_start_pfn = PFN_DOWN(initrd_start - PAGE_OFFSET)
 340                         - kva_pages;
 341 #endif
 342
 343         /*
 344          * We waste pages past at the end of the KVA for no good reason other
 345          * than how it is located. This is bad.
 346          */
 347         wasted_pages = kva_start_pfn & (PTRS_PER_PTE-1);
 348         kva_start_pfn -= wasted_pages;
 349         kva_pages += wasted_pages;
 350
 351         system_max_low_pfn = max_low_pfn = find_max_low_pfn();
 352         printk("kva_start_pfn ~ %ld find_max_low_pfn() ~ %ld\n",
 353                 kva_start_pfn, max_low_pfn);
 354         printk("max_pfn = %ld\n", max_pfn);
 355 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 356         highstart_pfn = highend_pfn = max_pfn;
 357         if (max_pfn > system_max_low_pfn)
 358                 highstart_pfn = system_max_low_pfn;
 359         printk(KERN_NOTICE "%ldMB HIGHMEM available.\n",
 360                pages_to_mb(highend_pfn - highstart_pfn));
 361         num_physpages = highend_pfn;
 362         high_memory = (void *) __va(highstart_pfn * PAGE_SIZE - 1) + 1;
 363 #else
 364         num_physpages = system_max_low_pfn;
 365         high_memory = (void *) __va(system_max_low_pfn * PAGE_SIZE - 1) + 1;
 366 #endif
 367         printk(KERN_NOTICE "%ldMB LOWMEM available.\n",
 368                         pages_to_mb(system_max_low_pfn));
 369         printk("min_low_pfn = %ld, max_low_pfn = %ld, highstart_pfn = %ld\n",
 370                         min_low_pfn, max_low_pfn, highstart_pfn);
 371
 372         printk("Low memory ends at vaddr %08lx\n",
 373                         (ulong) pfn_to_kaddr(max_low_pfn));
 374         for_each_online_node(nid) {
 375                 init_remap_allocator(nid);
 376
 377                 allocate_pgdat(nid);
 378         }
 379         printk("High memory starts at vaddr %08lx\n",
 380                         (ulong) pfn_to_kaddr(highstart_pfn));
 381         for_each_online_node(nid)
 382                 propagate_e820_map_node(nid);
 383
 384         memset(NODE_DATA(0), 0, sizeof(struct pglist_data));
 385         NODE_DATA(0)->bdata = &node0_bdata;
 386         setup_bootmem_allocator();
 387         return max_low_pfn;
 388 }
 389
 390 void __init numa_kva_reserve(void)
 391 {
 392         if (kva_pages)
 393                 reserve_bootmem(PFN_PHYS(kva_start_pfn), PFN_PHYS(kva_pages),
 394                                 BOOTMEM_DEFAULT);
 395 }
 396
 397 void __init zone_sizes_init(void)
 398 {
 399         int nid;
 400         unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES];
 401         memset(max_zone_pfns, 0, sizeof(max_zone_pfns));
 402         max_zone_pfns[ZONE_DMA] =
 403                 virt_to_phys((char *)MAX_DMA_ADDRESS) >> PAGE_SHIFT;
 404         max_zone_pfns[ZONE_NORMAL] = max_low_pfn;
 405 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 406         max_zone_pfns[ZONE_HIGHMEM] = highend_pfn;
 407 #endif
 408
 409         /* If SRAT has not registered memory, register it now */
 410         if (find_max_pfn_with_active_regions() == 0) {
 411                 for_each_online_node(nid) {
 412                         if (node_has_online_mem(nid))
 413                                 add_active_range(nid, node_start_pfn[nid],
 414                                                         node_end_pfn[nid]);
 415                 }
 416         }
 417
 418         free_area_init_nodes(max_zone_pfns);
 419         return;
 420 }
 421
 422 void __init set_highmem_pages_init(int bad_ppro)
 423 {
 424 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 425         struct zone *zone;
 426         struct page *page;
 427
 428         for_each_zone(zone) {
 429                 unsigned long node_pfn, zone_start_pfn, zone_end_pfn;
 430
 431                 if (!is_highmem(zone))
 432                         continue;
 433
 434                 zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
 435                 zone_end_pfn = zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
 436
 437                 printk("Initializing %s for node %d (%08lx:%08lx)\n",
 438                                 zone->name, zone_to_nid(zone),
 439                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
 440
 441                 for (node_pfn = zone_start_pfn; node_pfn < zone_end_pfn; node_pfn++) {
 442                         if (!pfn_valid(node_pfn))
 443                                 continue;
 444                         page = pfn_to_page(node_pfn);
 445                         add_one_highpage_init(page, node_pfn, bad_ppro);
 446                 }
 447         }
 448         totalram_pages += totalhigh_pages;
 449 #endif
 450 }
 451
 452 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
 453 static int paddr_to_nid(u64 addr)
 454 {
 455         int nid;
 456         unsigned long pfn = PFN_DOWN(addr);
 457
 458         for_each_node(nid)
 459                 if (node_start_pfn[nid] <= pfn &&
 460                     pfn < node_end_pfn[nid])
 461                         return nid;
 462
 463         return -1;
 464 }
 465
 466 /*
 467  * This function is used to ask node id BEFORE memmap and mem_section's
 468  * initialization (pfn_to_nid() can't be used yet).
 469  * If _PXM is not defined on ACPI's DSDT, node id must be found by this.
 470  */
 471 int memory_add_physaddr_to_nid(u64 addr)
 472 {
 473         int nid = paddr_to_nid(addr);
 474         return (nid >= 0) ? nid : 0;
 475 }
 476
 477 EXPORT_SYMBOL_GPL(memory_add_physaddr_to_nid);
 478 #endif
 479
 480 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_PARSE_SRAT
 481 /*
 482  * XXX FIXME: Make SLIT table parsing available to 32-bit NUMA
 483  *
 484  * These stub functions are needed to compile 32-bit NUMA when SRAT is
 485  * not set. There are functions in srat_64.c for parsing this table
 486  * and it may be possible to make them common functions.
 487  */
 488 void acpi_numa_slit_init (struct acpi_table_slit *slit)
 489 {
 490         printk(KERN_INFO "ACPI: No support for parsing SLIT table\n");
 491 }
 492
 493 void acpi_numa_processor_affinity_init (struct acpi_srat_cpu_affinity *pa)
 494 {
 495 }
 496
 497 void acpi_numa_memory_affinity_init (struct acpi_srat_mem_affinity *ma)
 498 {
 499 }
 500
 501 void acpi_numa_arch_fixup(void)
 502 {
 503 }
 504 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_PARSE_SRAT */