Merge branch 'fixes' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/djbw/async_tx
[sfrench/cifs-2.6.git] / arch / x86 / mm / numa_64.c
1 /*
2  * Generic VM initialization for x86-64 NUMA setups.
3  * Copyright 2002,2003 Andi Kleen, SuSE Labs.
4  */
5 #include <linux/kernel.h>
6 #include <linux/mm.h>
7 #include <linux/string.h>
8 #include <linux/init.h>
9 #include <linux/bootmem.h>
10 #include <linux/mmzone.h>
11 #include <linux/ctype.h>
12 #include <linux/module.h>
13 #include <linux/nodemask.h>
14 #include <linux/sched.h>
15
16 #include <asm/e820.h>
17 #include <asm/proto.h>
18 #include <asm/dma.h>
19 #include <asm/numa.h>
20 #include <asm/acpi.h>
21 #include <asm/k8.h>
22
23 #ifndef Dprintk
24 #define Dprintk(x...)
25 #endif
26
27 struct pglist_data *node_data[MAX_NUMNODES] __read_mostly;
28 EXPORT_SYMBOL(node_data);
29
30 bootmem_data_t plat_node_bdata[MAX_NUMNODES];
31
32 struct memnode memnode;
33
34 int x86_cpu_to_node_map_init[NR_CPUS] = {
35         [0 ... NR_CPUS-1] = NUMA_NO_NODE
36 };
37 void *x86_cpu_to_node_map_early_ptr;
38 DEFINE_PER_CPU(int, x86_cpu_to_node_map) = NUMA_NO_NODE;
39 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(x86_cpu_to_node_map);
40 EXPORT_SYMBOL(x86_cpu_to_node_map_early_ptr);
41
42 s16 apicid_to_node[MAX_LOCAL_APIC] __cpuinitdata = {
43         [0 ... MAX_LOCAL_APIC-1] = NUMA_NO_NODE
44 };
45
46 cpumask_t node_to_cpumask_map[MAX_NUMNODES] __read_mostly;
47 EXPORT_SYMBOL(node_to_cpumask_map);
48
49 int numa_off __initdata;
50 unsigned long __initdata nodemap_addr;
51 unsigned long __initdata nodemap_size;
52
53 /*
54  * Given a shift value, try to populate memnodemap[]
55  * Returns :
56  * 1 if OK
57  * 0 if memnodmap[] too small (of shift too small)
58  * -1 if node overlap or lost ram (shift too big)
59  */
60 static int __init populate_memnodemap(const struct bootnode *nodes,
61                                       int numnodes, int shift)
62 {
63         unsigned long addr, end;
64         int i, res = -1;
65
66         memset(memnodemap, 0xff, sizeof(s16)*memnodemapsize);
67         for (i = 0; i < numnodes; i++) {
68                 addr = nodes[i].start;
69                 end = nodes[i].end;
70                 if (addr >= end)
71                         continue;
72                 if ((end >> shift) >= memnodemapsize)
73                         return 0;
74                 do {
75                         if (memnodemap[addr >> shift] != NUMA_NO_NODE)
76                                 return -1;
77                         memnodemap[addr >> shift] = i;
78                         addr += (1UL << shift);
79                 } while (addr < end);
80                 res = 1;
81         }
82         return res;
83 }
84
85 static int __init allocate_cachealigned_memnodemap(void)
86 {
87         unsigned long addr;
88
89         memnodemap = memnode.embedded_map;
90         if (memnodemapsize <= ARRAY_SIZE(memnode.embedded_map))
91                 return 0;
92
93         addr = 0x8000;
94         nodemap_size = round_up(sizeof(s16) * memnodemapsize, L1_CACHE_BYTES);
95         nodemap_addr = find_e820_area(addr, end_pfn<<PAGE_SHIFT,
96                                       nodemap_size, L1_CACHE_BYTES);
97         if (nodemap_addr == -1UL) {
98                 printk(KERN_ERR
99                        "NUMA: Unable to allocate Memory to Node hash map\n");
100                 nodemap_addr = nodemap_size = 0;
101                 return -1;
102         }
103         memnodemap = phys_to_virt(nodemap_addr);
104         reserve_early(nodemap_addr, nodemap_addr + nodemap_size, "MEMNODEMAP");
105
106         printk(KERN_DEBUG "NUMA: Allocated memnodemap from %lx - %lx\n",
107                nodemap_addr, nodemap_addr + nodemap_size);
108         return 0;
109 }
110
111 /*
112  * The LSB of all start and end addresses in the node map is the value of the
113  * maximum possible shift.
114  */
115 static int __init extract_lsb_from_nodes(const struct bootnode *nodes,
116                                          int numnodes)
117 {
118         int i, nodes_used = 0;
119         unsigned long start, end;
120         unsigned long bitfield = 0, memtop = 0;
121
122         for (i = 0; i < numnodes; i++) {
123                 start = nodes[i].start;
124                 end = nodes[i].end;
125                 if (start >= end)
126                         continue;
127                 bitfield |= start;
128                 nodes_used++;
129                 if (end > memtop)
130                         memtop = end;
131         }
132         if (nodes_used <= 1)
133                 i = 63;
134         else
135                 i = find_first_bit(&bitfield, sizeof(unsigned long)*8);
136         memnodemapsize = (memtop >> i)+1;
137         return i;
138 }
139
140 int __init compute_hash_shift(struct bootnode *nodes, int numnodes)
141 {
142         int shift;
143
144         shift = extract_lsb_from_nodes(nodes, numnodes);
145         if (allocate_cachealigned_memnodemap())
146                 return -1;
147         printk(KERN_DEBUG "NUMA: Using %d for the hash shift.\n",
148                 shift);
149
150         if (populate_memnodemap(nodes, numnodes, shift) != 1) {
151                 printk(KERN_INFO "Your memory is not aligned you need to "
152                        "rebuild your kernel with a bigger NODEMAPSIZE "
153                        "shift=%d\n", shift);
154                 return -1;
155         }
156         return shift;
157 }
158
159 int early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
160 {
161         return phys_to_nid(pfn << PAGE_SHIFT);
162 }
163
164 static void * __init early_node_mem(int nodeid, unsigned long start,
165                                     unsigned long end, unsigned long size,
166                                     unsigned long align)
167 {
168         unsigned long mem = find_e820_area(start, end, size, align);
169         void *ptr;
170
171         if (mem != -1L)
172                 return __va(mem);
173
174         ptr = __alloc_bootmem_nopanic(size, align, __pa(MAX_DMA_ADDRESS));
175         if (ptr == NULL) {
176                 printk(KERN_ERR "Cannot find %lu bytes in node %d\n",
177                        size, nodeid);
178                 return NULL;
179         }
180         return ptr;
181 }
182
183 /* Initialize bootmem allocator for a node */
184 void __init setup_node_bootmem(int nodeid, unsigned long start,
185                                unsigned long end)
186 {
187         unsigned long start_pfn, end_pfn, bootmap_pages, bootmap_size;
188         unsigned long bootmap_start, nodedata_phys;
189         void *bootmap;
190         const int pgdat_size = round_up(sizeof(pg_data_t), PAGE_SIZE);
191
192         start = round_up(start, ZONE_ALIGN);
193
194         printk(KERN_INFO "Bootmem setup node %d %016lx-%016lx\n", nodeid,
195                start, end);
196
197         start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
198         end_pfn = end >> PAGE_SHIFT;
199
200         node_data[nodeid] = early_node_mem(nodeid, start, end, pgdat_size,
201                                            SMP_CACHE_BYTES);
202         if (node_data[nodeid] == NULL)
203                 return;
204         nodedata_phys = __pa(node_data[nodeid]);
205         printk(KERN_INFO "  NODE_DATA [%016lx - %016lx]\n", nodedata_phys,
206                 nodedata_phys + pgdat_size - 1);
207
208         memset(NODE_DATA(nodeid), 0, sizeof(pg_data_t));
209         NODE_DATA(nodeid)->bdata = &plat_node_bdata[nodeid];
210         NODE_DATA(nodeid)->node_start_pfn = start_pfn;
211         NODE_DATA(nodeid)->node_spanned_pages = end_pfn - start_pfn;
212
213         /* Find a place for the bootmem map */
214         bootmap_pages = bootmem_bootmap_pages(end_pfn - start_pfn);
215         bootmap_start = round_up(nodedata_phys + pgdat_size, PAGE_SIZE);
216         /*
217          * SMP_CAHCE_BYTES could be enough, but init_bootmem_node like
218          * to use that to align to PAGE_SIZE
219          */
220         bootmap = early_node_mem(nodeid, bootmap_start, end,
221                                  bootmap_pages<<PAGE_SHIFT, PAGE_SIZE);
222         if (bootmap == NULL)  {
223                 if (nodedata_phys < start || nodedata_phys >= end)
224                         free_bootmem((unsigned long)node_data[nodeid],
225                                      pgdat_size);
226                 node_data[nodeid] = NULL;
227                 return;
228         }
229         bootmap_start = __pa(bootmap);
230
231         bootmap_size = init_bootmem_node(NODE_DATA(nodeid),
232                                          bootmap_start >> PAGE_SHIFT,
233                                          start_pfn, end_pfn);
234
235         printk(KERN_INFO "  bootmap [%016lx -  %016lx] pages %lx\n",
236                  bootmap_start, bootmap_start + bootmap_size - 1,
237                  bootmap_pages);
238
239         free_bootmem_with_active_regions(nodeid, end);
240
241         reserve_bootmem_node(NODE_DATA(nodeid), nodedata_phys, pgdat_size,
242                         BOOTMEM_DEFAULT);
243         reserve_bootmem_node(NODE_DATA(nodeid), bootmap_start,
244                         bootmap_pages<<PAGE_SHIFT, BOOTMEM_DEFAULT);
245 #ifdef CONFIG_ACPI_NUMA
246         srat_reserve_add_area(nodeid);
247 #endif
248         node_set_online(nodeid);
249 }
250
251 /*
252  * There are unfortunately some poorly designed mainboards around that
253  * only connect memory to a single CPU. This breaks the 1:1 cpu->node
254  * mapping. To avoid this fill in the mapping for all possible CPUs,
255  * as the number of CPUs is not known yet. We round robin the existing
256  * nodes.
257  */
258 void __init numa_init_array(void)
259 {
260         int rr, i;
261
262         rr = first_node(node_online_map);
263         for (i = 0; i < NR_CPUS; i++) {
264                 if (early_cpu_to_node(i) != NUMA_NO_NODE)
265                         continue;
266                 numa_set_node(i, rr);
267                 rr = next_node(rr, node_online_map);
268                 if (rr == MAX_NUMNODES)
269                         rr = first_node(node_online_map);
270         }
271 }
272
273 #ifdef CONFIG_NUMA_EMU
274 /* Numa emulation */
275 char *cmdline __initdata;
276
277 /*
278  * Setups up nid to range from addr to addr + size.  If the end
279  * boundary is greater than max_addr, then max_addr is used instead.
280  * The return value is 0 if there is additional memory left for
281  * allocation past addr and -1 otherwise.  addr is adjusted to be at
282  * the end of the node.
283  */
284 static int __init setup_node_range(int nid, struct bootnode *nodes, u64 *addr,
285                                    u64 size, u64 max_addr)
286 {
287         int ret = 0;
288
289         nodes[nid].start = *addr;
290         *addr += size;
291         if (*addr >= max_addr) {
292                 *addr = max_addr;
293                 ret = -1;
294         }
295         nodes[nid].end = *addr;
296         node_set(nid, node_possible_map);
297         printk(KERN_INFO "Faking node %d at %016Lx-%016Lx (%LuMB)\n", nid,
298                nodes[nid].start, nodes[nid].end,
299                (nodes[nid].end - nodes[nid].start) >> 20);
300         return ret;
301 }
302
303 /*
304  * Splits num_nodes nodes up equally starting at node_start.  The return value
305  * is the number of nodes split up and addr is adjusted to be at the end of the
306  * last node allocated.
307  */
308 static int __init split_nodes_equally(struct bootnode *nodes, u64 *addr,
309                                       u64 max_addr, int node_start,
310                                       int num_nodes)
311 {
312         unsigned int big;
313         u64 size;
314         int i;
315
316         if (num_nodes <= 0)
317                 return -1;
318         if (num_nodes > MAX_NUMNODES)
319                 num_nodes = MAX_NUMNODES;
320         size = (max_addr - *addr - e820_hole_size(*addr, max_addr)) /
321                num_nodes;
322         /*
323          * Calculate the number of big nodes that can be allocated as a result
324          * of consolidating the leftovers.
325          */
326         big = ((size & ~FAKE_NODE_MIN_HASH_MASK) * num_nodes) /
327               FAKE_NODE_MIN_SIZE;
328
329         /* Round down to nearest FAKE_NODE_MIN_SIZE. */
330         size &= FAKE_NODE_MIN_HASH_MASK;
331         if (!size) {
332                 printk(KERN_ERR "Not enough memory for each node.  "
333                        "NUMA emulation disabled.\n");
334                 return -1;
335         }
336
337         for (i = node_start; i < num_nodes + node_start; i++) {
338                 u64 end = *addr + size;
339
340                 if (i < big)
341                         end += FAKE_NODE_MIN_SIZE;
342                 /*
343                  * The final node can have the remaining system RAM.  Other
344                  * nodes receive roughly the same amount of available pages.
345                  */
346                 if (i == num_nodes + node_start - 1)
347                         end = max_addr;
348                 else
349                         while (end - *addr - e820_hole_size(*addr, end) <
350                                size) {
351                                 end += FAKE_NODE_MIN_SIZE;
352                                 if (end > max_addr) {
353                                         end = max_addr;
354                                         break;
355                                 }
356                         }
357                 if (setup_node_range(i, nodes, addr, end - *addr, max_addr) < 0)
358                         break;
359         }
360         return i - node_start + 1;
361 }
362
363 /*
364  * Splits the remaining system RAM into chunks of size.  The remaining memory is
365  * always assigned to a final node and can be asymmetric.  Returns the number of
366  * nodes split.
367  */
368 static int __init split_nodes_by_size(struct bootnode *nodes, u64 *addr,
369                                       u64 max_addr, int node_start, u64 size)
370 {
371         int i = node_start;
372         size = (size << 20) & FAKE_NODE_MIN_HASH_MASK;
373         while (!setup_node_range(i++, nodes, addr, size, max_addr))
374                 ;
375         return i - node_start;
376 }
377
378 /*
379  * Sets up the system RAM area from start_pfn to end_pfn according to the
380  * numa=fake command-line option.
381  */
382 static int __init numa_emulation(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
383 {
384         struct bootnode nodes[MAX_NUMNODES];
385         u64 size, addr = start_pfn << PAGE_SHIFT;
386         u64 max_addr = end_pfn << PAGE_SHIFT;
387         int num_nodes = 0, num = 0, coeff_flag, coeff = -1, i;
388
389         memset(&nodes, 0, sizeof(nodes));
390         /*
391          * If the numa=fake command-line is just a single number N, split the
392          * system RAM into N fake nodes.
393          */
394         if (!strchr(cmdline, '*') && !strchr(cmdline, ',')) {
395                 long n = simple_strtol(cmdline, NULL, 0);
396
397                 num_nodes = split_nodes_equally(nodes, &addr, max_addr, 0, n);
398                 if (num_nodes < 0)
399                         return num_nodes;
400                 goto out;
401         }
402
403         /* Parse the command line. */
404         for (coeff_flag = 0; ; cmdline++) {
405                 if (*cmdline && isdigit(*cmdline)) {
406                         num = num * 10 + *cmdline - '0';
407                         continue;
408                 }
409                 if (*cmdline == '*') {
410                         if (num > 0)
411                                 coeff = num;
412                         coeff_flag = 1;
413                 }
414                 if (!*cmdline || *cmdline == ',') {
415                         if (!coeff_flag)
416                                 coeff = 1;
417                         /*
418                          * Round down to the nearest FAKE_NODE_MIN_SIZE.
419                          * Command-line coefficients are in megabytes.
420                          */
421                         size = ((u64)num << 20) & FAKE_NODE_MIN_HASH_MASK;
422                         if (size)
423                                 for (i = 0; i < coeff; i++, num_nodes++)
424                                         if (setup_node_range(num_nodes, nodes,
425                                                 &addr, size, max_addr) < 0)
426                                                 goto done;
427                         if (!*cmdline)
428                                 break;
429                         coeff_flag = 0;
430                         coeff = -1;
431                 }
432                 num = 0;
433         }
434 done:
435         if (!num_nodes)
436                 return -1;
437         /* Fill remainder of system RAM, if appropriate. */
438         if (addr < max_addr) {
439                 if (coeff_flag && coeff < 0) {
440                         /* Split remaining nodes into num-sized chunks */
441                         num_nodes += split_nodes_by_size(nodes, &addr, max_addr,
442                                                          num_nodes, num);
443                         goto out;
444                 }
445                 switch (*(cmdline - 1)) {
446                 case '*':
447                         /* Split remaining nodes into coeff chunks */
448                         if (coeff <= 0)
449                                 break;
450                         num_nodes += split_nodes_equally(nodes, &addr, max_addr,
451                                                          num_nodes, coeff);
452                         break;
453                 case ',':
454                         /* Do not allocate remaining system RAM */
455                         break;
456                 default:
457                         /* Give one final node */
458                         setup_node_range(num_nodes, nodes, &addr,
459                                          max_addr - addr, max_addr);
460                         num_nodes++;
461                 }
462         }
463 out:
464         memnode_shift = compute_hash_shift(nodes, num_nodes);
465         if (memnode_shift < 0) {
466                 memnode_shift = 0;
467                 printk(KERN_ERR "No NUMA hash function found.  NUMA emulation "
468                        "disabled.\n");
469                 return -1;
470         }
471
472         /*
473          * We need to vacate all active ranges that may have been registered by
474          * SRAT and set acpi_numa to -1 so that srat_disabled() always returns
475          * true.  NUMA emulation has succeeded so we will not scan ACPI nodes.
476          */
477         remove_all_active_ranges();
478 #ifdef CONFIG_ACPI_NUMA
479         acpi_numa = -1;
480 #endif
481         for_each_node_mask(i, node_possible_map) {
482                 e820_register_active_regions(i, nodes[i].start >> PAGE_SHIFT,
483                                                 nodes[i].end >> PAGE_SHIFT);
484                 setup_node_bootmem(i, nodes[i].start, nodes[i].end);
485         }
486         acpi_fake_nodes(nodes, num_nodes);
487         numa_init_array();
488         return 0;
489 }
490 #endif /* CONFIG_NUMA_EMU */
491
492 void __init numa_initmem_init(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
493 {
494         int i;
495
496         nodes_clear(node_possible_map);
497         nodes_clear(node_online_map);
498
499 #ifdef CONFIG_NUMA_EMU
500         if (cmdline && !numa_emulation(start_pfn, end_pfn))
501                 return;
502         nodes_clear(node_possible_map);
503         nodes_clear(node_online_map);
504 #endif
505
506 #ifdef CONFIG_ACPI_NUMA
507         if (!numa_off && !acpi_scan_nodes(start_pfn << PAGE_SHIFT,
508                                           end_pfn << PAGE_SHIFT))
509                 return;
510         nodes_clear(node_possible_map);
511         nodes_clear(node_online_map);
512 #endif
513
514 #ifdef CONFIG_K8_NUMA
515         if (!numa_off && !k8_scan_nodes(start_pfn<<PAGE_SHIFT,
516                                         end_pfn<<PAGE_SHIFT))
517                 return;
518         nodes_clear(node_possible_map);
519         nodes_clear(node_online_map);
520 #endif
521         printk(KERN_INFO "%s\n",
522                numa_off ? "NUMA turned off" : "No NUMA configuration found");
523
524         printk(KERN_INFO "Faking a node at %016lx-%016lx\n",
525                start_pfn << PAGE_SHIFT,
526                end_pfn << PAGE_SHIFT);
527         /* setup dummy node covering all memory */
528         memnode_shift = 63;
529         memnodemap = memnode.embedded_map;
530         memnodemap[0] = 0;
531         node_set_online(0);
532         node_set(0, node_possible_map);
533         for (i = 0; i < NR_CPUS; i++)
534                 numa_set_node(i, 0);
535         /* cpumask_of_cpu() may not be available during early startup */
536         memset(&node_to_cpumask_map[0], 0, sizeof(node_to_cpumask_map[0]));
537         cpu_set(0, node_to_cpumask_map[0]);
538         e820_register_active_regions(0, start_pfn, end_pfn);
539         setup_node_bootmem(0, start_pfn << PAGE_SHIFT, end_pfn << PAGE_SHIFT);
540 }
541
542 __cpuinit void numa_add_cpu(int cpu)
543 {
544         set_bit(cpu,
545                 (unsigned long *)&node_to_cpumask_map[early_cpu_to_node(cpu)]);
546 }
547
548 void __cpuinit numa_set_node(int cpu, int node)
549 {
550         int *cpu_to_node_map = x86_cpu_to_node_map_early_ptr;
551
552         cpu_pda(cpu)->nodenumber = node;
553
554         if(cpu_to_node_map)
555                 cpu_to_node_map[cpu] = node;
556         else if(per_cpu_offset(cpu))
557                 per_cpu(x86_cpu_to_node_map, cpu) = node;
558         else
559                 Dprintk(KERN_INFO "Setting node for non-present cpu %d\n", cpu);
560 }
561
562 unsigned long __init numa_free_all_bootmem(void)
563 {
564         unsigned long pages = 0;
565         int i;
566
567         for_each_online_node(i)
568                 pages += free_all_bootmem_node(NODE_DATA(i));
569
570         return pages;
571 }
572
573 void __init paging_init(void)
574 {
575         unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES];
576
577         memset(max_zone_pfns, 0, sizeof(max_zone_pfns));
578         max_zone_pfns[ZONE_DMA] = MAX_DMA_PFN;
579         max_zone_pfns[ZONE_DMA32] = MAX_DMA32_PFN;
580         max_zone_pfns[ZONE_NORMAL] = end_pfn;
581
582         sparse_memory_present_with_active_regions(MAX_NUMNODES);
583         sparse_init();
584
585         free_area_init_nodes(max_zone_pfns);
586 }
587
588 static __init int numa_setup(char *opt)
589 {
590         if (!opt)
591                 return -EINVAL;
592         if (!strncmp(opt, "off", 3))
593                 numa_off = 1;
594 #ifdef CONFIG_NUMA_EMU
595         if (!strncmp(opt, "fake=", 5))
596                 cmdline = opt + 5;
597 #endif
598 #ifdef CONFIG_ACPI_NUMA
599         if (!strncmp(opt, "noacpi", 6))
600                 acpi_numa = -1;
601         if (!strncmp(opt, "hotadd=", 7))
602                 hotadd_percent = simple_strtoul(opt+7, NULL, 10);
603 #endif
604         return 0;
605 }
606 early_param("numa", numa_setup);
607
608 /*
609  * Setup early cpu_to_node.
610  *
611  * Populate cpu_to_node[] only if x86_cpu_to_apicid[],
612  * and apicid_to_node[] tables have valid entries for a CPU.
613  * This means we skip cpu_to_node[] initialisation for NUMA
614  * emulation and faking node case (when running a kernel compiled
615  * for NUMA on a non NUMA box), which is OK as cpu_to_node[]
616  * is already initialized in a round robin manner at numa_init_array,
617  * prior to this call, and this initialization is good enough
618  * for the fake NUMA cases.
619  */
620 void __init init_cpu_to_node(void)
621 {
622         int i;
623
624         for (i = 0; i < NR_CPUS; i++) {
625                 int node;
626                 u16 apicid = x86_cpu_to_apicid_init[i];
627
628                 if (apicid == BAD_APICID)
629                         continue;
630                 node = apicid_to_node[apicid];
631                 if (node == NUMA_NO_NODE)
632                         continue;
633                 if (!node_online(node))
634                         continue;
635                 numa_set_node(i, node);
636         }
637 }
638
639