Merge branch 'powerpc-next' of master.kernel.org:/pub/scm/linux/kernel/git/galak...
[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 #ifdef CONFIG_SMP
35 int x86_cpu_to_node_map_init[NR_CPUS] = {
36         [0 ... NR_CPUS-1] = NUMA_NO_NODE
37 };
38 void *x86_cpu_to_node_map_early_ptr;
39 EXPORT_SYMBOL(x86_cpu_to_node_map_early_ptr);
40 #endif
41 DEFINE_PER_CPU(int, x86_cpu_to_node_map) = NUMA_NO_NODE;
42 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(x86_cpu_to_node_map);
43
44 s16 apicid_to_node[MAX_LOCAL_APIC] __cpuinitdata = {
45         [0 ... MAX_LOCAL_APIC-1] = NUMA_NO_NODE
46 };
47
48 cpumask_t node_to_cpumask_map[MAX_NUMNODES] __read_mostly;
49 EXPORT_SYMBOL(node_to_cpumask_map);
50
51 int numa_off __initdata;
52 unsigned long __initdata nodemap_addr;
53 unsigned long __initdata nodemap_size;
54
55 /*
56  * Given a shift value, try to populate memnodemap[]
57  * Returns :
58  * 1 if OK
59  * 0 if memnodmap[] too small (of shift too small)
60  * -1 if node overlap or lost ram (shift too big)
61  */
62 static int __init populate_memnodemap(const struct bootnode *nodes,
63                                       int numnodes, int shift, int *nodeids)
64 {
65         unsigned long addr, end;
66         int i, res = -1;
67
68         memset(memnodemap, 0xff, sizeof(s16)*memnodemapsize);
69         for (i = 0; i < numnodes; i++) {
70                 addr = nodes[i].start;
71                 end = nodes[i].end;
72                 if (addr >= end)
73                         continue;
74                 if ((end >> shift) >= memnodemapsize)
75                         return 0;
76                 do {
77                         if (memnodemap[addr >> shift] != NUMA_NO_NODE)
78                                 return -1;
79
80                         if (!nodeids)
81                                 memnodemap[addr >> shift] = i;
82                         else
83                                 memnodemap[addr >> shift] = nodeids[i];
84
85                         addr += (1UL << shift);
86                 } while (addr < end);
87                 res = 1;
88         }
89         return res;
90 }
91
92 static int __init allocate_cachealigned_memnodemap(void)
93 {
94         unsigned long addr;
95
96         memnodemap = memnode.embedded_map;
97         if (memnodemapsize <= ARRAY_SIZE(memnode.embedded_map))
98                 return 0;
99
100         addr = 0x8000;
101         nodemap_size = round_up(sizeof(s16) * memnodemapsize, L1_CACHE_BYTES);
102         nodemap_addr = find_e820_area(addr, end_pfn<<PAGE_SHIFT,
103                                       nodemap_size, L1_CACHE_BYTES);
104         if (nodemap_addr == -1UL) {
105                 printk(KERN_ERR
106                        "NUMA: Unable to allocate Memory to Node hash map\n");
107                 nodemap_addr = nodemap_size = 0;
108                 return -1;
109         }
110         memnodemap = phys_to_virt(nodemap_addr);
111         reserve_early(nodemap_addr, nodemap_addr + nodemap_size, "MEMNODEMAP");
112
113         printk(KERN_DEBUG "NUMA: Allocated memnodemap from %lx - %lx\n",
114                nodemap_addr, nodemap_addr + nodemap_size);
115         return 0;
116 }
117
118 /*
119  * The LSB of all start and end addresses in the node map is the value of the
120  * maximum possible shift.
121  */
122 static int __init extract_lsb_from_nodes(const struct bootnode *nodes,
123                                          int numnodes)
124 {
125         int i, nodes_used = 0;
126         unsigned long start, end;
127         unsigned long bitfield = 0, memtop = 0;
128
129         for (i = 0; i < numnodes; i++) {
130                 start = nodes[i].start;
131                 end = nodes[i].end;
132                 if (start >= end)
133                         continue;
134                 bitfield |= start;
135                 nodes_used++;
136                 if (end > memtop)
137                         memtop = end;
138         }
139         if (nodes_used <= 1)
140                 i = 63;
141         else
142                 i = find_first_bit(&bitfield, sizeof(unsigned long)*8);
143         memnodemapsize = (memtop >> i)+1;
144         return i;
145 }
146
147 int __init compute_hash_shift(struct bootnode *nodes, int numnodes,
148                               int *nodeids)
149 {
150         int shift;
151
152         shift = extract_lsb_from_nodes(nodes, numnodes);
153         if (allocate_cachealigned_memnodemap())
154                 return -1;
155         printk(KERN_DEBUG "NUMA: Using %d for the hash shift.\n",
156                 shift);
157
158         if (populate_memnodemap(nodes, numnodes, shift, nodeids) != 1) {
159                 printk(KERN_INFO "Your memory is not aligned you need to "
160                        "rebuild your kernel with a bigger NODEMAPSIZE "
161                        "shift=%d\n", shift);
162                 return -1;
163         }
164         return shift;
165 }
166
167 int early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
168 {
169         return phys_to_nid(pfn << PAGE_SHIFT);
170 }
171
172 static void * __init early_node_mem(int nodeid, unsigned long start,
173                                     unsigned long end, unsigned long size,
174                                     unsigned long align)
175 {
176         unsigned long mem = find_e820_area(start, end, size, align);
177         void *ptr;
178
179         if (mem != -1L)
180                 return __va(mem);
181
182         ptr = __alloc_bootmem_nopanic(size, align, __pa(MAX_DMA_ADDRESS));
183         if (ptr == NULL) {
184                 printk(KERN_ERR "Cannot find %lu bytes in node %d\n",
185                        size, nodeid);
186                 return NULL;
187         }
188         return ptr;
189 }
190
191 /* Initialize bootmem allocator for a node */
192 void __init setup_node_bootmem(int nodeid, unsigned long start,
193                                unsigned long end)
194 {
195         unsigned long start_pfn, end_pfn, bootmap_pages, bootmap_size;
196         unsigned long bootmap_start, nodedata_phys;
197         void *bootmap;
198         const int pgdat_size = round_up(sizeof(pg_data_t), PAGE_SIZE);
199
200         start = round_up(start, ZONE_ALIGN);
201
202         printk(KERN_INFO "Bootmem setup node %d %016lx-%016lx\n", nodeid,
203                start, end);
204
205         start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
206         end_pfn = end >> PAGE_SHIFT;
207
208         node_data[nodeid] = early_node_mem(nodeid, start, end, pgdat_size,
209                                            SMP_CACHE_BYTES);
210         if (node_data[nodeid] == NULL)
211                 return;
212         nodedata_phys = __pa(node_data[nodeid]);
213         printk(KERN_INFO "  NODE_DATA [%016lx - %016lx]\n", nodedata_phys,
214                 nodedata_phys + pgdat_size - 1);
215
216         memset(NODE_DATA(nodeid), 0, sizeof(pg_data_t));
217         NODE_DATA(nodeid)->bdata = &plat_node_bdata[nodeid];
218         NODE_DATA(nodeid)->node_start_pfn = start_pfn;
219         NODE_DATA(nodeid)->node_spanned_pages = end_pfn - start_pfn;
220
221         /* Find a place for the bootmem map */
222         bootmap_pages = bootmem_bootmap_pages(end_pfn - start_pfn);
223         bootmap_start = round_up(nodedata_phys + pgdat_size, PAGE_SIZE);
224         /*
225          * SMP_CAHCE_BYTES could be enough, but init_bootmem_node like
226          * to use that to align to PAGE_SIZE
227          */
228         bootmap = early_node_mem(nodeid, bootmap_start, end,
229                                  bootmap_pages<<PAGE_SHIFT, PAGE_SIZE);
230         if (bootmap == NULL)  {
231                 if (nodedata_phys < start || nodedata_phys >= end)
232                         free_bootmem(nodedata_phys, pgdat_size);
233                 node_data[nodeid] = NULL;
234                 return;
235         }
236         bootmap_start = __pa(bootmap);
237
238         bootmap_size = init_bootmem_node(NODE_DATA(nodeid),
239                                          bootmap_start >> PAGE_SHIFT,
240                                          start_pfn, end_pfn);
241
242         printk(KERN_INFO "  bootmap [%016lx -  %016lx] pages %lx\n",
243                  bootmap_start, bootmap_start + bootmap_size - 1,
244                  bootmap_pages);
245
246         free_bootmem_with_active_regions(nodeid, end);
247
248         reserve_bootmem_node(NODE_DATA(nodeid), nodedata_phys, pgdat_size,
249                         BOOTMEM_DEFAULT);
250         reserve_bootmem_node(NODE_DATA(nodeid), bootmap_start,
251                         bootmap_pages<<PAGE_SHIFT, BOOTMEM_DEFAULT);
252 #ifdef CONFIG_ACPI_NUMA
253         srat_reserve_add_area(nodeid);
254 #endif
255         node_set_online(nodeid);
256 }
257
258 /*
259  * There are unfortunately some poorly designed mainboards around that
260  * only connect memory to a single CPU. This breaks the 1:1 cpu->node
261  * mapping. To avoid this fill in the mapping for all possible CPUs,
262  * as the number of CPUs is not known yet. We round robin the existing
263  * nodes.
264  */
265 void __init numa_init_array(void)
266 {
267         int rr, i;
268
269         rr = first_node(node_online_map);
270         for (i = 0; i < NR_CPUS; i++) {
271                 if (early_cpu_to_node(i) != NUMA_NO_NODE)
272                         continue;
273                 numa_set_node(i, rr);
274                 rr = next_node(rr, node_online_map);
275                 if (rr == MAX_NUMNODES)
276                         rr = first_node(node_online_map);
277         }
278 }
279
280 #ifdef CONFIG_NUMA_EMU
281 /* Numa emulation */
282 char *cmdline __initdata;
283
284 /*
285  * Setups up nid to range from addr to addr + size.  If the end
286  * boundary is greater than max_addr, then max_addr is used instead.
287  * The return value is 0 if there is additional memory left for
288  * allocation past addr and -1 otherwise.  addr is adjusted to be at
289  * the end of the node.
290  */
291 static int __init setup_node_range(int nid, struct bootnode *nodes, u64 *addr,
292                                    u64 size, u64 max_addr)
293 {
294         int ret = 0;
295
296         nodes[nid].start = *addr;
297         *addr += size;
298         if (*addr >= max_addr) {
299                 *addr = max_addr;
300                 ret = -1;
301         }
302         nodes[nid].end = *addr;
303         node_set(nid, node_possible_map);
304         printk(KERN_INFO "Faking node %d at %016Lx-%016Lx (%LuMB)\n", nid,
305                nodes[nid].start, nodes[nid].end,
306                (nodes[nid].end - nodes[nid].start) >> 20);
307         return ret;
308 }
309
310 /*
311  * Splits num_nodes nodes up equally starting at node_start.  The return value
312  * is the number of nodes split up and addr is adjusted to be at the end of the
313  * last node allocated.
314  */
315 static int __init split_nodes_equally(struct bootnode *nodes, u64 *addr,
316                                       u64 max_addr, int node_start,
317                                       int num_nodes)
318 {
319         unsigned int big;
320         u64 size;
321         int i;
322
323         if (num_nodes <= 0)
324                 return -1;
325         if (num_nodes > MAX_NUMNODES)
326                 num_nodes = MAX_NUMNODES;
327         size = (max_addr - *addr - e820_hole_size(*addr, max_addr)) /
328                num_nodes;
329         /*
330          * Calculate the number of big nodes that can be allocated as a result
331          * of consolidating the leftovers.
332          */
333         big = ((size & ~FAKE_NODE_MIN_HASH_MASK) * num_nodes) /
334               FAKE_NODE_MIN_SIZE;
335
336         /* Round down to nearest FAKE_NODE_MIN_SIZE. */
337         size &= FAKE_NODE_MIN_HASH_MASK;
338         if (!size) {
339                 printk(KERN_ERR "Not enough memory for each node.  "
340                        "NUMA emulation disabled.\n");
341                 return -1;
342         }
343
344         for (i = node_start; i < num_nodes + node_start; i++) {
345                 u64 end = *addr + size;
346
347                 if (i < big)
348                         end += FAKE_NODE_MIN_SIZE;
349                 /*
350                  * The final node can have the remaining system RAM.  Other
351                  * nodes receive roughly the same amount of available pages.
352                  */
353                 if (i == num_nodes + node_start - 1)
354                         end = max_addr;
355                 else
356                         while (end - *addr - e820_hole_size(*addr, end) <
357                                size) {
358                                 end += FAKE_NODE_MIN_SIZE;
359                                 if (end > max_addr) {
360                                         end = max_addr;
361                                         break;
362                                 }
363                         }
364                 if (setup_node_range(i, nodes, addr, end - *addr, max_addr) < 0)
365                         break;
366         }
367         return i - node_start + 1;
368 }
369
370 /*
371  * Splits the remaining system RAM into chunks of size.  The remaining memory is
372  * always assigned to a final node and can be asymmetric.  Returns the number of
373  * nodes split.
374  */
375 static int __init split_nodes_by_size(struct bootnode *nodes, u64 *addr,
376                                       u64 max_addr, int node_start, u64 size)
377 {
378         int i = node_start;
379         size = (size << 20) & FAKE_NODE_MIN_HASH_MASK;
380         while (!setup_node_range(i++, nodes, addr, size, max_addr))
381                 ;
382         return i - node_start;
383 }
384
385 /*
386  * Sets up the system RAM area from start_pfn to end_pfn according to the
387  * numa=fake command-line option.
388  */
389 static struct bootnode nodes[MAX_NUMNODES] __initdata;
390
391 static int __init numa_emulation(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
392 {
393         u64 size, addr = start_pfn << PAGE_SHIFT;
394         u64 max_addr = end_pfn << PAGE_SHIFT;
395         int num_nodes = 0, num = 0, coeff_flag, coeff = -1, i;
396
397         memset(&nodes, 0, sizeof(nodes));
398         /*
399          * If the numa=fake command-line is just a single number N, split the
400          * system RAM into N fake nodes.
401          */
402         if (!strchr(cmdline, '*') && !strchr(cmdline, ',')) {
403                 long n = simple_strtol(cmdline, NULL, 0);
404
405                 num_nodes = split_nodes_equally(nodes, &addr, max_addr, 0, n);
406                 if (num_nodes < 0)
407                         return num_nodes;
408                 goto out;
409         }
410
411         /* Parse the command line. */
412         for (coeff_flag = 0; ; cmdline++) {
413                 if (*cmdline && isdigit(*cmdline)) {
414                         num = num * 10 + *cmdline - '0';
415                         continue;
416                 }
417                 if (*cmdline == '*') {
418                         if (num > 0)
419                                 coeff = num;
420                         coeff_flag = 1;
421                 }
422                 if (!*cmdline || *cmdline == ',') {
423                         if (!coeff_flag)
424                                 coeff = 1;
425                         /*
426                          * Round down to the nearest FAKE_NODE_MIN_SIZE.
427                          * Command-line coefficients are in megabytes.
428                          */
429                         size = ((u64)num << 20) & FAKE_NODE_MIN_HASH_MASK;
430                         if (size)
431                                 for (i = 0; i < coeff; i++, num_nodes++)
432                                         if (setup_node_range(num_nodes, nodes,
433                                                 &addr, size, max_addr) < 0)
434                                                 goto done;
435                         if (!*cmdline)
436                                 break;
437                         coeff_flag = 0;
438                         coeff = -1;
439                 }
440                 num = 0;
441         }
442 done:
443         if (!num_nodes)
444                 return -1;
445         /* Fill remainder of system RAM, if appropriate. */
446         if (addr < max_addr) {
447                 if (coeff_flag && coeff < 0) {
448                         /* Split remaining nodes into num-sized chunks */
449                         num_nodes += split_nodes_by_size(nodes, &addr, max_addr,
450                                                          num_nodes, num);
451                         goto out;
452                 }
453                 switch (*(cmdline - 1)) {
454                 case '*':
455                         /* Split remaining nodes into coeff chunks */
456                         if (coeff <= 0)
457                                 break;
458                         num_nodes += split_nodes_equally(nodes, &addr, max_addr,
459                                                          num_nodes, coeff);
460                         break;
461                 case ',':
462                         /* Do not allocate remaining system RAM */
463                         break;
464                 default:
465                         /* Give one final node */
466                         setup_node_range(num_nodes, nodes, &addr,
467                                          max_addr - addr, max_addr);
468                         num_nodes++;
469                 }
470         }
471 out:
472         memnode_shift = compute_hash_shift(nodes, num_nodes, NULL);
473         if (memnode_shift < 0) {
474                 memnode_shift = 0;
475                 printk(KERN_ERR "No NUMA hash function found.  NUMA emulation "
476                        "disabled.\n");
477                 return -1;
478         }
479
480         /*
481          * We need to vacate all active ranges that may have been registered by
482          * SRAT and set acpi_numa to -1 so that srat_disabled() always returns
483          * true.  NUMA emulation has succeeded so we will not scan ACPI nodes.
484          */
485         remove_all_active_ranges();
486 #ifdef CONFIG_ACPI_NUMA
487         acpi_numa = -1;
488 #endif
489         for_each_node_mask(i, node_possible_map) {
490                 e820_register_active_regions(i, nodes[i].start >> PAGE_SHIFT,
491                                                 nodes[i].end >> PAGE_SHIFT);
492                 setup_node_bootmem(i, nodes[i].start, nodes[i].end);
493         }
494         acpi_fake_nodes(nodes, num_nodes);
495         numa_init_array();
496         return 0;
497 }
498 #endif /* CONFIG_NUMA_EMU */
499
500 void __init numa_initmem_init(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
501 {
502         int i;
503
504         nodes_clear(node_possible_map);
505         nodes_clear(node_online_map);
506
507 #ifdef CONFIG_NUMA_EMU
508         if (cmdline && !numa_emulation(start_pfn, end_pfn))
509                 return;
510         nodes_clear(node_possible_map);
511         nodes_clear(node_online_map);
512 #endif
513
514 #ifdef CONFIG_ACPI_NUMA
515         if (!numa_off && !acpi_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
522 #ifdef CONFIG_K8_NUMA
523         if (!numa_off && !k8_scan_nodes(start_pfn<<PAGE_SHIFT,
524                                         end_pfn<<PAGE_SHIFT))
525                 return;
526         nodes_clear(node_possible_map);
527         nodes_clear(node_online_map);
528 #endif
529         printk(KERN_INFO "%s\n",
530                numa_off ? "NUMA turned off" : "No NUMA configuration found");
531
532         printk(KERN_INFO "Faking a node at %016lx-%016lx\n",
533                start_pfn << PAGE_SHIFT,
534                end_pfn << PAGE_SHIFT);
535         /* setup dummy node covering all memory */
536         memnode_shift = 63;
537         memnodemap = memnode.embedded_map;
538         memnodemap[0] = 0;
539         node_set_online(0);
540         node_set(0, node_possible_map);
541         for (i = 0; i < NR_CPUS; i++)
542                 numa_set_node(i, 0);
543         /* cpumask_of_cpu() may not be available during early startup */
544         memset(&node_to_cpumask_map[0], 0, sizeof(node_to_cpumask_map[0]));
545         cpu_set(0, node_to_cpumask_map[0]);
546         e820_register_active_regions(0, start_pfn, end_pfn);
547         setup_node_bootmem(0, start_pfn << PAGE_SHIFT, end_pfn << PAGE_SHIFT);
548 }
549
550 __cpuinit void numa_add_cpu(int cpu)
551 {
552         set_bit(cpu,
553                 (unsigned long *)&node_to_cpumask_map[early_cpu_to_node(cpu)]);
554 }
555
556 void __cpuinit numa_set_node(int cpu, int node)
557 {
558         int *cpu_to_node_map = x86_cpu_to_node_map_early_ptr;
559
560         if(cpu_to_node_map)
561                 cpu_to_node_map[cpu] = node;
562         else if(per_cpu_offset(cpu))
563                 per_cpu(x86_cpu_to_node_map, cpu) = node;
564         else
565                 Dprintk(KERN_INFO "Setting node for non-present cpu %d\n", cpu);
566 }
567
568 unsigned long __init numa_free_all_bootmem(void)
569 {
570         unsigned long pages = 0;
571         int i;
572
573         for_each_online_node(i)
574                 pages += free_all_bootmem_node(NODE_DATA(i));
575
576         return pages;
577 }
578
579 void __init paging_init(void)
580 {
581         unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES];
582
583         memset(max_zone_pfns, 0, sizeof(max_zone_pfns));
584         max_zone_pfns[ZONE_DMA] = MAX_DMA_PFN;
585         max_zone_pfns[ZONE_DMA32] = MAX_DMA32_PFN;
586         max_zone_pfns[ZONE_NORMAL] = end_pfn;
587
588         sparse_memory_present_with_active_regions(MAX_NUMNODES);
589         sparse_init();
590
591         free_area_init_nodes(max_zone_pfns);
592 }
593
594 static __init int numa_setup(char *opt)
595 {
596         if (!opt)
597                 return -EINVAL;
598         if (!strncmp(opt, "off", 3))
599                 numa_off = 1;
600 #ifdef CONFIG_NUMA_EMU
601         if (!strncmp(opt, "fake=", 5))
602                 cmdline = opt + 5;
603 #endif
604 #ifdef CONFIG_ACPI_NUMA
605         if (!strncmp(opt, "noacpi", 6))
606                 acpi_numa = -1;
607         if (!strncmp(opt, "hotadd=", 7))
608                 hotadd_percent = simple_strtoul(opt+7, NULL, 10);
609 #endif
610         return 0;
611 }
612 early_param("numa", numa_setup);
613
614 /*
615  * Setup early cpu_to_node.
616  *
617  * Populate cpu_to_node[] only if x86_cpu_to_apicid[],
618  * and apicid_to_node[] tables have valid entries for a CPU.
619  * This means we skip cpu_to_node[] initialisation for NUMA
620  * emulation and faking node case (when running a kernel compiled
621  * for NUMA on a non NUMA box), which is OK as cpu_to_node[]
622  * is already initialized in a round robin manner at numa_init_array,
623  * prior to this call, and this initialization is good enough
624  * for the fake NUMA cases.
625  */
626 void __init init_cpu_to_node(void)
627 {
628         int i;
629
630         for (i = 0; i < NR_CPUS; i++) {
631                 int node;
632                 u16 apicid = x86_cpu_to_apicid_init[i];
633
634                 if (apicid == BAD_APICID)
635                         continue;
636                 node = apicid_to_node[apicid];
637                 if (node == NUMA_NO_NODE)
638                         continue;
639                 if (!node_online(node))
640                         continue;
641                 numa_set_node(i, node);
642         }
643 }
644
645