Merge git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/gregkh/pci-2.6
[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
206         memset(NODE_DATA(nodeid), 0, sizeof(pg_data_t));
207         NODE_DATA(nodeid)->bdata = &plat_node_bdata[nodeid];
208         NODE_DATA(nodeid)->node_start_pfn = start_pfn;
209         NODE_DATA(nodeid)->node_spanned_pages = end_pfn - start_pfn;
210
211         /* Find a place for the bootmem map */
212         bootmap_pages = bootmem_bootmap_pages(end_pfn - start_pfn);
213         bootmap_start = round_up(nodedata_phys + pgdat_size, PAGE_SIZE);
214         /*
215          * SMP_CAHCE_BYTES could be enough, but init_bootmem_node like
216          * to use that to align to PAGE_SIZE
217          */
218         bootmap = early_node_mem(nodeid, bootmap_start, end,
219                                  bootmap_pages<<PAGE_SHIFT, PAGE_SIZE);
220         if (bootmap == NULL)  {
221                 if (nodedata_phys < start || nodedata_phys >= end)
222                         free_bootmem((unsigned long)node_data[nodeid],
223                                      pgdat_size);
224                 node_data[nodeid] = NULL;
225                 return;
226         }
227         bootmap_start = __pa(bootmap);
228         Dprintk("bootmap start %lu pages %lu\n", bootmap_start, bootmap_pages);
229
230         bootmap_size = init_bootmem_node(NODE_DATA(nodeid),
231                                          bootmap_start >> PAGE_SHIFT,
232                                          start_pfn, end_pfn);
233
234         free_bootmem_with_active_regions(nodeid, end);
235
236         reserve_bootmem_node(NODE_DATA(nodeid), nodedata_phys, pgdat_size);
237         reserve_bootmem_node(NODE_DATA(nodeid), bootmap_start,
238                              bootmap_pages<<PAGE_SHIFT);
239 #ifdef CONFIG_ACPI_NUMA
240         srat_reserve_add_area(nodeid);
241 #endif
242         node_set_online(nodeid);
243 }
244
245 /*
246  * There are unfortunately some poorly designed mainboards around that
247  * only connect memory to a single CPU. This breaks the 1:1 cpu->node
248  * mapping. To avoid this fill in the mapping for all possible CPUs,
249  * as the number of CPUs is not known yet. We round robin the existing
250  * nodes.
251  */
252 void __init numa_init_array(void)
253 {
254         int rr, i;
255
256         rr = first_node(node_online_map);
257         for (i = 0; i < NR_CPUS; i++) {
258                 if (early_cpu_to_node(i) != NUMA_NO_NODE)
259                         continue;
260                 numa_set_node(i, rr);
261                 rr = next_node(rr, node_online_map);
262                 if (rr == MAX_NUMNODES)
263                         rr = first_node(node_online_map);
264         }
265 }
266
267 #ifdef CONFIG_NUMA_EMU
268 /* Numa emulation */
269 char *cmdline __initdata;
270
271 /*
272  * Setups up nid to range from addr to addr + size.  If the end
273  * boundary is greater than max_addr, then max_addr is used instead.
274  * The return value is 0 if there is additional memory left for
275  * allocation past addr and -1 otherwise.  addr is adjusted to be at
276  * the end of the node.
277  */
278 static int __init setup_node_range(int nid, struct bootnode *nodes, u64 *addr,
279                                    u64 size, u64 max_addr)
280 {
281         int ret = 0;
282
283         nodes[nid].start = *addr;
284         *addr += size;
285         if (*addr >= max_addr) {
286                 *addr = max_addr;
287                 ret = -1;
288         }
289         nodes[nid].end = *addr;
290         node_set(nid, node_possible_map);
291         printk(KERN_INFO "Faking node %d at %016Lx-%016Lx (%LuMB)\n", nid,
292                nodes[nid].start, nodes[nid].end,
293                (nodes[nid].end - nodes[nid].start) >> 20);
294         return ret;
295 }
296
297 /*
298  * Splits num_nodes nodes up equally starting at node_start.  The return value
299  * is the number of nodes split up and addr is adjusted to be at the end of the
300  * last node allocated.
301  */
302 static int __init split_nodes_equally(struct bootnode *nodes, u64 *addr,
303                                       u64 max_addr, int node_start,
304                                       int num_nodes)
305 {
306         unsigned int big;
307         u64 size;
308         int i;
309
310         if (num_nodes <= 0)
311                 return -1;
312         if (num_nodes > MAX_NUMNODES)
313                 num_nodes = MAX_NUMNODES;
314         size = (max_addr - *addr - e820_hole_size(*addr, max_addr)) /
315                num_nodes;
316         /*
317          * Calculate the number of big nodes that can be allocated as a result
318          * of consolidating the leftovers.
319          */
320         big = ((size & ~FAKE_NODE_MIN_HASH_MASK) * num_nodes) /
321               FAKE_NODE_MIN_SIZE;
322
323         /* Round down to nearest FAKE_NODE_MIN_SIZE. */
324         size &= FAKE_NODE_MIN_HASH_MASK;
325         if (!size) {
326                 printk(KERN_ERR "Not enough memory for each node.  "
327                        "NUMA emulation disabled.\n");
328                 return -1;
329         }
330
331         for (i = node_start; i < num_nodes + node_start; i++) {
332                 u64 end = *addr + size;
333
334                 if (i < big)
335                         end += FAKE_NODE_MIN_SIZE;
336                 /*
337                  * The final node can have the remaining system RAM.  Other
338                  * nodes receive roughly the same amount of available pages.
339                  */
340                 if (i == num_nodes + node_start - 1)
341                         end = max_addr;
342                 else
343                         while (end - *addr - e820_hole_size(*addr, end) <
344                                size) {
345                                 end += FAKE_NODE_MIN_SIZE;
346                                 if (end > max_addr) {
347                                         end = max_addr;
348                                         break;
349                                 }
350                         }
351                 if (setup_node_range(i, nodes, addr, end - *addr, max_addr) < 0)
352                         break;
353         }
354         return i - node_start + 1;
355 }
356
357 /*
358  * Splits the remaining system RAM into chunks of size.  The remaining memory is
359  * always assigned to a final node and can be asymmetric.  Returns the number of
360  * nodes split.
361  */
362 static int __init split_nodes_by_size(struct bootnode *nodes, u64 *addr,
363                                       u64 max_addr, int node_start, u64 size)
364 {
365         int i = node_start;
366         size = (size << 20) & FAKE_NODE_MIN_HASH_MASK;
367         while (!setup_node_range(i++, nodes, addr, size, max_addr))
368                 ;
369         return i - node_start;
370 }
371
372 /*
373  * Sets up the system RAM area from start_pfn to end_pfn according to the
374  * numa=fake command-line option.
375  */
376 static int __init numa_emulation(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
377 {
378         struct bootnode nodes[MAX_NUMNODES];
379         u64 size, addr = start_pfn << PAGE_SHIFT;
380         u64 max_addr = end_pfn << PAGE_SHIFT;
381         int num_nodes = 0, num = 0, coeff_flag, coeff = -1, i;
382
383         memset(&nodes, 0, sizeof(nodes));
384         /*
385          * If the numa=fake command-line is just a single number N, split the
386          * system RAM into N fake nodes.
387          */
388         if (!strchr(cmdline, '*') && !strchr(cmdline, ',')) {
389                 long n = simple_strtol(cmdline, NULL, 0);
390
391                 num_nodes = split_nodes_equally(nodes, &addr, max_addr, 0, n);
392                 if (num_nodes < 0)
393                         return num_nodes;
394                 goto out;
395         }
396
397         /* Parse the command line. */
398         for (coeff_flag = 0; ; cmdline++) {
399                 if (*cmdline && isdigit(*cmdline)) {
400                         num = num * 10 + *cmdline - '0';
401                         continue;
402                 }
403                 if (*cmdline == '*') {
404                         if (num > 0)
405                                 coeff = num;
406                         coeff_flag = 1;
407                 }
408                 if (!*cmdline || *cmdline == ',') {
409                         if (!coeff_flag)
410                                 coeff = 1;
411                         /*
412                          * Round down to the nearest FAKE_NODE_MIN_SIZE.
413                          * Command-line coefficients are in megabytes.
414                          */
415                         size = ((u64)num << 20) & FAKE_NODE_MIN_HASH_MASK;
416                         if (size)
417                                 for (i = 0; i < coeff; i++, num_nodes++)
418                                         if (setup_node_range(num_nodes, nodes,
419                                                 &addr, size, max_addr) < 0)
420                                                 goto done;
421                         if (!*cmdline)
422                                 break;
423                         coeff_flag = 0;
424                         coeff = -1;
425                 }
426                 num = 0;
427         }
428 done:
429         if (!num_nodes)
430                 return -1;
431         /* Fill remainder of system RAM, if appropriate. */
432         if (addr < max_addr) {
433                 if (coeff_flag && coeff < 0) {
434                         /* Split remaining nodes into num-sized chunks */
435                         num_nodes += split_nodes_by_size(nodes, &addr, max_addr,
436                                                          num_nodes, num);
437                         goto out;
438                 }
439                 switch (*(cmdline - 1)) {
440                 case '*':
441                         /* Split remaining nodes into coeff chunks */
442                         if (coeff <= 0)
443                                 break;
444                         num_nodes += split_nodes_equally(nodes, &addr, max_addr,
445                                                          num_nodes, coeff);
446                         break;
447                 case ',':
448                         /* Do not allocate remaining system RAM */
449                         break;
450                 default:
451                         /* Give one final node */
452                         setup_node_range(num_nodes, nodes, &addr,
453                                          max_addr - addr, max_addr);
454                         num_nodes++;
455                 }
456         }
457 out:
458         memnode_shift = compute_hash_shift(nodes, num_nodes);
459         if (memnode_shift < 0) {
460                 memnode_shift = 0;
461                 printk(KERN_ERR "No NUMA hash function found.  NUMA emulation "
462                        "disabled.\n");
463                 return -1;
464         }
465
466         /*
467          * We need to vacate all active ranges that may have been registered by
468          * SRAT and set acpi_numa to -1 so that srat_disabled() always returns
469          * true.  NUMA emulation has succeeded so we will not scan ACPI nodes.
470          */
471         remove_all_active_ranges();
472 #ifdef CONFIG_ACPI_NUMA
473         acpi_numa = -1;
474 #endif
475         for_each_node_mask(i, node_possible_map) {
476                 e820_register_active_regions(i, nodes[i].start >> PAGE_SHIFT,
477                                                 nodes[i].end >> PAGE_SHIFT);
478                 setup_node_bootmem(i, nodes[i].start, nodes[i].end);
479         }
480         acpi_fake_nodes(nodes, num_nodes);
481         numa_init_array();
482         return 0;
483 }
484 #endif /* CONFIG_NUMA_EMU */
485
486 void __init numa_initmem_init(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
487 {
488         int i;
489
490         nodes_clear(node_possible_map);
491
492 #ifdef CONFIG_NUMA_EMU
493         if (cmdline && !numa_emulation(start_pfn, end_pfn))
494                 return;
495         nodes_clear(node_possible_map);
496 #endif
497
498 #ifdef CONFIG_ACPI_NUMA
499         if (!numa_off && !acpi_scan_nodes(start_pfn << PAGE_SHIFT,
500                                           end_pfn << PAGE_SHIFT))
501                 return;
502         nodes_clear(node_possible_map);
503 #endif
504
505 #ifdef CONFIG_K8_NUMA
506         if (!numa_off && !k8_scan_nodes(start_pfn<<PAGE_SHIFT,
507                                         end_pfn<<PAGE_SHIFT))
508                 return;
509         nodes_clear(node_possible_map);
510 #endif
511         printk(KERN_INFO "%s\n",
512                numa_off ? "NUMA turned off" : "No NUMA configuration found");
513
514         printk(KERN_INFO "Faking a node at %016lx-%016lx\n",
515                start_pfn << PAGE_SHIFT,
516                end_pfn << PAGE_SHIFT);
517         /* setup dummy node covering all memory */
518         memnode_shift = 63;
519         memnodemap = memnode.embedded_map;
520         memnodemap[0] = 0;
521         nodes_clear(node_online_map);
522         node_set_online(0);
523         node_set(0, node_possible_map);
524         for (i = 0; i < NR_CPUS; i++)
525                 numa_set_node(i, 0);
526         /* cpumask_of_cpu() may not be available during early startup */
527         memset(&node_to_cpumask_map[0], 0, sizeof(node_to_cpumask_map[0]));
528         cpu_set(0, node_to_cpumask_map[0]);
529         e820_register_active_regions(0, start_pfn, end_pfn);
530         setup_node_bootmem(0, start_pfn << PAGE_SHIFT, end_pfn << PAGE_SHIFT);
531 }
532
533 __cpuinit void numa_add_cpu(int cpu)
534 {
535         set_bit(cpu,
536                 (unsigned long *)&node_to_cpumask_map[early_cpu_to_node(cpu)]);
537 }
538
539 void __cpuinit numa_set_node(int cpu, int node)
540 {
541         int *cpu_to_node_map = x86_cpu_to_node_map_early_ptr;
542
543         cpu_pda(cpu)->nodenumber = node;
544
545         if(cpu_to_node_map)
546                 cpu_to_node_map[cpu] = node;
547         else if(per_cpu_offset(cpu))
548                 per_cpu(x86_cpu_to_node_map, cpu) = node;
549         else
550                 Dprintk(KERN_INFO "Setting node for non-present cpu %d\n", cpu);
551 }
552
553 unsigned long __init numa_free_all_bootmem(void)
554 {
555         unsigned long pages = 0;
556         int i;
557
558         for_each_online_node(i)
559                 pages += free_all_bootmem_node(NODE_DATA(i));
560
561         return pages;
562 }
563
564 void __init paging_init(void)
565 {
566         unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES];
567
568         memset(max_zone_pfns, 0, sizeof(max_zone_pfns));
569         max_zone_pfns[ZONE_DMA] = MAX_DMA_PFN;
570         max_zone_pfns[ZONE_DMA32] = MAX_DMA32_PFN;
571         max_zone_pfns[ZONE_NORMAL] = end_pfn;
572
573         sparse_memory_present_with_active_regions(MAX_NUMNODES);
574         sparse_init();
575
576         free_area_init_nodes(max_zone_pfns);
577 }
578
579 static __init int numa_setup(char *opt)
580 {
581         if (!opt)
582                 return -EINVAL;
583         if (!strncmp(opt, "off", 3))
584                 numa_off = 1;
585 #ifdef CONFIG_NUMA_EMU
586         if (!strncmp(opt, "fake=", 5))
587                 cmdline = opt + 5;
588 #endif
589 #ifdef CONFIG_ACPI_NUMA
590         if (!strncmp(opt, "noacpi", 6))
591                 acpi_numa = -1;
592         if (!strncmp(opt, "hotadd=", 7))
593                 hotadd_percent = simple_strtoul(opt+7, NULL, 10);
594 #endif
595         return 0;
596 }
597 early_param("numa", numa_setup);
598
599 /*
600  * Setup early cpu_to_node.
601  *
602  * Populate cpu_to_node[] only if x86_cpu_to_apicid[],
603  * and apicid_to_node[] tables have valid entries for a CPU.
604  * This means we skip cpu_to_node[] initialisation for NUMA
605  * emulation and faking node case (when running a kernel compiled
606  * for NUMA on a non NUMA box), which is OK as cpu_to_node[]
607  * is already initialized in a round robin manner at numa_init_array,
608  * prior to this call, and this initialization is good enough
609  * for the fake NUMA cases.
610  */
611 void __init init_cpu_to_node(void)
612 {
613         int i;
614
615         for (i = 0; i < NR_CPUS; i++) {
616                 u16 apicid = x86_cpu_to_apicid_init[i];
617
618                 if (apicid == BAD_APICID)
619                         continue;
620                 if (apicid_to_node[apicid] == NUMA_NO_NODE)
621                         continue;
622                 numa_set_node(i, apicid_to_node[apicid]);
623         }
624 }
625
626