Merge branch 'sched/for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/tip...
[linux-2.6] / 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 static bootmem_data_t plat_node_bdata[MAX_NUMNODES];
31
32 struct memnode memnode;
33
34 s16 apicid_to_node[MAX_LOCAL_APIC] __cpuinitdata = {
35         [0 ... MAX_LOCAL_APIC-1] = NUMA_NO_NODE
36 };
37
38 int numa_off __initdata;
39 static unsigned long __initdata nodemap_addr;
40 static unsigned long __initdata nodemap_size;
41
42 /*
43  * Given a shift value, try to populate memnodemap[]
44  * Returns :
45  * 1 if OK
46  * 0 if memnodmap[] too small (of shift too small)
47  * -1 if node overlap or lost ram (shift too big)
48  */
49 static int __init populate_memnodemap(const struct bootnode *nodes,
50                                       int numnodes, int shift, int *nodeids)
51 {
52         unsigned long addr, end;
53         int i, res = -1;
54
55         memset(memnodemap, 0xff, sizeof(s16)*memnodemapsize);
56         for (i = 0; i < numnodes; i++) {
57                 addr = nodes[i].start;
58                 end = nodes[i].end;
59                 if (addr >= end)
60                         continue;
61                 if ((end >> shift) >= memnodemapsize)
62                         return 0;
63                 do {
64                         if (memnodemap[addr >> shift] != NUMA_NO_NODE)
65                                 return -1;
66
67                         if (!nodeids)
68                                 memnodemap[addr >> shift] = i;
69                         else
70                                 memnodemap[addr >> shift] = nodeids[i];
71
72                         addr += (1UL << shift);
73                 } while (addr < end);
74                 res = 1;
75         }
76         return res;
77 }
78
79 static int __init allocate_cachealigned_memnodemap(void)
80 {
81         unsigned long addr;
82
83         memnodemap = memnode.embedded_map;
84         if (memnodemapsize <= ARRAY_SIZE(memnode.embedded_map))
85                 return 0;
86
87         addr = 0x8000;
88         nodemap_size = round_up(sizeof(s16) * memnodemapsize, L1_CACHE_BYTES);
89         nodemap_addr = find_e820_area(addr, max_pfn<<PAGE_SHIFT,
90                                       nodemap_size, L1_CACHE_BYTES);
91         if (nodemap_addr == -1UL) {
92                 printk(KERN_ERR
93                        "NUMA: Unable to allocate Memory to Node hash map\n");
94                 nodemap_addr = nodemap_size = 0;
95                 return -1;
96         }
97         memnodemap = phys_to_virt(nodemap_addr);
98         reserve_early(nodemap_addr, nodemap_addr + nodemap_size, "MEMNODEMAP");
99
100         printk(KERN_DEBUG "NUMA: Allocated memnodemap from %lx - %lx\n",
101                nodemap_addr, nodemap_addr + nodemap_size);
102         return 0;
103 }
104
105 /*
106  * The LSB of all start and end addresses in the node map is the value of the
107  * maximum possible shift.
108  */
109 static int __init extract_lsb_from_nodes(const struct bootnode *nodes,
110                                          int numnodes)
111 {
112         int i, nodes_used = 0;
113         unsigned long start, end;
114         unsigned long bitfield = 0, memtop = 0;
115
116         for (i = 0; i < numnodes; i++) {
117                 start = nodes[i].start;
118                 end = nodes[i].end;
119                 if (start >= end)
120                         continue;
121                 bitfield |= start;
122                 nodes_used++;
123                 if (end > memtop)
124                         memtop = end;
125         }
126         if (nodes_used <= 1)
127                 i = 63;
128         else
129                 i = find_first_bit(&bitfield, sizeof(unsigned long)*8);
130         memnodemapsize = (memtop >> i)+1;
131         return i;
132 }
133
134 int __init compute_hash_shift(struct bootnode *nodes, int numnodes,
135                               int *nodeids)
136 {
137         int shift;
138
139         shift = extract_lsb_from_nodes(nodes, numnodes);
140         if (allocate_cachealigned_memnodemap())
141                 return -1;
142         printk(KERN_DEBUG "NUMA: Using %d for the hash shift.\n",
143                 shift);
144
145         if (populate_memnodemap(nodes, numnodes, shift, nodeids) != 1) {
146                 printk(KERN_INFO "Your memory is not aligned you need to "
147                        "rebuild your kernel with a bigger NODEMAPSIZE "
148                        "shift=%d\n", shift);
149                 return -1;
150         }
151         return shift;
152 }
153
154 int early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
155 {
156         return phys_to_nid(pfn << PAGE_SHIFT);
157 }
158
159 static void * __init early_node_mem(int nodeid, unsigned long start,
160                                     unsigned long end, unsigned long size,
161                                     unsigned long align)
162 {
163         unsigned long mem = find_e820_area(start, end, size, align);
164         void *ptr;
165
166         if (mem != -1L)
167                 return __va(mem);
168
169         ptr = __alloc_bootmem_nopanic(size, align, __pa(MAX_DMA_ADDRESS));
170         if (ptr == NULL) {
171                 printk(KERN_ERR "Cannot find %lu bytes in node %d\n",
172                        size, nodeid);
173                 return NULL;
174         }
175         return ptr;
176 }
177
178 /* Initialize bootmem allocator for a node */
179 void __init setup_node_bootmem(int nodeid, unsigned long start,
180                                unsigned long end)
181 {
182         unsigned long start_pfn, last_pfn, bootmap_pages, bootmap_size;
183         unsigned long bootmap_start, nodedata_phys;
184         void *bootmap;
185         const int pgdat_size = round_up(sizeof(pg_data_t), PAGE_SIZE);
186         int nid;
187
188         start = round_up(start, ZONE_ALIGN);
189
190         printk(KERN_INFO "Bootmem setup node %d %016lx-%016lx\n", nodeid,
191                start, end);
192
193         start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
194         last_pfn = end >> PAGE_SHIFT;
195
196         node_data[nodeid] = early_node_mem(nodeid, start, end, pgdat_size,
197                                            SMP_CACHE_BYTES);
198         if (node_data[nodeid] == NULL)
199                 return;
200         nodedata_phys = __pa(node_data[nodeid]);
201         printk(KERN_INFO "  NODE_DATA [%016lx - %016lx]\n", nodedata_phys,
202                 nodedata_phys + pgdat_size - 1);
203
204         memset(NODE_DATA(nodeid), 0, sizeof(pg_data_t));
205         NODE_DATA(nodeid)->bdata = &plat_node_bdata[nodeid];
206         NODE_DATA(nodeid)->node_start_pfn = start_pfn;
207         NODE_DATA(nodeid)->node_spanned_pages = last_pfn - start_pfn;
208
209         /*
210          * Find a place for the bootmem map
211          * nodedata_phys could be on other nodes by alloc_bootmem,
212          * so need to sure bootmap_start not to be small, otherwise
213          * early_node_mem will get that with find_e820_area instead
214          * of alloc_bootmem, that could clash with reserved range
215          */
216         bootmap_pages = bootmem_bootmap_pages(last_pfn - start_pfn);
217         nid = phys_to_nid(nodedata_phys);
218         if (nid == nodeid)
219                 bootmap_start = round_up(nodedata_phys + pgdat_size, PAGE_SIZE);
220         else
221                 bootmap_start = round_up(start, PAGE_SIZE);
222         /*
223          * SMP_CACHE_BYTES could be enough, but init_bootmem_node like
224          * to use that to align to PAGE_SIZE
225          */
226         bootmap = early_node_mem(nodeid, bootmap_start, end,
227                                  bootmap_pages<<PAGE_SHIFT, PAGE_SIZE);
228         if (bootmap == NULL)  {
229                 if (nodedata_phys < start || nodedata_phys >= end)
230                         free_bootmem(nodedata_phys, pgdat_size);
231                 node_data[nodeid] = NULL;
232                 return;
233         }
234         bootmap_start = __pa(bootmap);
235
236         bootmap_size = init_bootmem_node(NODE_DATA(nodeid),
237                                          bootmap_start >> PAGE_SHIFT,
238                                          start_pfn, last_pfn);
239
240         printk(KERN_INFO "  bootmap [%016lx -  %016lx] pages %lx\n",
241                  bootmap_start, bootmap_start + bootmap_size - 1,
242                  bootmap_pages);
243
244         free_bootmem_with_active_regions(nodeid, end);
245
246         /*
247          * convert early reserve to bootmem reserve earlier
248          * otherwise early_node_mem could use early reserved mem
249          * on previous node
250          */
251         early_res_to_bootmem(start, end);
252
253         /*
254          * in some case early_node_mem could use alloc_bootmem
255          * to get range on other node, don't reserve that again
256          */
257         if (nid != nodeid)
258                 printk(KERN_INFO "    NODE_DATA(%d) on node %d\n", nodeid, nid);
259         else
260                 reserve_bootmem_node(NODE_DATA(nodeid), nodedata_phys,
261                                         pgdat_size, BOOTMEM_DEFAULT);
262         nid = phys_to_nid(bootmap_start);
263         if (nid != nodeid)
264                 printk(KERN_INFO "    bootmap(%d) on node %d\n", nodeid, nid);
265         else
266                 reserve_bootmem_node(NODE_DATA(nodeid), bootmap_start,
267                                  bootmap_pages<<PAGE_SHIFT, BOOTMEM_DEFAULT);
268
269 #ifdef CONFIG_ACPI_NUMA
270         srat_reserve_add_area(nodeid);
271 #endif
272         node_set_online(nodeid);
273 }
274
275 /*
276  * There are unfortunately some poorly designed mainboards around that
277  * only connect memory to a single CPU. This breaks the 1:1 cpu->node
278  * mapping. To avoid this fill in the mapping for all possible CPUs,
279  * as the number of CPUs is not known yet. We round robin the existing
280  * nodes.
281  */
282 void __init numa_init_array(void)
283 {
284         int rr, i;
285
286         rr = first_node(node_online_map);
287         for (i = 0; i < NR_CPUS; i++) {
288                 if (early_cpu_to_node(i) != NUMA_NO_NODE)
289                         continue;
290                 numa_set_node(i, rr);
291                 rr = next_node(rr, node_online_map);
292                 if (rr == MAX_NUMNODES)
293                         rr = first_node(node_online_map);
294         }
295 }
296
297 #ifdef CONFIG_NUMA_EMU
298 /* Numa emulation */
299 static char *cmdline __initdata;
300
301 /*
302  * Setups up nid to range from addr to addr + size.  If the end
303  * boundary is greater than max_addr, then max_addr is used instead.
304  * The return value is 0 if there is additional memory left for
305  * allocation past addr and -1 otherwise.  addr is adjusted to be at
306  * the end of the node.
307  */
308 static int __init setup_node_range(int nid, struct bootnode *nodes, u64 *addr,
309                                    u64 size, u64 max_addr)
310 {
311         int ret = 0;
312
313         nodes[nid].start = *addr;
314         *addr += size;
315         if (*addr >= max_addr) {
316                 *addr = max_addr;
317                 ret = -1;
318         }
319         nodes[nid].end = *addr;
320         node_set(nid, node_possible_map);
321         printk(KERN_INFO "Faking node %d at %016Lx-%016Lx (%LuMB)\n", nid,
322                nodes[nid].start, nodes[nid].end,
323                (nodes[nid].end - nodes[nid].start) >> 20);
324         return ret;
325 }
326
327 /*
328  * Splits num_nodes nodes up equally starting at node_start.  The return value
329  * is the number of nodes split up and addr is adjusted to be at the end of the
330  * last node allocated.
331  */
332 static int __init split_nodes_equally(struct bootnode *nodes, u64 *addr,
333                                       u64 max_addr, int node_start,
334                                       int num_nodes)
335 {
336         unsigned int big;
337         u64 size;
338         int i;
339
340         if (num_nodes <= 0)
341                 return -1;
342         if (num_nodes > MAX_NUMNODES)
343                 num_nodes = MAX_NUMNODES;
344         size = (max_addr - *addr - e820_hole_size(*addr, max_addr)) /
345                num_nodes;
346         /*
347          * Calculate the number of big nodes that can be allocated as a result
348          * of consolidating the leftovers.
349          */
350         big = ((size & ~FAKE_NODE_MIN_HASH_MASK) * num_nodes) /
351               FAKE_NODE_MIN_SIZE;
352
353         /* Round down to nearest FAKE_NODE_MIN_SIZE. */
354         size &= FAKE_NODE_MIN_HASH_MASK;
355         if (!size) {
356                 printk(KERN_ERR "Not enough memory for each node.  "
357                        "NUMA emulation disabled.\n");
358                 return -1;
359         }
360
361         for (i = node_start; i < num_nodes + node_start; i++) {
362                 u64 end = *addr + size;
363
364                 if (i < big)
365                         end += FAKE_NODE_MIN_SIZE;
366                 /*
367                  * The final node can have the remaining system RAM.  Other
368                  * nodes receive roughly the same amount of available pages.
369                  */
370                 if (i == num_nodes + node_start - 1)
371                         end = max_addr;
372                 else
373                         while (end - *addr - e820_hole_size(*addr, end) <
374                                size) {
375                                 end += FAKE_NODE_MIN_SIZE;
376                                 if (end > max_addr) {
377                                         end = max_addr;
378                                         break;
379                                 }
380                         }
381                 if (setup_node_range(i, nodes, addr, end - *addr, max_addr) < 0)
382                         break;
383         }
384         return i - node_start + 1;
385 }
386
387 /*
388  * Splits the remaining system RAM into chunks of size.  The remaining memory is
389  * always assigned to a final node and can be asymmetric.  Returns the number of
390  * nodes split.
391  */
392 static int __init split_nodes_by_size(struct bootnode *nodes, u64 *addr,
393                                       u64 max_addr, int node_start, u64 size)
394 {
395         int i = node_start;
396         size = (size << 20) & FAKE_NODE_MIN_HASH_MASK;
397         while (!setup_node_range(i++, nodes, addr, size, max_addr))
398                 ;
399         return i - node_start;
400 }
401
402 /*
403  * Sets up the system RAM area from start_pfn to last_pfn according to the
404  * numa=fake command-line option.
405  */
406 static struct bootnode nodes[MAX_NUMNODES] __initdata;
407
408 static int __init numa_emulation(unsigned long start_pfn, unsigned long last_pfn)
409 {
410         u64 size, addr = start_pfn << PAGE_SHIFT;
411         u64 max_addr = last_pfn << PAGE_SHIFT;
412         int num_nodes = 0, num = 0, coeff_flag, coeff = -1, i;
413
414         memset(&nodes, 0, sizeof(nodes));
415         /*
416          * If the numa=fake command-line is just a single number N, split the
417          * system RAM into N fake nodes.
418          */
419         if (!strchr(cmdline, '*') && !strchr(cmdline, ',')) {
420                 long n = simple_strtol(cmdline, NULL, 0);
421
422                 num_nodes = split_nodes_equally(nodes, &addr, max_addr, 0, n);
423                 if (num_nodes < 0)
424                         return num_nodes;
425                 goto out;
426         }
427
428         /* Parse the command line. */
429         for (coeff_flag = 0; ; cmdline++) {
430                 if (*cmdline && isdigit(*cmdline)) {
431                         num = num * 10 + *cmdline - '0';
432                         continue;
433                 }
434                 if (*cmdline == '*') {
435                         if (num > 0)
436                                 coeff = num;
437                         coeff_flag = 1;
438                 }
439                 if (!*cmdline || *cmdline == ',') {
440                         if (!coeff_flag)
441                                 coeff = 1;
442                         /*
443                          * Round down to the nearest FAKE_NODE_MIN_SIZE.
444                          * Command-line coefficients are in megabytes.
445                          */
446                         size = ((u64)num << 20) & FAKE_NODE_MIN_HASH_MASK;
447                         if (size)
448                                 for (i = 0; i < coeff; i++, num_nodes++)
449                                         if (setup_node_range(num_nodes, nodes,
450                                                 &addr, size, max_addr) < 0)
451                                                 goto done;
452                         if (!*cmdline)
453                                 break;
454                         coeff_flag = 0;
455                         coeff = -1;
456                 }
457                 num = 0;
458         }
459 done:
460         if (!num_nodes)
461                 return -1;
462         /* Fill remainder of system RAM, if appropriate. */
463         if (addr < max_addr) {
464                 if (coeff_flag && coeff < 0) {
465                         /* Split remaining nodes into num-sized chunks */
466                         num_nodes += split_nodes_by_size(nodes, &addr, max_addr,
467                                                          num_nodes, num);
468                         goto out;
469                 }
470                 switch (*(cmdline - 1)) {
471                 case '*':
472                         /* Split remaining nodes into coeff chunks */
473                         if (coeff <= 0)
474                                 break;
475                         num_nodes += split_nodes_equally(nodes, &addr, max_addr,
476                                                          num_nodes, coeff);
477                         break;
478                 case ',':
479                         /* Do not allocate remaining system RAM */
480                         break;
481                 default:
482                         /* Give one final node */
483                         setup_node_range(num_nodes, nodes, &addr,
484                                          max_addr - addr, max_addr);
485                         num_nodes++;
486                 }
487         }
488 out:
489         memnode_shift = compute_hash_shift(nodes, num_nodes, NULL);
490         if (memnode_shift < 0) {
491                 memnode_shift = 0;
492                 printk(KERN_ERR "No NUMA hash function found.  NUMA emulation "
493                        "disabled.\n");
494                 return -1;
495         }
496
497         /*
498          * We need to vacate all active ranges that may have been registered by
499          * SRAT and set acpi_numa to -1 so that srat_disabled() always returns
500          * true.  NUMA emulation has succeeded so we will not scan ACPI nodes.
501          */
502         remove_all_active_ranges();
503 #ifdef CONFIG_ACPI_NUMA
504         acpi_numa = -1;
505 #endif
506         for_each_node_mask(i, node_possible_map) {
507                 e820_register_active_regions(i, nodes[i].start >> PAGE_SHIFT,
508                                                 nodes[i].end >> PAGE_SHIFT);
509                 setup_node_bootmem(i, nodes[i].start, nodes[i].end);
510         }
511         acpi_fake_nodes(nodes, num_nodes);
512         numa_init_array();
513         return 0;
514 }
515 #endif /* CONFIG_NUMA_EMU */
516
517 void __init initmem_init(unsigned long start_pfn, unsigned long last_pfn)
518 {
519         int i;
520
521         nodes_clear(node_possible_map);
522         nodes_clear(node_online_map);
523
524 #ifdef CONFIG_NUMA_EMU
525         if (cmdline && !numa_emulation(start_pfn, last_pfn))
526                 return;
527         nodes_clear(node_possible_map);
528         nodes_clear(node_online_map);
529 #endif
530
531 #ifdef CONFIG_ACPI_NUMA
532         if (!numa_off && !acpi_scan_nodes(start_pfn << PAGE_SHIFT,
533                                           last_pfn << PAGE_SHIFT))
534                 return;
535         nodes_clear(node_possible_map);
536         nodes_clear(node_online_map);
537 #endif
538
539 #ifdef CONFIG_K8_NUMA
540         if (!numa_off && !k8_scan_nodes(start_pfn<<PAGE_SHIFT,
541                                         last_pfn<<PAGE_SHIFT))
542                 return;
543         nodes_clear(node_possible_map);
544         nodes_clear(node_online_map);
545 #endif
546         printk(KERN_INFO "%s\n",
547                numa_off ? "NUMA turned off" : "No NUMA configuration found");
548
549         printk(KERN_INFO "Faking a node at %016lx-%016lx\n",
550                start_pfn << PAGE_SHIFT,
551                last_pfn << PAGE_SHIFT);
552         /* setup dummy node covering all memory */
553         memnode_shift = 63;
554         memnodemap = memnode.embedded_map;
555         memnodemap[0] = 0;
556         node_set_online(0);
557         node_set(0, node_possible_map);
558         for (i = 0; i < NR_CPUS; i++)
559                 numa_set_node(i, 0);
560         e820_register_active_regions(0, start_pfn, last_pfn);
561         setup_node_bootmem(0, start_pfn << PAGE_SHIFT, last_pfn << PAGE_SHIFT);
562 }
563
564 unsigned long __init numa_free_all_bootmem(void)
565 {
566         unsigned long pages = 0;
567         int i;
568
569         for_each_online_node(i)
570                 pages += free_all_bootmem_node(NODE_DATA(i));
571
572         return pages;
573 }
574
575 void __init paging_init(void)
576 {
577         unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES];
578
579         memset(max_zone_pfns, 0, sizeof(max_zone_pfns));
580         max_zone_pfns[ZONE_DMA] = MAX_DMA_PFN;
581         max_zone_pfns[ZONE_DMA32] = MAX_DMA32_PFN;
582         max_zone_pfns[ZONE_NORMAL] = max_pfn;
583
584         sparse_memory_present_with_active_regions(MAX_NUMNODES);
585         sparse_init();
586
587         free_area_init_nodes(max_zone_pfns);
588 }
589
590 static __init int numa_setup(char *opt)
591 {
592         if (!opt)
593                 return -EINVAL;
594         if (!strncmp(opt, "off", 3))
595                 numa_off = 1;
596 #ifdef CONFIG_NUMA_EMU
597         if (!strncmp(opt, "fake=", 5))
598                 cmdline = opt + 5;
599 #endif
600 #ifdef CONFIG_ACPI_NUMA
601         if (!strncmp(opt, "noacpi", 6))
602                 acpi_numa = -1;
603         if (!strncmp(opt, "hotadd=", 7))
604                 hotadd_percent = simple_strtoul(opt+7, NULL, 10);
605 #endif
606         return 0;
607 }
608 early_param("numa", numa_setup);
609
610 #ifdef CONFIG_NUMA
611 /*
612  * Setup early cpu_to_node.
613  *
614  * Populate cpu_to_node[] only if x86_cpu_to_apicid[],
615  * and apicid_to_node[] tables have valid entries for a CPU.
616  * This means we skip cpu_to_node[] initialisation for NUMA
617  * emulation and faking node case (when running a kernel compiled
618  * for NUMA on a non NUMA box), which is OK as cpu_to_node[]
619  * is already initialized in a round robin manner at numa_init_array,
620  * prior to this call, and this initialization is good enough
621  * for the fake NUMA cases.
622  *
623  * Called before the per_cpu areas are setup.
624  */
625 void __init init_cpu_to_node(void)
626 {
627         int cpu;
628         u16 *cpu_to_apicid = early_per_cpu_ptr(x86_cpu_to_apicid);
629
630         BUG_ON(cpu_to_apicid == NULL);
631
632         for_each_possible_cpu(cpu) {
633                 int node;
634                 u16 apicid = cpu_to_apicid[cpu];
635
636                 if (apicid == BAD_APICID)
637                         continue;
638                 node = apicid_to_node[apicid];
639                 if (node == NUMA_NO_NODE)
640                         continue;
641                 if (!node_online(node))
642                         continue;
643                 numa_set_node(cpu, node);
644         }
645 }
646 #endif
647
648