Merge git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/bunk/trivial
[linux-2.6] / arch / powerpc / mm / numa.c
1 /*
2  * pSeries NUMA support
3  *
4  * Copyright (C) 2002 Anton Blanchard <anton@au.ibm.com>, IBM
5  *
6  * This program is free software; you can redistribute it and/or
7  * modify it under the terms of the GNU General Public License
8  * as published by the Free Software Foundation; either version
9  * 2 of the License, or (at your option) any later version.
10  */
11 #include <linux/threads.h>
12 #include <linux/bootmem.h>
13 #include <linux/init.h>
14 #include <linux/mm.h>
15 #include <linux/mmzone.h>
16 #include <linux/module.h>
17 #include <linux/nodemask.h>
18 #include <linux/cpu.h>
19 #include <linux/notifier.h>
20 #include <asm/sparsemem.h>
21 #include <asm/lmb.h>
22 #include <asm/system.h>
23 #include <asm/smp.h>
24
25 static int numa_enabled = 1;
26
27 static int numa_debug;
28 #define dbg(args...) if (numa_debug) { printk(KERN_INFO args); }
29
30 int numa_cpu_lookup_table[NR_CPUS];
31 cpumask_t numa_cpumask_lookup_table[MAX_NUMNODES];
32 struct pglist_data *node_data[MAX_NUMNODES];
33
34 EXPORT_SYMBOL(numa_cpu_lookup_table);
35 EXPORT_SYMBOL(numa_cpumask_lookup_table);
36 EXPORT_SYMBOL(node_data);
37
38 static bootmem_data_t __initdata plat_node_bdata[MAX_NUMNODES];
39 static int min_common_depth;
40
41 /*
42  * We need somewhere to store start/end/node for each region until we have
43  * allocated the real node_data structures.
44  */
45 #define MAX_REGIONS     (MAX_LMB_REGIONS*2)
46 static struct {
47         unsigned long start_pfn;
48         unsigned long end_pfn;
49         int nid;
50 } init_node_data[MAX_REGIONS] __initdata;
51
52 int __init early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
53 {
54         unsigned int i;
55
56         for (i = 0; init_node_data[i].end_pfn; i++) {
57                 unsigned long start_pfn = init_node_data[i].start_pfn;
58                 unsigned long end_pfn = init_node_data[i].end_pfn;
59
60                 if ((start_pfn <= pfn) && (pfn < end_pfn))
61                         return init_node_data[i].nid;
62         }
63
64         return -1;
65 }
66
67 void __init add_region(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
68                        unsigned long pages)
69 {
70         unsigned int i;
71
72         dbg("add_region nid %d start_pfn 0x%lx pages 0x%lx\n",
73                 nid, start_pfn, pages);
74
75         for (i = 0; init_node_data[i].end_pfn; i++) {
76                 if (init_node_data[i].nid != nid)
77                         continue;
78                 if (init_node_data[i].end_pfn == start_pfn) {
79                         init_node_data[i].end_pfn += pages;
80                         return;
81                 }
82                 if (init_node_data[i].start_pfn == (start_pfn + pages)) {
83                         init_node_data[i].start_pfn -= pages;
84                         return;
85                 }
86         }
87
88         /*
89          * Leave last entry NULL so we dont iterate off the end (we use
90          * entry.end_pfn to terminate the walk).
91          */
92         if (i >= (MAX_REGIONS - 1)) {
93                 printk(KERN_ERR "WARNING: too many memory regions in "
94                                 "numa code, truncating\n");
95                 return;
96         }
97
98         init_node_data[i].start_pfn = start_pfn;
99         init_node_data[i].end_pfn = start_pfn + pages;
100         init_node_data[i].nid = nid;
101 }
102
103 /* We assume init_node_data has no overlapping regions */
104 void __init get_region(unsigned int nid, unsigned long *start_pfn,
105                        unsigned long *end_pfn, unsigned long *pages_present)
106 {
107         unsigned int i;
108
109         *start_pfn = -1UL;
110         *end_pfn = *pages_present = 0;
111
112         for (i = 0; init_node_data[i].end_pfn; i++) {
113                 if (init_node_data[i].nid != nid)
114                         continue;
115
116                 *pages_present += init_node_data[i].end_pfn -
117                         init_node_data[i].start_pfn;
118
119                 if (init_node_data[i].start_pfn < *start_pfn)
120                         *start_pfn = init_node_data[i].start_pfn;
121
122                 if (init_node_data[i].end_pfn > *end_pfn)
123                         *end_pfn = init_node_data[i].end_pfn;
124         }
125
126         /* We didnt find a matching region, return start/end as 0 */
127         if (*start_pfn == -1UL)
128                 start_pfn = 0;
129 }
130
131 static inline void map_cpu_to_node(int cpu, int node)
132 {
133         numa_cpu_lookup_table[cpu] = node;
134
135         if (!(cpu_isset(cpu, numa_cpumask_lookup_table[node])))
136                 cpu_set(cpu, numa_cpumask_lookup_table[node]);
137 }
138
139 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
140 static void unmap_cpu_from_node(unsigned long cpu)
141 {
142         int node = numa_cpu_lookup_table[cpu];
143
144         dbg("removing cpu %lu from node %d\n", cpu, node);
145
146         if (cpu_isset(cpu, numa_cpumask_lookup_table[node])) {
147                 cpu_clear(cpu, numa_cpumask_lookup_table[node]);
148         } else {
149                 printk(KERN_ERR "WARNING: cpu %lu not found in node %d\n",
150                        cpu, node);
151         }
152 }
153 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
154
155 static struct device_node *find_cpu_node(unsigned int cpu)
156 {
157         unsigned int hw_cpuid = get_hard_smp_processor_id(cpu);
158         struct device_node *cpu_node = NULL;
159         unsigned int *interrupt_server, *reg;
160         int len;
161
162         while ((cpu_node = of_find_node_by_type(cpu_node, "cpu")) != NULL) {
163                 /* Try interrupt server first */
164                 interrupt_server = (unsigned int *)get_property(cpu_node,
165                                         "ibm,ppc-interrupt-server#s", &len);
166
167                 len = len / sizeof(u32);
168
169                 if (interrupt_server && (len > 0)) {
170                         while (len--) {
171                                 if (interrupt_server[len] == hw_cpuid)
172                                         return cpu_node;
173                         }
174                 } else {
175                         reg = (unsigned int *)get_property(cpu_node,
176                                                            "reg", &len);
177                         if (reg && (len > 0) && (reg[0] == hw_cpuid))
178                                 return cpu_node;
179                 }
180         }
181
182         return NULL;
183 }
184
185 /* must hold reference to node during call */
186 static int *of_get_associativity(struct device_node *dev)
187 {
188         return (unsigned int *)get_property(dev, "ibm,associativity", NULL);
189 }
190
191 static int of_node_numa_domain(struct device_node *device)
192 {
193         int numa_domain;
194         unsigned int *tmp;
195
196         if (min_common_depth == -1)
197                 return 0;
198
199         tmp = of_get_associativity(device);
200         if (tmp && (tmp[0] >= min_common_depth)) {
201                 numa_domain = tmp[min_common_depth];
202         } else {
203                 dbg("WARNING: no NUMA information for %s\n",
204                     device->full_name);
205                 numa_domain = 0;
206         }
207         return numa_domain;
208 }
209
210 /*
211  * In theory, the "ibm,associativity" property may contain multiple
212  * associativity lists because a resource may be multiply connected
213  * into the machine.  This resource then has different associativity
214  * characteristics relative to its multiple connections.  We ignore
215  * this for now.  We also assume that all cpu and memory sets have
216  * their distances represented at a common level.  This won't be
217  * true for heirarchical NUMA.
218  *
219  * In any case the ibm,associativity-reference-points should give
220  * the correct depth for a normal NUMA system.
221  *
222  * - Dave Hansen <haveblue@us.ibm.com>
223  */
224 static int __init find_min_common_depth(void)
225 {
226         int depth;
227         unsigned int *ref_points;
228         struct device_node *rtas_root;
229         unsigned int len;
230
231         rtas_root = of_find_node_by_path("/rtas");
232
233         if (!rtas_root)
234                 return -1;
235
236         /*
237          * this property is 2 32-bit integers, each representing a level of
238          * depth in the associativity nodes.  The first is for an SMP
239          * configuration (should be all 0's) and the second is for a normal
240          * NUMA configuration.
241          */
242         ref_points = (unsigned int *)get_property(rtas_root,
243                         "ibm,associativity-reference-points", &len);
244
245         if ((len >= 1) && ref_points) {
246                 depth = ref_points[1];
247         } else {
248                 dbg("WARNING: could not find NUMA "
249                     "associativity reference point\n");
250                 depth = -1;
251         }
252         of_node_put(rtas_root);
253
254         return depth;
255 }
256
257 static int __init get_mem_addr_cells(void)
258 {
259         struct device_node *memory = NULL;
260         int rc;
261
262         memory = of_find_node_by_type(memory, "memory");
263         if (!memory)
264                 return 0; /* it won't matter */
265
266         rc = prom_n_addr_cells(memory);
267         return rc;
268 }
269
270 static int __init get_mem_size_cells(void)
271 {
272         struct device_node *memory = NULL;
273         int rc;
274
275         memory = of_find_node_by_type(memory, "memory");
276         if (!memory)
277                 return 0; /* it won't matter */
278         rc = prom_n_size_cells(memory);
279         return rc;
280 }
281
282 static unsigned long __init read_n_cells(int n, unsigned int **buf)
283 {
284         unsigned long result = 0;
285
286         while (n--) {
287                 result = (result << 32) | **buf;
288                 (*buf)++;
289         }
290         return result;
291 }
292
293 /*
294  * Figure out to which domain a cpu belongs and stick it there.
295  * Return the id of the domain used.
296  */
297 static int numa_setup_cpu(unsigned long lcpu)
298 {
299         int numa_domain = 0;
300         struct device_node *cpu = find_cpu_node(lcpu);
301
302         if (!cpu) {
303                 WARN_ON(1);
304                 goto out;
305         }
306
307         numa_domain = of_node_numa_domain(cpu);
308
309         if (numa_domain >= num_online_nodes()) {
310                 /*
311                  * POWER4 LPAR uses 0xffff as invalid node,
312                  * dont warn in this case.
313                  */
314                 if (numa_domain != 0xffff)
315                         printk(KERN_ERR "WARNING: cpu %ld "
316                                "maps to invalid NUMA node %d\n",
317                                lcpu, numa_domain);
318                 numa_domain = 0;
319         }
320 out:
321         node_set_online(numa_domain);
322
323         map_cpu_to_node(lcpu, numa_domain);
324
325         of_node_put(cpu);
326
327         return numa_domain;
328 }
329
330 static int cpu_numa_callback(struct notifier_block *nfb,
331                              unsigned long action,
332                              void *hcpu)
333 {
334         unsigned long lcpu = (unsigned long)hcpu;
335         int ret = NOTIFY_DONE;
336
337         switch (action) {
338         case CPU_UP_PREPARE:
339                 if (min_common_depth == -1 || !numa_enabled)
340                         map_cpu_to_node(lcpu, 0);
341                 else
342                         numa_setup_cpu(lcpu);
343                 ret = NOTIFY_OK;
344                 break;
345 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
346         case CPU_DEAD:
347         case CPU_UP_CANCELED:
348                 unmap_cpu_from_node(lcpu);
349                 break;
350                 ret = NOTIFY_OK;
351 #endif
352         }
353         return ret;
354 }
355
356 /*
357  * Check and possibly modify a memory region to enforce the memory limit.
358  *
359  * Returns the size the region should have to enforce the memory limit.
360  * This will either be the original value of size, a truncated value,
361  * or zero. If the returned value of size is 0 the region should be
362  * discarded as it lies wholy above the memory limit.
363  */
364 static unsigned long __init numa_enforce_memory_limit(unsigned long start,
365                                                       unsigned long size)
366 {
367         /*
368          * We use lmb_end_of_DRAM() in here instead of memory_limit because
369          * we've already adjusted it for the limit and it takes care of
370          * having memory holes below the limit.
371          */
372
373         if (! memory_limit)
374                 return size;
375
376         if (start + size <= lmb_end_of_DRAM())
377                 return size;
378
379         if (start >= lmb_end_of_DRAM())
380                 return 0;
381
382         return lmb_end_of_DRAM() - start;
383 }
384
385 static int __init parse_numa_properties(void)
386 {
387         struct device_node *cpu = NULL;
388         struct device_node *memory = NULL;
389         int addr_cells, size_cells;
390         int max_domain;
391         unsigned long i;
392
393         if (numa_enabled == 0) {
394                 printk(KERN_WARNING "NUMA disabled by user\n");
395                 return -1;
396         }
397
398         min_common_depth = find_min_common_depth();
399
400         dbg("NUMA associativity depth for CPU/Memory: %d\n", min_common_depth);
401         if (min_common_depth < 0)
402                 return min_common_depth;
403
404         max_domain = numa_setup_cpu(boot_cpuid);
405
406         /*
407          * Even though we connect cpus to numa domains later in SMP init,
408          * we need to know the maximum node id now. This is because each
409          * node id must have NODE_DATA etc backing it.
410          * As a result of hotplug we could still have cpus appear later on
411          * with larger node ids. In that case we force the cpu into node 0.
412          */
413         for_each_cpu(i) {
414                 int numa_domain;
415
416                 cpu = find_cpu_node(i);
417
418                 if (cpu) {
419                         numa_domain = of_node_numa_domain(cpu);
420                         of_node_put(cpu);
421
422                         if (numa_domain < MAX_NUMNODES &&
423                             max_domain < numa_domain)
424                                 max_domain = numa_domain;
425                 }
426         }
427
428         addr_cells = get_mem_addr_cells();
429         size_cells = get_mem_size_cells();
430         memory = NULL;
431         while ((memory = of_find_node_by_type(memory, "memory")) != NULL) {
432                 unsigned long start;
433                 unsigned long size;
434                 int numa_domain;
435                 int ranges;
436                 unsigned int *memcell_buf;
437                 unsigned int len;
438
439                 memcell_buf = (unsigned int *)get_property(memory, "reg", &len);
440                 if (!memcell_buf || len <= 0)
441                         continue;
442
443                 ranges = memory->n_addrs;
444 new_range:
445                 /* these are order-sensitive, and modify the buffer pointer */
446                 start = read_n_cells(addr_cells, &memcell_buf);
447                 size = read_n_cells(size_cells, &memcell_buf);
448
449                 numa_domain = of_node_numa_domain(memory);
450
451                 if (numa_domain >= MAX_NUMNODES) {
452                         if (numa_domain != 0xffff)
453                                 printk(KERN_ERR "WARNING: memory at %lx maps "
454                                        "to invalid NUMA node %d\n", start,
455                                        numa_domain);
456                         numa_domain = 0;
457                 }
458
459                 if (max_domain < numa_domain)
460                         max_domain = numa_domain;
461
462                 if (!(size = numa_enforce_memory_limit(start, size))) {
463                         if (--ranges)
464                                 goto new_range;
465                         else
466                                 continue;
467                 }
468
469                 add_region(numa_domain, start >> PAGE_SHIFT,
470                            size >> PAGE_SHIFT);
471
472                 if (--ranges)
473                         goto new_range;
474         }
475
476         for (i = 0; i <= max_domain; i++)
477                 node_set_online(i);
478
479         return 0;
480 }
481
482 static void __init setup_nonnuma(void)
483 {
484         unsigned long top_of_ram = lmb_end_of_DRAM();
485         unsigned long total_ram = lmb_phys_mem_size();
486
487         printk(KERN_INFO "Top of RAM: 0x%lx, Total RAM: 0x%lx\n",
488                top_of_ram, total_ram);
489         printk(KERN_INFO "Memory hole size: %ldMB\n",
490                (top_of_ram - total_ram) >> 20);
491
492         map_cpu_to_node(boot_cpuid, 0);
493         add_region(0, 0, lmb_end_of_DRAM() >> PAGE_SHIFT);
494         node_set_online(0);
495 }
496
497 static void __init dump_numa_topology(void)
498 {
499         unsigned int node;
500         unsigned int count;
501
502         if (min_common_depth == -1 || !numa_enabled)
503                 return;
504
505         for_each_online_node(node) {
506                 unsigned long i;
507
508                 printk(KERN_INFO "Node %d Memory:", node);
509
510                 count = 0;
511
512                 for (i = 0; i < lmb_end_of_DRAM();
513                      i += (1 << SECTION_SIZE_BITS)) {
514                         if (early_pfn_to_nid(i >> PAGE_SHIFT) == node) {
515                                 if (count == 0)
516                                         printk(" 0x%lx", i);
517                                 ++count;
518                         } else {
519                                 if (count > 0)
520                                         printk("-0x%lx", i);
521                                 count = 0;
522                         }
523                 }
524
525                 if (count > 0)
526                         printk("-0x%lx", i);
527                 printk("\n");
528         }
529         return;
530 }
531
532 /*
533  * Allocate some memory, satisfying the lmb or bootmem allocator where
534  * required. nid is the preferred node and end is the physical address of
535  * the highest address in the node.
536  *
537  * Returns the physical address of the memory.
538  */
539 static void __init *careful_allocation(int nid, unsigned long size,
540                                        unsigned long align,
541                                        unsigned long end_pfn)
542 {
543         int new_nid;
544         unsigned long ret = lmb_alloc_base(size, align, end_pfn << PAGE_SHIFT);
545
546         /* retry over all memory */
547         if (!ret)
548                 ret = lmb_alloc_base(size, align, lmb_end_of_DRAM());
549
550         if (!ret)
551                 panic("numa.c: cannot allocate %lu bytes on node %d",
552                       size, nid);
553
554         /*
555          * If the memory came from a previously allocated node, we must
556          * retry with the bootmem allocator.
557          */
558         new_nid = early_pfn_to_nid(ret >> PAGE_SHIFT);
559         if (new_nid < nid) {
560                 ret = (unsigned long)__alloc_bootmem_node(NODE_DATA(new_nid),
561                                 size, align, 0);
562
563                 if (!ret)
564                         panic("numa.c: cannot allocate %lu bytes on node %d",
565                               size, new_nid);
566
567                 ret = __pa(ret);
568
569                 dbg("alloc_bootmem %lx %lx\n", ret, size);
570         }
571
572         return (void *)ret;
573 }
574
575 void __init do_init_bootmem(void)
576 {
577         int nid;
578         unsigned int i;
579         static struct notifier_block ppc64_numa_nb = {
580                 .notifier_call = cpu_numa_callback,
581                 .priority = 1 /* Must run before sched domains notifier. */
582         };
583
584         min_low_pfn = 0;
585         max_low_pfn = lmb_end_of_DRAM() >> PAGE_SHIFT;
586         max_pfn = max_low_pfn;
587
588         if (parse_numa_properties())
589                 setup_nonnuma();
590         else
591                 dump_numa_topology();
592
593         register_cpu_notifier(&ppc64_numa_nb);
594
595         for_each_online_node(nid) {
596                 unsigned long start_pfn, end_pfn, pages_present;
597                 unsigned long bootmem_paddr;
598                 unsigned long bootmap_pages;
599
600                 get_region(nid, &start_pfn, &end_pfn, &pages_present);
601
602                 /* Allocate the node structure node local if possible */
603                 NODE_DATA(nid) = careful_allocation(nid,
604                                         sizeof(struct pglist_data),
605                                         SMP_CACHE_BYTES, end_pfn);
606                 NODE_DATA(nid) = __va(NODE_DATA(nid));
607                 memset(NODE_DATA(nid), 0, sizeof(struct pglist_data));
608
609                 dbg("node %d\n", nid);
610                 dbg("NODE_DATA() = %p\n", NODE_DATA(nid));
611
612                 NODE_DATA(nid)->bdata = &plat_node_bdata[nid];
613                 NODE_DATA(nid)->node_start_pfn = start_pfn;
614                 NODE_DATA(nid)->node_spanned_pages = end_pfn - start_pfn;
615
616                 if (NODE_DATA(nid)->node_spanned_pages == 0)
617                         continue;
618
619                 dbg("start_paddr = %lx\n", start_pfn << PAGE_SHIFT);
620                 dbg("end_paddr = %lx\n", end_pfn << PAGE_SHIFT);
621
622                 bootmap_pages = bootmem_bootmap_pages(end_pfn - start_pfn);
623                 bootmem_paddr = (unsigned long)careful_allocation(nid,
624                                         bootmap_pages << PAGE_SHIFT,
625                                         PAGE_SIZE, end_pfn);
626                 memset(__va(bootmem_paddr), 0, bootmap_pages << PAGE_SHIFT);
627
628                 dbg("bootmap_paddr = %lx\n", bootmem_paddr);
629
630                 init_bootmem_node(NODE_DATA(nid), bootmem_paddr >> PAGE_SHIFT,
631                                   start_pfn, end_pfn);
632
633                 /* Add free regions on this node */
634                 for (i = 0; init_node_data[i].end_pfn; i++) {
635                         unsigned long start, end;
636
637                         if (init_node_data[i].nid != nid)
638                                 continue;
639
640                         start = init_node_data[i].start_pfn << PAGE_SHIFT;
641                         end = init_node_data[i].end_pfn << PAGE_SHIFT;
642
643                         dbg("free_bootmem %lx %lx\n", start, end - start);
644                         free_bootmem_node(NODE_DATA(nid), start, end - start);
645                 }
646
647                 /* Mark reserved regions on this node */
648                 for (i = 0; i < lmb.reserved.cnt; i++) {
649                         unsigned long physbase = lmb.reserved.region[i].base;
650                         unsigned long size = lmb.reserved.region[i].size;
651                         unsigned long start_paddr = start_pfn << PAGE_SHIFT;
652                         unsigned long end_paddr = end_pfn << PAGE_SHIFT;
653
654                         if (early_pfn_to_nid(physbase >> PAGE_SHIFT) != nid &&
655                             early_pfn_to_nid((physbase+size-1) >> PAGE_SHIFT) != nid)
656                                 continue;
657
658                         if (physbase < end_paddr &&
659                             (physbase+size) > start_paddr) {
660                                 /* overlaps */
661                                 if (physbase < start_paddr) {
662                                         size -= start_paddr - physbase;
663                                         physbase = start_paddr;
664                                 }
665
666                                 if (size > end_paddr - physbase)
667                                         size = end_paddr - physbase;
668
669                                 dbg("reserve_bootmem %lx %lx\n", physbase,
670                                     size);
671                                 reserve_bootmem_node(NODE_DATA(nid), physbase,
672                                                      size);
673                         }
674                 }
675
676                 /* Add regions into sparsemem */
677                 for (i = 0; init_node_data[i].end_pfn; i++) {
678                         unsigned long start, end;
679
680                         if (init_node_data[i].nid != nid)
681                                 continue;
682
683                         start = init_node_data[i].start_pfn;
684                         end = init_node_data[i].end_pfn;
685
686                         memory_present(nid, start, end);
687                 }
688         }
689 }
690
691 void __init paging_init(void)
692 {
693         unsigned long zones_size[MAX_NR_ZONES];
694         unsigned long zholes_size[MAX_NR_ZONES];
695         int nid;
696
697         memset(zones_size, 0, sizeof(zones_size));
698         memset(zholes_size, 0, sizeof(zholes_size));
699
700         for_each_online_node(nid) {
701                 unsigned long start_pfn, end_pfn, pages_present;
702
703                 get_region(nid, &start_pfn, &end_pfn, &pages_present);
704
705                 zones_size[ZONE_DMA] = end_pfn - start_pfn;
706                 zholes_size[ZONE_DMA] = zones_size[ZONE_DMA] - pages_present;
707
708                 dbg("free_area_init node %d %lx %lx (hole: %lx)\n", nid,
709                     zones_size[ZONE_DMA], start_pfn, zholes_size[ZONE_DMA]);
710
711                 free_area_init_node(nid, NODE_DATA(nid), zones_size, start_pfn,
712                                     zholes_size);
713         }
714 }
715
716 static int __init early_numa(char *p)
717 {
718         if (!p)
719                 return 0;
720
721         if (strstr(p, "off"))
722                 numa_enabled = 0;
723
724         if (strstr(p, "debug"))
725                 numa_debug = 1;
726
727         return 0;
728 }
729 early_param("numa", early_numa);