x86: change size of APICIDs from u8 to u16
[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
15 #include <asm/e820.h>
16 #include <asm/proto.h>
17 #include <asm/dma.h>
18 #include <asm/numa.h>
19 #include <asm/acpi.h>
20 #include <asm/k8.h>
21
22 #ifndef Dprintk
23 #define Dprintk(x...)
24 #endif
25
26 struct pglist_data *node_data[MAX_NUMNODES] __read_mostly;
27 EXPORT_SYMBOL(node_data);
28
29 bootmem_data_t plat_node_bdata[MAX_NUMNODES];
30
31 struct memnode memnode;
32
33 int cpu_to_node_map[NR_CPUS] __read_mostly = {
34         [0 ... NR_CPUS-1] = NUMA_NO_NODE
35 };
36 EXPORT_SYMBOL(cpu_to_node_map);
37
38 unsigned char apicid_to_node[MAX_LOCAL_APIC] __cpuinitdata = {
39         [0 ... MAX_LOCAL_APIC-1] = NUMA_NO_NODE
40 };
41
42 cpumask_t node_to_cpumask_map[MAX_NUMNODES] __read_mostly;
43 EXPORT_SYMBOL(node_to_cpumask_map);
44
45 int numa_off __initdata;
46 unsigned long __initdata nodemap_addr;
47 unsigned long __initdata nodemap_size;
48
49 /*
50  * Given a shift value, try to populate memnodemap[]
51  * Returns :
52  * 1 if OK
53  * 0 if memnodmap[] too small (of shift too small)
54  * -1 if node overlap or lost ram (shift too big)
55  */
56 static int __init populate_memnodemap(const struct bootnode *nodes,
57                                       int numnodes, int shift)
58 {
59         unsigned long addr, end;
60         int i, res = -1;
61
62         memset(memnodemap, 0xff, memnodemapsize);
63         for (i = 0; i < numnodes; i++) {
64                 addr = nodes[i].start;
65                 end = nodes[i].end;
66                 if (addr >= end)
67                         continue;
68                 if ((end >> shift) >= memnodemapsize)
69                         return 0;
70                 do {
71                         if (memnodemap[addr >> shift] != 0xff)
72                                 return -1;
73                         memnodemap[addr >> shift] = i;
74                         addr += (1UL << shift);
75                 } while (addr < end);
76                 res = 1;
77         }
78         return res;
79 }
80
81 static int __init allocate_cachealigned_memnodemap(void)
82 {
83         unsigned long pad, pad_addr;
84
85         memnodemap = memnode.embedded_map;
86         if (memnodemapsize <= 48)
87                 return 0;
88
89         pad = L1_CACHE_BYTES - 1;
90         pad_addr = 0x8000;
91         nodemap_size = pad + memnodemapsize;
92         nodemap_addr = find_e820_area(pad_addr, end_pfn<<PAGE_SHIFT,
93                                       nodemap_size);
94         if (nodemap_addr == -1UL) {
95                 printk(KERN_ERR
96                        "NUMA: Unable to allocate Memory to Node hash map\n");
97                 nodemap_addr = nodemap_size = 0;
98                 return -1;
99         }
100         pad_addr = (nodemap_addr + pad) & ~pad;
101         memnodemap = phys_to_virt(pad_addr);
102
103         printk(KERN_DEBUG "NUMA: Allocated memnodemap from %lx - %lx\n",
104                nodemap_addr, nodemap_addr + nodemap_size);
105         return 0;
106 }
107
108 /*
109  * The LSB of all start and end addresses in the node map is the value of the
110  * maximum possible shift.
111  */
112 static int __init extract_lsb_from_nodes(const struct bootnode *nodes,
113                                          int numnodes)
114 {
115         int i, nodes_used = 0;
116         unsigned long start, end;
117         unsigned long bitfield = 0, memtop = 0;
118
119         for (i = 0; i < numnodes; i++) {
120                 start = nodes[i].start;
121                 end = nodes[i].end;
122                 if (start >= end)
123                         continue;
124                 bitfield |= start;
125                 nodes_used++;
126                 if (end > memtop)
127                         memtop = end;
128         }
129         if (nodes_used <= 1)
130                 i = 63;
131         else
132                 i = find_first_bit(&bitfield, sizeof(unsigned long)*8);
133         memnodemapsize = (memtop >> i)+1;
134         return i;
135 }
136
137 int __init compute_hash_shift(struct bootnode *nodes, int numnodes)
138 {
139         int shift;
140
141         shift = extract_lsb_from_nodes(nodes, numnodes);
142         if (allocate_cachealigned_memnodemap())
143                 return -1;
144         printk(KERN_DEBUG "NUMA: Using %d for the hash shift.\n",
145                 shift);
146
147         if (populate_memnodemap(nodes, numnodes, shift) != 1) {
148                 printk(KERN_INFO "Your memory is not aligned you need to "
149                        "rebuild your kernel with a bigger NODEMAPSIZE "
150                        "shift=%d\n", shift);
151                 return -1;
152         }
153         return shift;
154 }
155
156 int early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
157 {
158         return phys_to_nid(pfn << PAGE_SHIFT);
159 }
160
161 static void * __init early_node_mem(int nodeid, unsigned long start,
162                                     unsigned long end, unsigned long size)
163 {
164         unsigned long mem = find_e820_area(start, end, size);
165         void *ptr;
166
167         if (mem != -1L)
168                 return __va(mem);
169         ptr = __alloc_bootmem_nopanic(size,
170                                 SMP_CACHE_BYTES, __pa(MAX_DMA_ADDRESS));
171         if (ptr == NULL) {
172                 printk(KERN_ERR "Cannot find %lu bytes in node %d\n",
173                        size, nodeid);
174                 return NULL;
175         }
176         return ptr;
177 }
178
179 /* Initialize bootmem allocator for a node */
180 void __init setup_node_bootmem(int nodeid, unsigned long start,
181                                unsigned long end)
182 {
183         unsigned long start_pfn, end_pfn, bootmap_pages, bootmap_size;
184         unsigned long bootmap_start, nodedata_phys;
185         void *bootmap;
186         const int pgdat_size = round_up(sizeof(pg_data_t), PAGE_SIZE);
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         end_pfn = end >> PAGE_SHIFT;
195
196         node_data[nodeid] = early_node_mem(nodeid, start, end, pgdat_size);
197         if (node_data[nodeid] == NULL)
198                 return;
199         nodedata_phys = __pa(node_data[nodeid]);
200
201         memset(NODE_DATA(nodeid), 0, sizeof(pg_data_t));
202         NODE_DATA(nodeid)->bdata = &plat_node_bdata[nodeid];
203         NODE_DATA(nodeid)->node_start_pfn = start_pfn;
204         NODE_DATA(nodeid)->node_spanned_pages = end_pfn - start_pfn;
205
206         /* Find a place for the bootmem map */
207         bootmap_pages = bootmem_bootmap_pages(end_pfn - start_pfn);
208         bootmap_start = round_up(nodedata_phys + pgdat_size, PAGE_SIZE);
209         bootmap = early_node_mem(nodeid, bootmap_start, end,
210                                         bootmap_pages<<PAGE_SHIFT);
211         if (bootmap == NULL)  {
212                 if (nodedata_phys < start || nodedata_phys >= end)
213                         free_bootmem((unsigned long)node_data[nodeid],
214                                      pgdat_size);
215                 node_data[nodeid] = NULL;
216                 return;
217         }
218         bootmap_start = __pa(bootmap);
219         Dprintk("bootmap start %lu pages %lu\n", bootmap_start, bootmap_pages);
220
221         bootmap_size = init_bootmem_node(NODE_DATA(nodeid),
222                                          bootmap_start >> PAGE_SHIFT,
223                                          start_pfn, end_pfn);
224
225         free_bootmem_with_active_regions(nodeid, end);
226
227         reserve_bootmem_node(NODE_DATA(nodeid), nodedata_phys, pgdat_size);
228         reserve_bootmem_node(NODE_DATA(nodeid), bootmap_start,
229                              bootmap_pages<<PAGE_SHIFT);
230 #ifdef CONFIG_ACPI_NUMA
231         srat_reserve_add_area(nodeid);
232 #endif
233         node_set_online(nodeid);
234 }
235
236 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
237 /* Initialize final allocator for a zone */
238 static void __init flat_setup_node_zones(int nodeid)
239 {
240         unsigned long start_pfn, end_pfn, memmapsize, limit;
241
242         start_pfn = node_start_pfn(nodeid);
243         end_pfn = node_end_pfn(nodeid);
244
245         Dprintk(KERN_INFO "Setting up memmap for node %d %lx-%lx\n",
246                 nodeid, start_pfn, end_pfn);
247
248         /*
249          * Try to allocate mem_map at end to not fill up precious <4GB
250          * memory.
251          */
252         memmapsize = sizeof(struct page) * (end_pfn-start_pfn);
253         limit = end_pfn << PAGE_SHIFT;
254
255         NODE_DATA(nodeid)->node_mem_map =
256                 __alloc_bootmem_core(NODE_DATA(nodeid)->bdata,
257                                      memmapsize, SMP_CACHE_BYTES,
258                                      round_down(limit - memmapsize, PAGE_SIZE),
259                                      limit);
260 }
261 #else
262 #define flat_setup_node_zones(i) do {} while (0)
263 #endif
264
265 /*
266  * There are unfortunately some poorly designed mainboards around that
267  * only connect memory to a single CPU. This breaks the 1:1 cpu->node
268  * mapping. To avoid this fill in the mapping for all possible CPUs,
269  * as the number of CPUs is not known yet. We round robin the existing
270  * nodes.
271  */
272 void __init numa_init_array(void)
273 {
274         int rr, i;
275
276         rr = first_node(node_online_map);
277         for (i = 0; i < NR_CPUS; i++) {
278                 if (cpu_to_node(i) != NUMA_NO_NODE)
279                         continue;
280                 numa_set_node(i, rr);
281                 rr = next_node(rr, node_online_map);
282                 if (rr == MAX_NUMNODES)
283                         rr = first_node(node_online_map);
284         }
285 }
286
287 #ifdef CONFIG_NUMA_EMU
288 /* Numa emulation */
289 char *cmdline __initdata;
290
291 /*
292  * Setups up nid to range from addr to addr + size.  If the end
293  * boundary is greater than max_addr, then max_addr is used instead.
294  * The return value is 0 if there is additional memory left for
295  * allocation past addr and -1 otherwise.  addr is adjusted to be at
296  * the end of the node.
297  */
298 static int __init setup_node_range(int nid, struct bootnode *nodes, u64 *addr,
299                                    u64 size, u64 max_addr)
300 {
301         int ret = 0;
302
303         nodes[nid].start = *addr;
304         *addr += size;
305         if (*addr >= max_addr) {
306                 *addr = max_addr;
307                 ret = -1;
308         }
309         nodes[nid].end = *addr;
310         node_set(nid, node_possible_map);
311         printk(KERN_INFO "Faking node %d at %016Lx-%016Lx (%LuMB)\n", nid,
312                nodes[nid].start, nodes[nid].end,
313                (nodes[nid].end - nodes[nid].start) >> 20);
314         return ret;
315 }
316
317 /*
318  * Splits num_nodes nodes up equally starting at node_start.  The return value
319  * is the number of nodes split up and addr is adjusted to be at the end of the
320  * last node allocated.
321  */
322 static int __init split_nodes_equally(struct bootnode *nodes, u64 *addr,
323                                       u64 max_addr, int node_start,
324                                       int num_nodes)
325 {
326         unsigned int big;
327         u64 size;
328         int i;
329
330         if (num_nodes <= 0)
331                 return -1;
332         if (num_nodes > MAX_NUMNODES)
333                 num_nodes = MAX_NUMNODES;
334         size = (max_addr - *addr - e820_hole_size(*addr, max_addr)) /
335                num_nodes;
336         /*
337          * Calculate the number of big nodes that can be allocated as a result
338          * of consolidating the leftovers.
339          */
340         big = ((size & ~FAKE_NODE_MIN_HASH_MASK) * num_nodes) /
341               FAKE_NODE_MIN_SIZE;
342
343         /* Round down to nearest FAKE_NODE_MIN_SIZE. */
344         size &= FAKE_NODE_MIN_HASH_MASK;
345         if (!size) {
346                 printk(KERN_ERR "Not enough memory for each node.  "
347                        "NUMA emulation disabled.\n");
348                 return -1;
349         }
350
351         for (i = node_start; i < num_nodes + node_start; i++) {
352                 u64 end = *addr + size;
353
354                 if (i < big)
355                         end += FAKE_NODE_MIN_SIZE;
356                 /*
357                  * The final node can have the remaining system RAM.  Other
358                  * nodes receive roughly the same amount of available pages.
359                  */
360                 if (i == num_nodes + node_start - 1)
361                         end = max_addr;
362                 else
363                         while (end - *addr - e820_hole_size(*addr, end) <
364                                size) {
365                                 end += FAKE_NODE_MIN_SIZE;
366                                 if (end > max_addr) {
367                                         end = max_addr;
368                                         break;
369                                 }
370                         }
371                 if (setup_node_range(i, nodes, addr, end - *addr, max_addr) < 0)
372                         break;
373         }
374         return i - node_start + 1;
375 }
376
377 /*
378  * Splits the remaining system RAM into chunks of size.  The remaining memory is
379  * always assigned to a final node and can be asymmetric.  Returns the number of
380  * nodes split.
381  */
382 static int __init split_nodes_by_size(struct bootnode *nodes, u64 *addr,
383                                       u64 max_addr, int node_start, u64 size)
384 {
385         int i = node_start;
386         size = (size << 20) & FAKE_NODE_MIN_HASH_MASK;
387         while (!setup_node_range(i++, nodes, addr, size, max_addr))
388                 ;
389         return i - node_start;
390 }
391
392 /*
393  * Sets up the system RAM area from start_pfn to end_pfn according to the
394  * numa=fake command-line option.
395  */
396 static int __init numa_emulation(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
397 {
398         struct bootnode nodes[MAX_NUMNODES];
399         u64 size, addr = start_pfn << PAGE_SHIFT;
400         u64 max_addr = end_pfn << PAGE_SHIFT;
401         int num_nodes = 0, num = 0, coeff_flag, coeff = -1, i;
402
403         memset(&nodes, 0, sizeof(nodes));
404         /*
405          * If the numa=fake command-line is just a single number N, split the
406          * system RAM into N fake nodes.
407          */
408         if (!strchr(cmdline, '*') && !strchr(cmdline, ',')) {
409                 long n = simple_strtol(cmdline, NULL, 0);
410
411                 num_nodes = split_nodes_equally(nodes, &addr, max_addr, 0, n);
412                 if (num_nodes < 0)
413                         return num_nodes;
414                 goto out;
415         }
416
417         /* Parse the command line. */
418         for (coeff_flag = 0; ; cmdline++) {
419                 if (*cmdline && isdigit(*cmdline)) {
420                         num = num * 10 + *cmdline - '0';
421                         continue;
422                 }
423                 if (*cmdline == '*') {
424                         if (num > 0)
425                                 coeff = num;
426                         coeff_flag = 1;
427                 }
428                 if (!*cmdline || *cmdline == ',') {
429                         if (!coeff_flag)
430                                 coeff = 1;
431                         /*
432                          * Round down to the nearest FAKE_NODE_MIN_SIZE.
433                          * Command-line coefficients are in megabytes.
434                          */
435                         size = ((u64)num << 20) & FAKE_NODE_MIN_HASH_MASK;
436                         if (size)
437                                 for (i = 0; i < coeff; i++, num_nodes++)
438                                         if (setup_node_range(num_nodes, nodes,
439                                                 &addr, size, max_addr) < 0)
440                                                 goto done;
441                         if (!*cmdline)
442                                 break;
443                         coeff_flag = 0;
444                         coeff = -1;
445                 }
446                 num = 0;
447         }
448 done:
449         if (!num_nodes)
450                 return -1;
451         /* Fill remainder of system RAM, if appropriate. */
452         if (addr < max_addr) {
453                 if (coeff_flag && coeff < 0) {
454                         /* Split remaining nodes into num-sized chunks */
455                         num_nodes += split_nodes_by_size(nodes, &addr, max_addr,
456                                                          num_nodes, num);
457                         goto out;
458                 }
459                 switch (*(cmdline - 1)) {
460                 case '*':
461                         /* Split remaining nodes into coeff chunks */
462                         if (coeff <= 0)
463                                 break;
464                         num_nodes += split_nodes_equally(nodes, &addr, max_addr,
465                                                          num_nodes, coeff);
466                         break;
467                 case ',':
468                         /* Do not allocate remaining system RAM */
469                         break;
470                 default:
471                         /* Give one final node */
472                         setup_node_range(num_nodes, nodes, &addr,
473                                          max_addr - addr, max_addr);
474                         num_nodes++;
475                 }
476         }
477 out:
478         memnode_shift = compute_hash_shift(nodes, num_nodes);
479         if (memnode_shift < 0) {
480                 memnode_shift = 0;
481                 printk(KERN_ERR "No NUMA hash function found.  NUMA emulation "
482                        "disabled.\n");
483                 return -1;
484         }
485
486         /*
487          * We need to vacate all active ranges that may have been registered by
488          * SRAT and set acpi_numa to -1 so that srat_disabled() always returns
489          * true.  NUMA emulation has succeeded so we will not scan ACPI nodes.
490          */
491         remove_all_active_ranges();
492 #ifdef CONFIG_ACPI_NUMA
493         acpi_numa = -1;
494 #endif
495         for_each_node_mask(i, node_possible_map) {
496                 e820_register_active_regions(i, nodes[i].start >> PAGE_SHIFT,
497                                                 nodes[i].end >> PAGE_SHIFT);
498                 setup_node_bootmem(i, nodes[i].start, nodes[i].end);
499         }
500         acpi_fake_nodes(nodes, num_nodes);
501         numa_init_array();
502         return 0;
503 }
504 #endif /* CONFIG_NUMA_EMU */
505
506 void __init numa_initmem_init(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
507 {
508         int i;
509
510         nodes_clear(node_possible_map);
511
512 #ifdef CONFIG_NUMA_EMU
513         if (cmdline && !numa_emulation(start_pfn, end_pfn))
514                 return;
515         nodes_clear(node_possible_map);
516 #endif
517
518 #ifdef CONFIG_ACPI_NUMA
519         if (!numa_off && !acpi_scan_nodes(start_pfn << PAGE_SHIFT,
520                                           end_pfn << PAGE_SHIFT))
521                 return;
522         nodes_clear(node_possible_map);
523 #endif
524
525 #ifdef CONFIG_K8_NUMA
526         if (!numa_off && !k8_scan_nodes(start_pfn<<PAGE_SHIFT,
527                                         end_pfn<<PAGE_SHIFT))
528                 return;
529         nodes_clear(node_possible_map);
530 #endif
531         printk(KERN_INFO "%s\n",
532                numa_off ? "NUMA turned off" : "No NUMA configuration found");
533
534         printk(KERN_INFO "Faking a node at %016lx-%016lx\n",
535                start_pfn << PAGE_SHIFT,
536                end_pfn << PAGE_SHIFT);
537         /* setup dummy node covering all memory */
538         memnode_shift = 63;
539         memnodemap = memnode.embedded_map;
540         memnodemap[0] = 0;
541         nodes_clear(node_online_map);
542         node_set_online(0);
543         node_set(0, node_possible_map);
544         for (i = 0; i < NR_CPUS; i++)
545                 numa_set_node(i, 0);
546         node_to_cpumask_map[0] = cpumask_of_cpu(0);
547         e820_register_active_regions(0, start_pfn, end_pfn);
548         setup_node_bootmem(0, start_pfn << PAGE_SHIFT, end_pfn << PAGE_SHIFT);
549 }
550
551 __cpuinit void numa_add_cpu(int cpu)
552 {
553         set_bit(cpu, (unsigned long *)&node_to_cpumask_map[cpu_to_node(cpu)]);
554 }
555
556 void __cpuinit numa_set_node(int cpu, int node)
557 {
558         cpu_pda(cpu)->nodenumber = node;
559         cpu_to_node_map[cpu] = node;
560 }
561
562 unsigned long __init numa_free_all_bootmem(void)
563 {
564         unsigned long pages = 0;
565         int i;
566
567         for_each_online_node(i)
568                 pages += free_all_bootmem_node(NODE_DATA(i));
569
570         return pages;
571 }
572
573 void __init paging_init(void)
574 {
575         unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES];
576         int i;
577
578         memset(max_zone_pfns, 0, sizeof(max_zone_pfns));
579         max_zone_pfns[ZONE_DMA] = MAX_DMA_PFN;
580         max_zone_pfns[ZONE_DMA32] = MAX_DMA32_PFN;
581         max_zone_pfns[ZONE_NORMAL] = end_pfn;
582
583         sparse_memory_present_with_active_regions(MAX_NUMNODES);
584         sparse_init();
585
586         for_each_online_node(i)
587                 flat_setup_node_zones(i);
588
589         free_area_init_nodes(max_zone_pfns);
590 }
591
592 static __init int numa_setup(char *opt)
593 {
594         if (!opt)
595                 return -EINVAL;
596         if (!strncmp(opt, "off", 3))
597                 numa_off = 1;
598 #ifdef CONFIG_NUMA_EMU
599         if (!strncmp(opt, "fake=", 5))
600                 cmdline = opt + 5;
601 #endif
602 #ifdef CONFIG_ACPI_NUMA
603         if (!strncmp(opt, "noacpi", 6))
604                 acpi_numa = -1;
605         if (!strncmp(opt, "hotadd=", 7))
606                 hotadd_percent = simple_strtoul(opt+7, NULL, 10);
607 #endif
608         return 0;
609 }
610 early_param("numa", numa_setup);
611
612 /*
613  * Setup early cpu_to_node.
614  *
615  * Populate cpu_to_node[] only if x86_cpu_to_apicid[],
616  * and apicid_to_node[] tables have valid entries for a CPU.
617  * This means we skip cpu_to_node[] initialisation for NUMA
618  * emulation and faking node case (when running a kernel compiled
619  * for NUMA on a non NUMA box), which is OK as cpu_to_node[]
620  * is already initialized in a round robin manner at numa_init_array,
621  * prior to this call, and this initialization is good enough
622  * for the fake NUMA cases.
623  */
624 void __init init_cpu_to_node(void)
625 {
626         int i;
627
628         for (i = 0; i < NR_CPUS; i++) {
629                 u16 apicid = x86_cpu_to_apicid_init[i];
630
631                 if (apicid == BAD_APICID)
632                         continue;
633                 if (apicid_to_node[apicid] == NUMA_NO_NODE)
634                         continue;
635                 numa_set_node(i, apicid_to_node[apicid]);
636         }
637 }
638
639