x86: cleanup - rename VM_MASK to X86_VM_MASK
[linux-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         printk(KERN_INFO "  NODE_DATA [%016lx - %016lx]\n", nodedata_phys,
206                 nodedata_phys + pgdat_size - 1);
207
208         memset(NODE_DATA(nodeid), 0, sizeof(pg_data_t));
209         NODE_DATA(nodeid)->bdata = &plat_node_bdata[nodeid];
210         NODE_DATA(nodeid)->node_start_pfn = start_pfn;
211         NODE_DATA(nodeid)->node_spanned_pages = end_pfn - start_pfn;
212
213         /* Find a place for the bootmem map */
214         bootmap_pages = bootmem_bootmap_pages(end_pfn - start_pfn);
215         bootmap_start = round_up(nodedata_phys + pgdat_size, PAGE_SIZE);
216         /*
217          * SMP_CAHCE_BYTES could be enough, but init_bootmem_node like
218          * to use that to align to PAGE_SIZE
219          */
220         bootmap = early_node_mem(nodeid, bootmap_start, end,
221                                  bootmap_pages<<PAGE_SHIFT, PAGE_SIZE);
222         if (bootmap == NULL)  {
223                 if (nodedata_phys < start || nodedata_phys >= end)
224                         free_bootmem(nodedata_phys, pgdat_size);
225                 node_data[nodeid] = NULL;
226                 return;
227         }
228         bootmap_start = __pa(bootmap);
229
230         bootmap_size = init_bootmem_node(NODE_DATA(nodeid),
231                                          bootmap_start >> PAGE_SHIFT,
232                                          start_pfn, end_pfn);
233
234         printk(KERN_INFO "  bootmap [%016lx -  %016lx] pages %lx\n",
235                  bootmap_start, bootmap_start + bootmap_size - 1,
236                  bootmap_pages);
237
238         free_bootmem_with_active_regions(nodeid, end);
239
240         reserve_bootmem_node(NODE_DATA(nodeid), nodedata_phys, pgdat_size,
241                         BOOTMEM_DEFAULT);
242         reserve_bootmem_node(NODE_DATA(nodeid), bootmap_start,
243                         bootmap_pages<<PAGE_SHIFT, BOOTMEM_DEFAULT);
244 #ifdef CONFIG_ACPI_NUMA
245         srat_reserve_add_area(nodeid);
246 #endif
247         node_set_online(nodeid);
248 }
249
250 /*
251  * There are unfortunately some poorly designed mainboards around that
252  * only connect memory to a single CPU. This breaks the 1:1 cpu->node
253  * mapping. To avoid this fill in the mapping for all possible CPUs,
254  * as the number of CPUs is not known yet. We round robin the existing
255  * nodes.
256  */
257 void __init numa_init_array(void)
258 {
259         int rr, i;
260
261         rr = first_node(node_online_map);
262         for (i = 0; i < NR_CPUS; i++) {
263                 if (early_cpu_to_node(i) != NUMA_NO_NODE)
264                         continue;
265                 numa_set_node(i, rr);
266                 rr = next_node(rr, node_online_map);
267                 if (rr == MAX_NUMNODES)
268                         rr = first_node(node_online_map);
269         }
270 }
271
272 #ifdef CONFIG_NUMA_EMU
273 /* Numa emulation */
274 char *cmdline __initdata;
275
276 /*
277  * Setups up nid to range from addr to addr + size.  If the end
278  * boundary is greater than max_addr, then max_addr is used instead.
279  * The return value is 0 if there is additional memory left for
280  * allocation past addr and -1 otherwise.  addr is adjusted to be at
281  * the end of the node.
282  */
283 static int __init setup_node_range(int nid, struct bootnode *nodes, u64 *addr,
284                                    u64 size, u64 max_addr)
285 {
286         int ret = 0;
287
288         nodes[nid].start = *addr;
289         *addr += size;
290         if (*addr >= max_addr) {
291                 *addr = max_addr;
292                 ret = -1;
293         }
294         nodes[nid].end = *addr;
295         node_set(nid, node_possible_map);
296         printk(KERN_INFO "Faking node %d at %016Lx-%016Lx (%LuMB)\n", nid,
297                nodes[nid].start, nodes[nid].end,
298                (nodes[nid].end - nodes[nid].start) >> 20);
299         return ret;
300 }
301
302 /*
303  * Splits num_nodes nodes up equally starting at node_start.  The return value
304  * is the number of nodes split up and addr is adjusted to be at the end of the
305  * last node allocated.
306  */
307 static int __init split_nodes_equally(struct bootnode *nodes, u64 *addr,
308                                       u64 max_addr, int node_start,
309                                       int num_nodes)
310 {
311         unsigned int big;
312         u64 size;
313         int i;
314
315         if (num_nodes <= 0)
316                 return -1;
317         if (num_nodes > MAX_NUMNODES)
318                 num_nodes = MAX_NUMNODES;
319         size = (max_addr - *addr - e820_hole_size(*addr, max_addr)) /
320                num_nodes;
321         /*
322          * Calculate the number of big nodes that can be allocated as a result
323          * of consolidating the leftovers.
324          */
325         big = ((size & ~FAKE_NODE_MIN_HASH_MASK) * num_nodes) /
326               FAKE_NODE_MIN_SIZE;
327
328         /* Round down to nearest FAKE_NODE_MIN_SIZE. */
329         size &= FAKE_NODE_MIN_HASH_MASK;
330         if (!size) {
331                 printk(KERN_ERR "Not enough memory for each node.  "
332                        "NUMA emulation disabled.\n");
333                 return -1;
334         }
335
336         for (i = node_start; i < num_nodes + node_start; i++) {
337                 u64 end = *addr + size;
338
339                 if (i < big)
340                         end += FAKE_NODE_MIN_SIZE;
341                 /*
342                  * The final node can have the remaining system RAM.  Other
343                  * nodes receive roughly the same amount of available pages.
344                  */
345                 if (i == num_nodes + node_start - 1)
346                         end = max_addr;
347                 else
348                         while (end - *addr - e820_hole_size(*addr, end) <
349                                size) {
350                                 end += FAKE_NODE_MIN_SIZE;
351                                 if (end > max_addr) {
352                                         end = max_addr;
353                                         break;
354                                 }
355                         }
356                 if (setup_node_range(i, nodes, addr, end - *addr, max_addr) < 0)
357                         break;
358         }
359         return i - node_start + 1;
360 }
361
362 /*
363  * Splits the remaining system RAM into chunks of size.  The remaining memory is
364  * always assigned to a final node and can be asymmetric.  Returns the number of
365  * nodes split.
366  */
367 static int __init split_nodes_by_size(struct bootnode *nodes, u64 *addr,
368                                       u64 max_addr, int node_start, u64 size)
369 {
370         int i = node_start;
371         size = (size << 20) & FAKE_NODE_MIN_HASH_MASK;
372         while (!setup_node_range(i++, nodes, addr, size, max_addr))
373                 ;
374         return i - node_start;
375 }
376
377 /*
378  * Sets up the system RAM area from start_pfn to end_pfn according to the
379  * numa=fake command-line option.
380  */
381 static int __init numa_emulation(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
382 {
383         struct bootnode nodes[MAX_NUMNODES];
384         u64 size, addr = start_pfn << PAGE_SHIFT;
385         u64 max_addr = end_pfn << PAGE_SHIFT;
386         int num_nodes = 0, num = 0, coeff_flag, coeff = -1, i;
387
388         memset(&nodes, 0, sizeof(nodes));
389         /*
390          * If the numa=fake command-line is just a single number N, split the
391          * system RAM into N fake nodes.
392          */
393         if (!strchr(cmdline, '*') && !strchr(cmdline, ',')) {
394                 long n = simple_strtol(cmdline, NULL, 0);
395
396                 num_nodes = split_nodes_equally(nodes, &addr, max_addr, 0, n);
397                 if (num_nodes < 0)
398                         return num_nodes;
399                 goto out;
400         }
401
402         /* Parse the command line. */
403         for (coeff_flag = 0; ; cmdline++) {
404                 if (*cmdline && isdigit(*cmdline)) {
405                         num = num * 10 + *cmdline - '0';
406                         continue;
407                 }
408                 if (*cmdline == '*') {
409                         if (num > 0)
410                                 coeff = num;
411                         coeff_flag = 1;
412                 }
413                 if (!*cmdline || *cmdline == ',') {
414                         if (!coeff_flag)
415                                 coeff = 1;
416                         /*
417                          * Round down to the nearest FAKE_NODE_MIN_SIZE.
418                          * Command-line coefficients are in megabytes.
419                          */
420                         size = ((u64)num << 20) & FAKE_NODE_MIN_HASH_MASK;
421                         if (size)
422                                 for (i = 0; i < coeff; i++, num_nodes++)
423                                         if (setup_node_range(num_nodes, nodes,
424                                                 &addr, size, max_addr) < 0)
425                                                 goto done;
426                         if (!*cmdline)
427                                 break;
428                         coeff_flag = 0;
429                         coeff = -1;
430                 }
431                 num = 0;
432         }
433 done:
434         if (!num_nodes)
435                 return -1;
436         /* Fill remainder of system RAM, if appropriate. */
437         if (addr < max_addr) {
438                 if (coeff_flag && coeff < 0) {
439                         /* Split remaining nodes into num-sized chunks */
440                         num_nodes += split_nodes_by_size(nodes, &addr, max_addr,
441                                                          num_nodes, num);
442                         goto out;
443                 }
444                 switch (*(cmdline - 1)) {
445                 case '*':
446                         /* Split remaining nodes into coeff chunks */
447                         if (coeff <= 0)
448                                 break;
449                         num_nodes += split_nodes_equally(nodes, &addr, max_addr,
450                                                          num_nodes, coeff);
451                         break;
452                 case ',':
453                         /* Do not allocate remaining system RAM */
454                         break;
455                 default:
456                         /* Give one final node */
457                         setup_node_range(num_nodes, nodes, &addr,
458                                          max_addr - addr, max_addr);
459                         num_nodes++;
460                 }
461         }
462 out:
463         memnode_shift = compute_hash_shift(nodes, num_nodes);
464         if (memnode_shift < 0) {
465                 memnode_shift = 0;
466                 printk(KERN_ERR "No NUMA hash function found.  NUMA emulation "
467                        "disabled.\n");
468                 return -1;
469         }
470
471         /*
472          * We need to vacate all active ranges that may have been registered by
473          * SRAT and set acpi_numa to -1 so that srat_disabled() always returns
474          * true.  NUMA emulation has succeeded so we will not scan ACPI nodes.
475          */
476         remove_all_active_ranges();
477 #ifdef CONFIG_ACPI_NUMA
478         acpi_numa = -1;
479 #endif
480         for_each_node_mask(i, node_possible_map) {
481                 e820_register_active_regions(i, nodes[i].start >> PAGE_SHIFT,
482                                                 nodes[i].end >> PAGE_SHIFT);
483                 setup_node_bootmem(i, nodes[i].start, nodes[i].end);
484         }
485         acpi_fake_nodes(nodes, num_nodes);
486         numa_init_array();
487         return 0;
488 }
489 #endif /* CONFIG_NUMA_EMU */
490
491 void __init numa_initmem_init(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
492 {
493         int i;
494
495         nodes_clear(node_possible_map);
496         nodes_clear(node_online_map);
497
498 #ifdef CONFIG_NUMA_EMU
499         if (cmdline && !numa_emulation(start_pfn, end_pfn))
500                 return;
501         nodes_clear(node_possible_map);
502         nodes_clear(node_online_map);
503 #endif
504
505 #ifdef CONFIG_ACPI_NUMA
506         if (!numa_off && !acpi_scan_nodes(start_pfn << PAGE_SHIFT,
507                                           end_pfn << PAGE_SHIFT))
508                 return;
509         nodes_clear(node_possible_map);
510         nodes_clear(node_online_map);
511 #endif
512
513 #ifdef CONFIG_K8_NUMA
514         if (!numa_off && !k8_scan_nodes(start_pfn<<PAGE_SHIFT,
515                                         end_pfn<<PAGE_SHIFT))
516                 return;
517         nodes_clear(node_possible_map);
518         nodes_clear(node_online_map);
519 #endif
520         printk(KERN_INFO "%s\n",
521                numa_off ? "NUMA turned off" : "No NUMA configuration found");
522
523         printk(KERN_INFO "Faking a node at %016lx-%016lx\n",
524                start_pfn << PAGE_SHIFT,
525                end_pfn << PAGE_SHIFT);
526         /* setup dummy node covering all memory */
527         memnode_shift = 63;
528         memnodemap = memnode.embedded_map;
529         memnodemap[0] = 0;
530         node_set_online(0);
531         node_set(0, node_possible_map);
532         for (i = 0; i < NR_CPUS; i++)
533                 numa_set_node(i, 0);
534         /* cpumask_of_cpu() may not be available during early startup */
535         memset(&node_to_cpumask_map[0], 0, sizeof(node_to_cpumask_map[0]));
536         cpu_set(0, node_to_cpumask_map[0]);
537         e820_register_active_regions(0, start_pfn, end_pfn);
538         setup_node_bootmem(0, start_pfn << PAGE_SHIFT, end_pfn << PAGE_SHIFT);
539 }
540
541 __cpuinit void numa_add_cpu(int cpu)
542 {
543         set_bit(cpu,
544                 (unsigned long *)&node_to_cpumask_map[early_cpu_to_node(cpu)]);
545 }
546
547 void __cpuinit numa_set_node(int cpu, int node)
548 {
549         int *cpu_to_node_map = x86_cpu_to_node_map_early_ptr;
550
551         if(cpu_to_node_map)
552                 cpu_to_node_map[cpu] = node;
553         else if(per_cpu_offset(cpu))
554                 per_cpu(x86_cpu_to_node_map, cpu) = node;
555         else
556                 Dprintk(KERN_INFO "Setting node for non-present cpu %d\n", cpu);
557 }
558
559 unsigned long __init numa_free_all_bootmem(void)
560 {
561         unsigned long pages = 0;
562         int i;
563
564         for_each_online_node(i)
565                 pages += free_all_bootmem_node(NODE_DATA(i));
566
567         return pages;
568 }
569
570 void __init paging_init(void)
571 {
572         unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES];
573
574         memset(max_zone_pfns, 0, sizeof(max_zone_pfns));
575         max_zone_pfns[ZONE_DMA] = MAX_DMA_PFN;
576         max_zone_pfns[ZONE_DMA32] = MAX_DMA32_PFN;
577         max_zone_pfns[ZONE_NORMAL] = end_pfn;
578
579         sparse_memory_present_with_active_regions(MAX_NUMNODES);
580         sparse_init();
581
582         free_area_init_nodes(max_zone_pfns);
583 }
584
585 static __init int numa_setup(char *opt)
586 {
587         if (!opt)
588                 return -EINVAL;
589         if (!strncmp(opt, "off", 3))
590                 numa_off = 1;
591 #ifdef CONFIG_NUMA_EMU
592         if (!strncmp(opt, "fake=", 5))
593                 cmdline = opt + 5;
594 #endif
595 #ifdef CONFIG_ACPI_NUMA
596         if (!strncmp(opt, "noacpi", 6))
597                 acpi_numa = -1;
598         if (!strncmp(opt, "hotadd=", 7))
599                 hotadd_percent = simple_strtoul(opt+7, NULL, 10);
600 #endif
601         return 0;
602 }
603 early_param("numa", numa_setup);
604
605 /*
606  * Setup early cpu_to_node.
607  *
608  * Populate cpu_to_node[] only if x86_cpu_to_apicid[],
609  * and apicid_to_node[] tables have valid entries for a CPU.
610  * This means we skip cpu_to_node[] initialisation for NUMA
611  * emulation and faking node case (when running a kernel compiled
612  * for NUMA on a non NUMA box), which is OK as cpu_to_node[]
613  * is already initialized in a round robin manner at numa_init_array,
614  * prior to this call, and this initialization is good enough
615  * for the fake NUMA cases.
616  */
617 void __init init_cpu_to_node(void)
618 {
619         int i;
620
621         for (i = 0; i < NR_CPUS; i++) {
622                 int node;
623                 u16 apicid = x86_cpu_to_apicid_init[i];
624
625                 if (apicid == BAD_APICID)
626                         continue;
627                 node = apicid_to_node[apicid];
628                 if (node == NUMA_NO_NODE)
629                         continue;
630                 if (!node_online(node))
631                         continue;
632                 numa_set_node(i, node);
633         }
634 }
635
636