b20760ca724451b3582e089adbd8f16368ebf071
[linux-2.6.git] / arch / x86 / mm / numa_32.c
1 /*
2  * Written by: Patricia Gaughen <gone@us.ibm.com>, IBM Corporation
3  * August 2002: added remote node KVA remap - Martin J. Bligh 
4  *
5  * Copyright (C) 2002, IBM Corp.
6  *
7  * All rights reserved.          
8  *
9  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
10  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
11  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
12  * (at your option) any later version.
13  *
14  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
15  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
16  * MERCHANTABILITY OR FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE, GOOD TITLE or
17  * NON INFRINGEMENT.  See the GNU General Public License for more
18  * details.
19  *
20  * You should have received a copy of the GNU General Public License
21  * along with this program; if not, write to the Free Software
22  * Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
23  */
24
25 #include <linux/mm.h>
26 #include <linux/bootmem.h>
27 #include <linux/mmzone.h>
28 #include <linux/highmem.h>
29 #include <linux/initrd.h>
30 #include <linux/nodemask.h>
31 #include <linux/module.h>
32 #include <linux/kexec.h>
33 #include <linux/pfn.h>
34 #include <linux/swap.h>
35 #include <linux/acpi.h>
36
37 #include <asm/e820.h>
38 #include <asm/setup.h>
39 #include <asm/mmzone.h>
40 #include <asm/bios_ebda.h>
41 #include <asm/proto.h>
42
43 struct pglist_data *node_data[MAX_NUMNODES] __read_mostly;
44 EXPORT_SYMBOL(node_data);
45
46 /*
47  * numa interface - we expect the numa architecture specific code to have
48  *                  populated the following initialisation.
49  *
50  * 1) node_online_map  - the map of all nodes configured (online) in the system
51  * 2) node_start_pfn   - the starting page frame number for a node
52  * 3) node_end_pfn     - the ending page fram number for a node
53  */
54 unsigned long node_start_pfn[MAX_NUMNODES] __read_mostly;
55 unsigned long node_end_pfn[MAX_NUMNODES] __read_mostly;
56
57
58 #ifdef CONFIG_DISCONTIGMEM
59 /*
60  * 4) physnode_map     - the mapping between a pfn and owning node
61  * physnode_map keeps track of the physical memory layout of a generic
62  * numa node on a 64Mb break (each element of the array will
63  * represent 64Mb of memory and will be marked by the node id.  so,
64  * if the first gig is on node 0, and the second gig is on node 1
65  * physnode_map will contain:
66  *
67  *     physnode_map[0-15] = 0;
68  *     physnode_map[16-31] = 1;
69  *     physnode_map[32- ] = -1;
70  */
71 s8 physnode_map[MAX_ELEMENTS] __read_mostly = { [0 ... (MAX_ELEMENTS - 1)] = -1};
72 EXPORT_SYMBOL(physnode_map);
73
74 void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end)
75 {
76         unsigned long pfn;
77
78         printk(KERN_INFO "Node: %d, start_pfn: %lx, end_pfn: %lx\n",
79                         nid, start, end);
80         printk(KERN_DEBUG "  Setting physnode_map array to node %d for pfns:\n", nid);
81         printk(KERN_DEBUG "  ");
82         for (pfn = start; pfn < end; pfn += PAGES_PER_ELEMENT) {
83                 physnode_map[pfn / PAGES_PER_ELEMENT] = nid;
84                 printk(KERN_CONT "%lx ", pfn);
85         }
86         printk(KERN_CONT "\n");
87 }
88
89 unsigned long node_memmap_size_bytes(int nid, unsigned long start_pfn,
90                                               unsigned long end_pfn)
91 {
92         unsigned long nr_pages = end_pfn - start_pfn;
93
94         if (!nr_pages)
95                 return 0;
96
97         return (nr_pages + 1) * sizeof(struct page);
98 }
99 #endif
100
101 extern unsigned long find_max_low_pfn(void);
102 extern unsigned long highend_pfn, highstart_pfn;
103
104 #define LARGE_PAGE_BYTES (PTRS_PER_PTE * PAGE_SIZE)
105
106 unsigned long node_remap_size[MAX_NUMNODES];
107 static void *node_remap_start_vaddr[MAX_NUMNODES];
108 void set_pmd_pfn(unsigned long vaddr, unsigned long pfn, pgprot_t flags);
109
110 static unsigned long kva_start_pfn;
111 static unsigned long kva_pages;
112 /*
113  * FLAT - support for basic PC memory model with discontig enabled, essentially
114  *        a single node with all available processors in it with a flat
115  *        memory map.
116  */
117 int __init get_memcfg_numa_flat(void)
118 {
119         printk(KERN_DEBUG "NUMA - single node, flat memory mode\n");
120
121         node_start_pfn[0] = 0;
122         node_end_pfn[0] = max_pfn;
123         e820_register_active_regions(0, 0, max_pfn);
124         memory_present(0, 0, max_pfn);
125         node_remap_size[0] = node_memmap_size_bytes(0, 0, max_pfn);
126
127         /* Indicate there is one node available. */
128         nodes_clear(node_online_map);
129         node_set_online(0);
130         return 1;
131 }
132
133 /*
134  * Find the highest page frame number we have available for the node
135  */
136 static void __init propagate_e820_map_node(int nid)
137 {
138         if (node_end_pfn[nid] > max_pfn)
139                 node_end_pfn[nid] = max_pfn;
140         /*
141          * if a user has given mem=XXXX, then we need to make sure 
142          * that the node _starts_ before that, too, not just ends
143          */
144         if (node_start_pfn[nid] > max_pfn)
145                 node_start_pfn[nid] = max_pfn;
146         BUG_ON(node_start_pfn[nid] > node_end_pfn[nid]);
147 }
148
149 /* 
150  * Allocate memory for the pg_data_t for this node via a crude pre-bootmem
151  * method.  For node zero take this from the bottom of memory, for
152  * subsequent nodes place them at node_remap_start_vaddr which contains
153  * node local data in physically node local memory.  See setup_memory()
154  * for details.
155  */
156 static void __init allocate_pgdat(int nid)
157 {
158         char buf[16];
159
160         if (node_has_online_mem(nid) && node_remap_start_vaddr[nid])
161                 NODE_DATA(nid) = (pg_data_t *)node_remap_start_vaddr[nid];
162         else {
163                 unsigned long pgdat_phys;
164                 pgdat_phys = find_e820_area(min_low_pfn<<PAGE_SHIFT,
165                                  max_pfn_mapped<<PAGE_SHIFT,
166                                  sizeof(pg_data_t),
167                                  PAGE_SIZE);
168                 NODE_DATA(nid) = (pg_data_t *)(pfn_to_kaddr(pgdat_phys>>PAGE_SHIFT));
169                 memset(buf, 0, sizeof(buf));
170                 sprintf(buf, "NODE_DATA %d",  nid);
171                 reserve_early(pgdat_phys, pgdat_phys + sizeof(pg_data_t), buf);
172         }
173         printk(KERN_DEBUG "allocate_pgdat: node %d NODE_DATA %08lx\n",
174                 nid, (unsigned long)NODE_DATA(nid));
175 }
176
177 /*
178  * In the DISCONTIGMEM and SPARSEMEM memory model, a portion of the kernel
179  * virtual address space (KVA) is reserved and portions of nodes are mapped
180  * using it. This is to allow node-local memory to be allocated for
181  * structures that would normally require ZONE_NORMAL. The memory is
182  * allocated with alloc_remap() and callers should be prepared to allocate
183  * from the bootmem allocator instead.
184  */
185 static unsigned long node_remap_start_pfn[MAX_NUMNODES];
186 static void *node_remap_end_vaddr[MAX_NUMNODES];
187 static void *node_remap_alloc_vaddr[MAX_NUMNODES];
188 static unsigned long node_remap_offset[MAX_NUMNODES];
189
190 void *alloc_remap(int nid, unsigned long size)
191 {
192         void *allocation = node_remap_alloc_vaddr[nid];
193
194         size = ALIGN(size, L1_CACHE_BYTES);
195
196         if (!allocation || (allocation + size) >= node_remap_end_vaddr[nid])
197                 return NULL;
198
199         node_remap_alloc_vaddr[nid] += size;
200         memset(allocation, 0, size);
201
202         return allocation;
203 }
204
205 static void __init remap_numa_kva(void)
206 {
207         void *vaddr;
208         unsigned long pfn;
209         int node;
210
211         for_each_online_node(node) {
212                 printk(KERN_DEBUG "remap_numa_kva: node %d\n", node);
213                 for (pfn=0; pfn < node_remap_size[node]; pfn += PTRS_PER_PTE) {
214                         vaddr = node_remap_start_vaddr[node]+(pfn<<PAGE_SHIFT);
215                         printk(KERN_DEBUG "remap_numa_kva: %08lx to pfn %08lx\n",
216                                 (unsigned long)vaddr,
217                                 node_remap_start_pfn[node] + pfn);
218                         set_pmd_pfn((ulong) vaddr, 
219                                 node_remap_start_pfn[node] + pfn, 
220                                 PAGE_KERNEL_LARGE);
221                 }
222         }
223 }
224
225 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
226 /**
227  * resume_map_numa_kva - add KVA mapping to the temporary page tables created
228  *                       during resume from hibernation
229  * @pgd_base - temporary resume page directory
230  */
231 void resume_map_numa_kva(pgd_t *pgd_base)
232 {
233         int node;
234
235         for_each_online_node(node) {
236                 unsigned long start_va, start_pfn, size, pfn;
237
238                 start_va = (unsigned long)node_remap_start_vaddr[node];
239                 start_pfn = node_remap_start_pfn[node];
240                 size = node_remap_size[node];
241
242                 printk(KERN_DEBUG "%s: node %d\n", __func__, node);
243
244                 for (pfn = 0; pfn < size; pfn += PTRS_PER_PTE) {
245                         unsigned long vaddr = start_va + (pfn << PAGE_SHIFT);
246                         pgd_t *pgd = pgd_base + pgd_index(vaddr);
247                         pud_t *pud = pud_offset(pgd, vaddr);
248                         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, vaddr);
249
250                         set_pmd(pmd, pfn_pmd(start_pfn + pfn,
251                                                 PAGE_KERNEL_LARGE_EXEC));
252
253                         printk(KERN_DEBUG "%s: %08lx -> pfn %08lx\n",
254                                 __func__, vaddr, start_pfn + pfn);
255                 }
256         }
257 }
258 #endif
259
260 static __init unsigned long calculate_numa_remap_pages(void)
261 {
262         int nid;
263         unsigned long size, reserve_pages = 0;
264
265         for_each_online_node(nid) {
266                 u64 node_kva_target;
267                 u64 node_kva_final;
268
269                 /*
270                  * The acpi/srat node info can show hot-add memroy zones
271                  * where memory could be added but not currently present.
272                  */
273                 printk(KERN_DEBUG "node %d pfn: [%lx - %lx]\n",
274                         nid, node_start_pfn[nid], node_end_pfn[nid]);
275                 if (node_start_pfn[nid] > max_pfn)
276                         continue;
277                 if (!node_end_pfn[nid])
278                         continue;
279                 if (node_end_pfn[nid] > max_pfn)
280                         node_end_pfn[nid] = max_pfn;
281
282                 /* ensure the remap includes space for the pgdat. */
283                 size = node_remap_size[nid] + sizeof(pg_data_t);
284
285                 /* convert size to large (pmd size) pages, rounding up */
286                 size = (size + LARGE_PAGE_BYTES - 1) / LARGE_PAGE_BYTES;
287                 /* now the roundup is correct, convert to PAGE_SIZE pages */
288                 size = size * PTRS_PER_PTE;
289
290                 node_kva_target = round_down(node_end_pfn[nid] - size,
291                                                  PTRS_PER_PTE);
292                 node_kva_target <<= PAGE_SHIFT;
293                 do {
294                         node_kva_final = find_e820_area(node_kva_target,
295                                         ((u64)node_end_pfn[nid])<<PAGE_SHIFT,
296                                                 ((u64)size)<<PAGE_SHIFT,
297                                                 LARGE_PAGE_BYTES);
298                         node_kva_target -= LARGE_PAGE_BYTES;
299                 } while (node_kva_final == -1ULL &&
300                          (node_kva_target>>PAGE_SHIFT) > (node_start_pfn[nid]));
301
302                 if (node_kva_final == -1ULL)
303                         panic("Can not get kva ram\n");
304
305                 node_remap_size[nid] = size;
306                 node_remap_offset[nid] = reserve_pages;
307                 reserve_pages += size;
308                 printk(KERN_DEBUG "Reserving %ld pages of KVA for lmem_map of"
309                                   " node %d at %llx\n",
310                                 size, nid, node_kva_final>>PAGE_SHIFT);
311
312                 /*
313                  *  prevent kva address below max_low_pfn want it on system
314                  *  with less memory later.
315                  *  layout will be: KVA address , KVA RAM
316                  *
317                  *  we are supposed to only record the one less then max_low_pfn
318                  *  but we could have some hole in high memory, and it will only
319                  *  check page_is_ram(pfn) && !page_is_reserved_early(pfn) to decide
320                  *  to use it as free.
321                  *  So reserve_early here, hope we don't run out of that array
322                  */
323                 reserve_early(node_kva_final,
324                               node_kva_final+(((u64)size)<<PAGE_SHIFT),
325                               "KVA RAM");
326
327                 node_remap_start_pfn[nid] = node_kva_final>>PAGE_SHIFT;
328                 remove_active_range(nid, node_remap_start_pfn[nid],
329                                          node_remap_start_pfn[nid] + size);
330         }
331         printk(KERN_INFO "Reserving total of %lx pages for numa KVA remap\n",
332                         reserve_pages);
333         return reserve_pages;
334 }
335
336 static void init_remap_allocator(int nid)
337 {
338         node_remap_start_vaddr[nid] = pfn_to_kaddr(
339                         kva_start_pfn + node_remap_offset[nid]);
340         node_remap_end_vaddr[nid] = node_remap_start_vaddr[nid] +
341                 (node_remap_size[nid] * PAGE_SIZE);
342         node_remap_alloc_vaddr[nid] = node_remap_start_vaddr[nid] +
343                 ALIGN(sizeof(pg_data_t), PAGE_SIZE);
344
345         printk(KERN_DEBUG "node %d will remap to vaddr %08lx - %08lx\n", nid,
346                 (ulong) node_remap_start_vaddr[nid],
347                 (ulong) node_remap_end_vaddr[nid]);
348 }
349
350 void __init initmem_init(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
351                                 int acpi, int k8)
352 {
353         int nid;
354         long kva_target_pfn;
355
356         /*
357          * When mapping a NUMA machine we allocate the node_mem_map arrays
358          * from node local memory.  They are then mapped directly into KVA
359          * between zone normal and vmalloc space.  Calculate the size of
360          * this space and use it to adjust the boundary between ZONE_NORMAL
361          * and ZONE_HIGHMEM.
362          */
363
364         get_memcfg_numa();
365
366         kva_pages = roundup(calculate_numa_remap_pages(), PTRS_PER_PTE);
367
368         kva_target_pfn = round_down(max_low_pfn - kva_pages, PTRS_PER_PTE);
369         do {
370                 kva_start_pfn = find_e820_area(kva_target_pfn<<PAGE_SHIFT,
371                                         max_low_pfn<<PAGE_SHIFT,
372                                         kva_pages<<PAGE_SHIFT,
373                                         PTRS_PER_PTE<<PAGE_SHIFT) >> PAGE_SHIFT;
374                 kva_target_pfn -= PTRS_PER_PTE;
375         } while (kva_start_pfn == -1UL && kva_target_pfn > min_low_pfn);
376
377         if (kva_start_pfn == -1UL)
378                 panic("Can not get kva space\n");
379
380         printk(KERN_INFO "kva_start_pfn ~ %lx max_low_pfn ~ %lx\n",
381                 kva_start_pfn, max_low_pfn);
382         printk(KERN_INFO "max_pfn = %lx\n", max_pfn);
383
384         /* avoid clash with initrd */
385         reserve_early(kva_start_pfn<<PAGE_SHIFT,
386                       (kva_start_pfn + kva_pages)<<PAGE_SHIFT,
387                      "KVA PG");
388 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
389         highstart_pfn = highend_pfn = max_pfn;
390         if (max_pfn > max_low_pfn)
391                 highstart_pfn = max_low_pfn;
392         printk(KERN_NOTICE "%ldMB HIGHMEM available.\n",
393                pages_to_mb(highend_pfn - highstart_pfn));
394         num_physpages = highend_pfn;
395         high_memory = (void *) __va(highstart_pfn * PAGE_SIZE - 1) + 1;
396 #else
397         num_physpages = max_low_pfn;
398         high_memory = (void *) __va(max_low_pfn * PAGE_SIZE - 1) + 1;
399 #endif
400         printk(KERN_NOTICE "%ldMB LOWMEM available.\n",
401                         pages_to_mb(max_low_pfn));
402         printk(KERN_DEBUG "max_low_pfn = %lx, highstart_pfn = %lx\n",
403                         max_low_pfn, highstart_pfn);
404
405         printk(KERN_DEBUG "Low memory ends at vaddr %08lx\n",
406                         (ulong) pfn_to_kaddr(max_low_pfn));
407         for_each_online_node(nid) {
408                 init_remap_allocator(nid);
409
410                 allocate_pgdat(nid);
411         }
412         remap_numa_kva();
413
414         printk(KERN_DEBUG "High memory starts at vaddr %08lx\n",
415                         (ulong) pfn_to_kaddr(highstart_pfn));
416         for_each_online_node(nid)
417                 propagate_e820_map_node(nid);
418
419         for_each_online_node(nid) {
420                 memset(NODE_DATA(nid), 0, sizeof(struct pglist_data));
421                 NODE_DATA(nid)->bdata = &bootmem_node_data[nid];
422         }
423
424         setup_bootmem_allocator();
425 }
426
427 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
428 static int paddr_to_nid(u64 addr)
429 {
430         int nid;
431         unsigned long pfn = PFN_DOWN(addr);
432
433         for_each_node(nid)
434                 if (node_start_pfn[nid] <= pfn &&
435                     pfn < node_end_pfn[nid])
436                         return nid;
437
438         return -1;
439 }
440
441 /*
442  * This function is used to ask node id BEFORE memmap and mem_section's
443  * initialization (pfn_to_nid() can't be used yet).
444  * If _PXM is not defined on ACPI's DSDT, node id must be found by this.
445  */
446 int memory_add_physaddr_to_nid(u64 addr)
447 {
448         int nid = paddr_to_nid(addr);
449         return (nid >= 0) ? nid : 0;
450 }
451
452 EXPORT_SYMBOL_GPL(memory_add_physaddr_to_nid);
453 #endif
454