arch/i386/mm/discontig.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/config.h>
  26 #include <linux/mm.h>
  27 #include <linux/bootmem.h>
  28 #include <linux/mmzone.h>
  29 #include <linux/highmem.h>
  30 #include <linux/initrd.h>
  31 #include <linux/nodemask.h>
  32 #include <asm/e820.h>
  33 #include <asm/setup.h>
  34 #include <asm/mmzone.h>
  35 #include <bios_ebda.h>
  36
  37 struct pglist_data *node_data[MAX_NUMNODES];
  38 bootmem_data_t node0_bdata;
  39
  40 /*
  41  * numa interface - we expect the numa architecture specfic code to have
  42  *                  populated the following initialisation.
  43  *
  44  * 1) node_online_map  - the map of all nodes configured (online) in the system
  45  * 2) node_start_pfn   - the starting page frame number for a node
  46  * 3) node_end_pfn     - the ending page fram number for a node
  47  */
  48 unsigned long node_start_pfn[MAX_NUMNODES];
  49 unsigned long node_end_pfn[MAX_NUMNODES];
  50
  51
  52 #ifdef CONFIG_DISCONTIGMEM
  53 /*
  54  * 4) physnode_map     - the mapping between a pfn and owning node
  55  * physnode_map keeps track of the physical memory layout of a generic
  56  * numa node on a 256Mb break (each element of the array will
  57  * represent 256Mb of memory and will be marked by the node id.  so,
  58  * if the first gig is on node 0, and the second gig is on node 1
  59  * physnode_map will contain:
  60  *
  61  *     physnode_map[0-3] = 0;
  62  *     physnode_map[4-7] = 1;
  63  *     physnode_map[8- ] = -1;
  64  */
  65 s8 physnode_map[MAX_ELEMENTS] = { [0 ... (MAX_ELEMENTS - 1)] = -1};
  66
  67 void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end)
  68 {
  69         unsigned long pfn;
  70
  71         printk(KERN_INFO "Node: %d, start_pfn: %ld, end_pfn: %ld\n",
  72                         nid, start, end);
  73         printk(KERN_DEBUG "  Setting physnode_map array to node %d for pfns:\n", nid);
  74         printk(KERN_DEBUG "  ");
  75         for (pfn = start; pfn < end; pfn += PAGES_PER_ELEMENT) {
  76                 physnode_map[pfn / PAGES_PER_ELEMENT] = nid;
  77                 printk("%ld ", pfn);
  78         }
  79         printk("\n");
  80 }
  81
  82 unsigned long node_memmap_size_bytes(int nid, unsigned long start_pfn,
  83                                               unsigned long end_pfn)
  84 {
  85         unsigned long nr_pages = end_pfn - start_pfn;
  86
  87         if (!nr_pages)
  88                 return 0;
  89
  90         return (nr_pages + 1) * sizeof(struct page);
  91 }
  92 #endif
  93
  94 extern unsigned long find_max_low_pfn(void);
  95 extern void find_max_pfn(void);
  96 extern void one_highpage_init(struct page *, int, int);
  97
  98 extern struct e820map e820;
  99 extern unsigned long init_pg_tables_end;
 100 extern unsigned long highend_pfn, highstart_pfn;
 101 extern unsigned long max_low_pfn;
 102 extern unsigned long totalram_pages;
 103 extern unsigned long totalhigh_pages;
 104
 105 #define LARGE_PAGE_BYTES (PTRS_PER_PTE * PAGE_SIZE)
 106
 107 unsigned long node_remap_start_pfn[MAX_NUMNODES];
 108 unsigned long node_remap_size[MAX_NUMNODES];
 109 unsigned long node_remap_offset[MAX_NUMNODES];
 110 void *node_remap_start_vaddr[MAX_NUMNODES];
 111 void set_pmd_pfn(unsigned long vaddr, unsigned long pfn, pgprot_t flags);
 112
 113 void *node_remap_end_vaddr[MAX_NUMNODES];
 114 void *node_remap_alloc_vaddr[MAX_NUMNODES];
 115
 116 /*
 117  * FLAT - support for basic PC memory model with discontig enabled, essentially
 118  *        a single node with all available processors in it with a flat
 119  *        memory map.
 120  */
 121 int __init get_memcfg_numa_flat(void)
 122 {
 123         printk("NUMA - single node, flat memory mode\n");
 124
 125         /* Run the memory configuration and find the top of memory. */
 126         find_max_pfn();
 127         node_start_pfn[0] = 0;
 128         node_end_pfn[0] = max_pfn;
 129         memory_present(0, 0, max_pfn);
 130
 131         /* Indicate there is one node available. */
 132         nodes_clear(node_online_map);
 133         node_set_online(0);
 134         return 1;
 135 }
 136
 137 /*
 138  * Find the highest page frame number we have available for the node
 139  */
 140 static void __init find_max_pfn_node(int nid)
 141 {
 142         if (node_end_pfn[nid] > max_pfn)
 143                 node_end_pfn[nid] = max_pfn;
 144         /*
 145          * if a user has given mem=XXXX, then we need to make sure
 146          * that the node _starts_ before that, too, not just ends
 147          */
 148         if (node_start_pfn[nid] > max_pfn)
 149                 node_start_pfn[nid] = max_pfn;
 150         if (node_start_pfn[nid] > node_end_pfn[nid])
 151                 BUG();
 152 }
 153
 154 /* Find the owning node for a pfn. */
 155 int early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
 156 {
 157         int nid;
 158
 159         for_each_node(nid) {
 160                 if (node_end_pfn[nid] == 0)
 161                         break;
 162                 if (node_start_pfn[nid] <= pfn && node_end_pfn[nid] >= pfn)
 163                         return nid;
 164         }
 165
 166         return 0;
 167 }
 168
 169 /*
 170  * Allocate memory for the pg_data_t for this node via a crude pre-bootmem
 171  * method.  For node zero take this from the bottom of memory, for
 172  * subsequent nodes place them at node_remap_start_vaddr which contains
 173  * node local data in physically node local memory.  See setup_memory()
 174  * for details.
 175  */
 176 static void __init allocate_pgdat(int nid)
 177 {
 178         if (nid && node_has_online_mem(nid))
 179                 NODE_DATA(nid) = (pg_data_t *)node_remap_start_vaddr[nid];
 180         else {
 181                 NODE_DATA(nid) = (pg_data_t *)(__va(min_low_pfn << PAGE_SHIFT));
 182                 min_low_pfn += PFN_UP(sizeof(pg_data_t));
 183         }
 184 }
 185
 186 void *alloc_remap(int nid, unsigned long size)
 187 {
 188         void *allocation = node_remap_alloc_vaddr[nid];
 189
 190         size = ALIGN(size, L1_CACHE_BYTES);
 191
 192         if (!allocation || (allocation + size) >= node_remap_end_vaddr[nid])
 193                 return 0;
 194
 195         node_remap_alloc_vaddr[nid] += size;
 196         memset(allocation, 0, size);
 197
 198         return allocation;
 199 }
 200
 201 void __init remap_numa_kva(void)
 202 {
 203         void *vaddr;
 204         unsigned long pfn;
 205         int node;
 206
 207         for_each_online_node(node) {
 208                 for (pfn=0; pfn < node_remap_size[node]; pfn += PTRS_PER_PTE) {
 209                         vaddr = node_remap_start_vaddr[node]+(pfn<<PAGE_SHIFT);
 210                         set_pmd_pfn((ulong) vaddr,
 211                                 node_remap_start_pfn[node] + pfn,
 212                                 PAGE_KERNEL_LARGE);
 213                 }
 214         }
 215 }
 216
 217 static unsigned long calculate_numa_remap_pages(void)
 218 {
 219         int nid;
 220         unsigned long size, reserve_pages = 0;
 221         unsigned long pfn;
 222
 223         for_each_online_node(nid) {
 224                 /*
 225                  * The acpi/srat node info can show hot-add memroy zones
 226                  * where memory could be added but not currently present.
 227                  */
 228                 if (node_start_pfn[nid] > max_pfn)
 229                         continue;
 230                 if (node_end_pfn[nid] > max_pfn)
 231                         node_end_pfn[nid] = max_pfn;
 232
 233                 /* ensure the remap includes space for the pgdat. */
 234                 size = node_remap_size[nid] + sizeof(pg_data_t);
 235
 236                 /* convert size to large (pmd size) pages, rounding up */
 237                 size = (size + LARGE_PAGE_BYTES - 1) / LARGE_PAGE_BYTES;
 238                 /* now the roundup is correct, convert to PAGE_SIZE pages */
 239                 size = size * PTRS_PER_PTE;
 240
 241                 /*
 242                  * Validate the region we are allocating only contains valid
 243                  * pages.
 244                  */
 245                 for (pfn = node_end_pfn[nid] - size;
 246                      pfn < node_end_pfn[nid]; pfn++)
 247                         if (!page_is_ram(pfn))
 248                                 break;
 249
 250                 if (pfn != node_end_pfn[nid])
 251                         size = 0;
 252
 253                 printk("Reserving %ld pages of KVA for lmem_map of node %d\n",
 254                                 size, nid);
 255                 node_remap_size[nid] = size;
 256                 node_remap_offset[nid] = reserve_pages;
 257                 reserve_pages += size;
 258                 printk("Shrinking node %d from %ld pages to %ld pages\n",
 259                         nid, node_end_pfn[nid], node_end_pfn[nid] - size);
 260                 node_end_pfn[nid] -= size;
 261                 node_remap_start_pfn[nid] = node_end_pfn[nid];
 262         }
 263         printk("Reserving total of %ld pages for numa KVA remap\n",
 264                         reserve_pages);
 265         return reserve_pages;
 266 }
 267
 268 extern void setup_bootmem_allocator(void);
 269 unsigned long __init setup_memory(void)
 270 {
 271         int nid;
 272         unsigned long system_start_pfn, system_max_low_pfn;
 273         unsigned long reserve_pages;
 274
 275         /*
 276          * When mapping a NUMA machine we allocate the node_mem_map arrays
 277          * from node local memory.  They are then mapped directly into KVA
 278          * between zone normal and vmalloc space.  Calculate the size of
 279          * this space and use it to adjust the boundry between ZONE_NORMAL
 280          * and ZONE_HIGHMEM.
 281          */
 282         find_max_pfn();
 283         get_memcfg_numa();
 284
 285         reserve_pages = calculate_numa_remap_pages();
 286
 287         /* partially used pages are not usable - thus round upwards */
 288         system_start_pfn = min_low_pfn = PFN_UP(init_pg_tables_end);
 289
 290         system_max_low_pfn = max_low_pfn = find_max_low_pfn() - reserve_pages;
 291         printk("reserve_pages = %ld find_max_low_pfn() ~ %ld\n",
 292                         reserve_pages, max_low_pfn + reserve_pages);
 293         printk("max_pfn = %ld\n", max_pfn);
 294 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 295         highstart_pfn = highend_pfn = max_pfn;
 296         if (max_pfn > system_max_low_pfn)
 297                 highstart_pfn = system_max_low_pfn;
 298         printk(KERN_NOTICE "%ldMB HIGHMEM available.\n",
 299                pages_to_mb(highend_pfn - highstart_pfn));
 300 #endif
 301         printk(KERN_NOTICE "%ldMB LOWMEM available.\n",
 302                         pages_to_mb(system_max_low_pfn));
 303         printk("min_low_pfn = %ld, max_low_pfn = %ld, highstart_pfn = %ld\n",
 304                         min_low_pfn, max_low_pfn, highstart_pfn);
 305
 306         printk("Low memory ends at vaddr %08lx\n",
 307                         (ulong) pfn_to_kaddr(max_low_pfn));
 308         for_each_online_node(nid) {
 309                 node_remap_start_vaddr[nid] = pfn_to_kaddr(
 310                                 highstart_pfn + node_remap_offset[nid]);
 311                 /* Init the node remap allocator */
 312                 node_remap_end_vaddr[nid] = node_remap_start_vaddr[nid] +
 313                         (node_remap_size[nid] * PAGE_SIZE);
 314                 node_remap_alloc_vaddr[nid] = node_remap_start_vaddr[nid] +
 315                         ALIGN(sizeof(pg_data_t), PAGE_SIZE);
 316
 317                 allocate_pgdat(nid);
 318                 printk ("node %d will remap to vaddr %08lx - %08lx\n", nid,
 319                         (ulong) node_remap_start_vaddr[nid],
 320                         (ulong) pfn_to_kaddr(highstart_pfn
 321                            + node_remap_offset[nid] + node_remap_size[nid]));
 322         }
 323         printk("High memory starts at vaddr %08lx\n",
 324                         (ulong) pfn_to_kaddr(highstart_pfn));
 325         vmalloc_earlyreserve = reserve_pages * PAGE_SIZE;
 326         for_each_online_node(nid)
 327                 find_max_pfn_node(nid);
 328
 329         memset(NODE_DATA(0), 0, sizeof(struct pglist_data));
 330         NODE_DATA(0)->bdata = &node0_bdata;
 331         setup_bootmem_allocator();
 332         return max_low_pfn;
 333 }
 334
 335 void __init zone_sizes_init(void)
 336 {
 337         int nid;
 338
 339         /*
 340          * Insert nodes into pgdat_list backward so they appear in order.
 341          * Clobber node 0's links and NULL out pgdat_list before starting.
 342          */
 343         pgdat_list = NULL;
 344         for (nid = MAX_NUMNODES - 1; nid >= 0; nid--) {
 345                 if (!node_online(nid))
 346                         continue;
 347                 NODE_DATA(nid)->pgdat_next = pgdat_list;
 348                 pgdat_list = NODE_DATA(nid);
 349         }
 350
 351         for_each_online_node(nid) {
 352                 unsigned long zones_size[MAX_NR_ZONES] = {0, 0, 0};
 353                 unsigned long *zholes_size;
 354                 unsigned int max_dma;
 355
 356                 unsigned long low = max_low_pfn;
 357                 unsigned long start = node_start_pfn[nid];
 358                 unsigned long high = node_end_pfn[nid];
 359
 360                 max_dma = virt_to_phys((char *)MAX_DMA_ADDRESS) >> PAGE_SHIFT;
 361
 362                 if (node_has_online_mem(nid)){
 363                         if (start > low) {
 364 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 365                                 BUG_ON(start > high);
 366                                 zones_size[ZONE_HIGHMEM] = high - start;
 367 #endif
 368                         } else {
 369                                 if (low < max_dma)
 370                                         zones_size[ZONE_DMA] = low;
 371                                 else {
 372                                         BUG_ON(max_dma > low);
 373                                         BUG_ON(low > high);
 374                                         zones_size[ZONE_DMA] = max_dma;
 375                                         zones_size[ZONE_NORMAL] = low - max_dma;
 376 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 377                                         zones_size[ZONE_HIGHMEM] = high - low;
 378 #endif
 379                                 }
 380                         }
 381                 }
 382
 383                 zholes_size = get_zholes_size(nid);
 384
 385                 free_area_init_node(nid, NODE_DATA(nid), zones_size, start,
 386                                 zholes_size);
 387         }
 388         return;
 389 }
 390
 391 void __init set_highmem_pages_init(int bad_ppro)
 392 {
 393 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 394         struct zone *zone;
 395         struct page *page;
 396
 397         for_each_zone(zone) {
 398                 unsigned long node_pfn, zone_start_pfn, zone_end_pfn;
 399
 400                 if (!is_highmem(zone))
 401                         continue;
 402
 403                 zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
 404                 zone_end_pfn = zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
 405
 406                 printk("Initializing %s for node %d (%08lx:%08lx)\n",
 407                                 zone->name, zone->zone_pgdat->node_id,
 408                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
 409
 410                 for (node_pfn = zone_start_pfn; node_pfn < zone_end_pfn; node_pfn++) {
 411                         if (!pfn_valid(node_pfn))
 412                                 continue;
 413                         page = pfn_to_page(node_pfn);
 414                         one_highpage_init(page, node_pfn, bad_ppro);
 415                 }
 416         }
 417         totalram_pages += totalhigh_pages;
 418 #endif
 419 }