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/memblock.h>
  11 #include <linux/mmzone.h>
  12 #include <linux/ctype.h>
  13 #include <linux/module.h>
  14 #include <linux/nodemask.h>
  15 #include <linux/sched.h>
  16 #include <linux/acpi.h>
  17
  18 #include <asm/e820.h>
  19 #include <asm/proto.h>
  20 #include <asm/dma.h>
  21 #include <asm/numa.h>
  22 #include <asm/acpi.h>
  23 #include <asm/amd_nb.h>
  24
  25 struct numa_memblk {
  26         u64                     start;
  27         u64                     end;
  28         int                     nid;
  29 };
  30
  31 struct numa_meminfo {
  32         int                     nr_blks;
  33         struct numa_memblk      blk[NR_NODE_MEMBLKS];
  34 };
  35
  36 struct pglist_data *node_data[MAX_NUMNODES] __read_mostly;
  37 EXPORT_SYMBOL(node_data);
  38
  39 nodemask_t numa_nodes_parsed __initdata;
  40
  41 struct memnode memnode;
  42
  43 static unsigned long __initdata nodemap_addr;
  44 static unsigned long __initdata nodemap_size;
  45
  46 static struct numa_meminfo numa_meminfo __initdata;
  47
  48 static int numa_distance_cnt;
  49 static u8 *numa_distance;
  50
  51 #ifdef CONFIG_NUMA_EMU
  52 static bool numa_emu_dist;
  53 #endif
  54
  55 /*
  56  * Given a shift value, try to populate memnodemap[]
  57  * Returns :
  58  * 1 if OK
  59  * 0 if memnodmap[] too small (of shift too small)
  60  * -1 if node overlap or lost ram (shift too big)
  61  */
  62 static int __init populate_memnodemap(const struct numa_meminfo *mi, int shift)
  63 {
  64         unsigned long addr, end;
  65         int i, res = -1;
  66
  67         memset(memnodemap, 0xff, sizeof(s16)*memnodemapsize);
  68         for (i = 0; i < mi->nr_blks; i++) {
  69                 addr = mi->blk[i].start;
  70                 end = mi->blk[i].end;
  71                 if (addr >= end)
  72                         continue;
  73                 if ((end >> shift) >= memnodemapsize)
  74                         return 0;
  75                 do {
  76                         if (memnodemap[addr >> shift] != NUMA_NO_NODE)
  77                                 return -1;
  78                         memnodemap[addr >> shift] = mi->blk[i].nid;
  79                         addr += (1UL << shift);
  80                 } while (addr < end);
  81                 res = 1;
  82         }
  83         return res;
  84 }
  85
  86 static int __init allocate_cachealigned_memnodemap(void)
  87 {
  88         unsigned long addr;
  89
  90         memnodemap = memnode.embedded_map;
  91         if (memnodemapsize <= ARRAY_SIZE(memnode.embedded_map))
  92                 return 0;
  93
  94         addr = 0x8000;
  95         nodemap_size = roundup(sizeof(s16) * memnodemapsize, L1_CACHE_BYTES);
  96         nodemap_addr = memblock_find_in_range(addr, get_max_mapped(),
  97                                       nodemap_size, L1_CACHE_BYTES);
  98         if (nodemap_addr == MEMBLOCK_ERROR) {
  99                 printk(KERN_ERR
 100                        "NUMA: Unable to allocate Memory to Node hash map\n");
 101                 nodemap_addr = nodemap_size = 0;
 102                 return -1;
 103         }
 104         memnodemap = phys_to_virt(nodemap_addr);
 105         memblock_x86_reserve_range(nodemap_addr, nodemap_addr + nodemap_size, "MEMNODEMAP");
 106
 107         printk(KERN_DEBUG "NUMA: Allocated memnodemap from %lx - %lx\n",
 108                nodemap_addr, nodemap_addr + nodemap_size);
 109         return 0;
 110 }
 111
 112 /*
 113  * The LSB of all start and end addresses in the node map is the value of the
 114  * maximum possible shift.
 115  */
 116 static int __init extract_lsb_from_nodes(const struct numa_meminfo *mi)
 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 < mi->nr_blks; i++) {
 123                 start = mi->blk[i].start;
 124                 end = mi->blk[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 static int __init compute_hash_shift(const struct numa_meminfo *mi)
 141 {
 142         int shift;
 143
 144         shift = extract_lsb_from_nodes(mi);
 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(mi, 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 __meminit  __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;
 169
 170         /*
 171          * put it on high as possible
 172          * something will go with NODE_DATA
 173          */
 174         if (start < (MAX_DMA_PFN<<PAGE_SHIFT))
 175                 start = MAX_DMA_PFN<<PAGE_SHIFT;
 176         if (start < (MAX_DMA32_PFN<<PAGE_SHIFT) &&
 177             end > (MAX_DMA32_PFN<<PAGE_SHIFT))
 178                 start = MAX_DMA32_PFN<<PAGE_SHIFT;
 179         mem = memblock_x86_find_in_range_node(nodeid, start, end, size, align);
 180         if (mem != MEMBLOCK_ERROR)
 181                 return __va(mem);
 182
 183         /* extend the search scope */
 184         end = max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT;
 185         start = MAX_DMA_PFN << PAGE_SHIFT;
 186         mem = memblock_find_in_range(start, end, size, align);
 187         if (mem != MEMBLOCK_ERROR)
 188                 return __va(mem);
 189
 190         printk(KERN_ERR "Cannot find %lu bytes in node %d\n",
 191                        size, nodeid);
 192
 193         return NULL;
 194 }
 195
 196 static int __init numa_add_memblk_to(int nid, u64 start, u64 end,
 197                                      struct numa_meminfo *mi)
 198 {
 199         /* ignore zero length blks */
 200         if (start == end)
 201                 return 0;
 202
 203         /* whine about and ignore invalid blks */
 204         if (start > end || nid < 0 || nid >= MAX_NUMNODES) {
 205                 pr_warning("NUMA: Warning: invalid memblk node %d (%Lx-%Lx)\n",
 206                            nid, start, end);
 207                 return 0;
 208         }
 209
 210         if (mi->nr_blks >= NR_NODE_MEMBLKS) {
 211                 pr_err("NUMA: too many memblk ranges\n");
 212                 return -EINVAL;
 213         }
 214
 215         mi->blk[mi->nr_blks].start = start;
 216         mi->blk[mi->nr_blks].end = end;
 217         mi->blk[mi->nr_blks].nid = nid;
 218         mi->nr_blks++;
 219         return 0;
 220 }
 221
 222 static void __init numa_remove_memblk_from(int idx, struct numa_meminfo *mi)
 223 {
 224         mi->nr_blks--;
 225         memmove(&mi->blk[idx], &mi->blk[idx + 1],
 226                 (mi->nr_blks - idx) * sizeof(mi->blk[0]));
 227 }
 228
 229 int __init numa_add_memblk(int nid, u64 start, u64 end)
 230 {
 231         return numa_add_memblk_to(nid, start, end, &numa_meminfo);
 232 }
 233
 234 /* Initialize bootmem allocator for a node */
 235 void __init
 236 setup_node_bootmem(int nodeid, unsigned long start, unsigned long end)
 237 {
 238         unsigned long start_pfn, last_pfn, nodedata_phys;
 239         const int pgdat_size = roundup(sizeof(pg_data_t), PAGE_SIZE);
 240         int nid;
 241
 242         if (!end)
 243                 return;
 244
 245         /*
 246          * Don't confuse VM with a node that doesn't have the
 247          * minimum amount of memory:
 248          */
 249         if (end && (end - start) < NODE_MIN_SIZE)
 250                 return;
 251
 252         start = roundup(start, ZONE_ALIGN);
 253
 254         printk(KERN_INFO "Initmem setup node %d %016lx-%016lx\n", nodeid,
 255                start, end);
 256
 257         start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
 258         last_pfn = end >> PAGE_SHIFT;
 259
 260         node_data[nodeid] = early_node_mem(nodeid, start, end, pgdat_size,
 261                                            SMP_CACHE_BYTES);
 262         if (node_data[nodeid] == NULL)
 263                 return;
 264         nodedata_phys = __pa(node_data[nodeid]);
 265         memblock_x86_reserve_range(nodedata_phys, nodedata_phys + pgdat_size, "NODE_DATA");
 266         printk(KERN_INFO "  NODE_DATA [%016lx - %016lx]\n", nodedata_phys,
 267                 nodedata_phys + pgdat_size - 1);
 268         nid = phys_to_nid(nodedata_phys);
 269         if (nid != nodeid)
 270                 printk(KERN_INFO "    NODE_DATA(%d) on node %d\n", nodeid, nid);
 271
 272         memset(NODE_DATA(nodeid), 0, sizeof(pg_data_t));
 273         NODE_DATA(nodeid)->node_id = nodeid;
 274         NODE_DATA(nodeid)->node_start_pfn = start_pfn;
 275         NODE_DATA(nodeid)->node_spanned_pages = last_pfn - start_pfn;
 276
 277         node_set_online(nodeid);
 278 }
 279
 280 static int __init numa_cleanup_meminfo(struct numa_meminfo *mi)
 281 {
 282         const u64 low = 0;
 283         const u64 high = (u64)max_pfn << PAGE_SHIFT;
 284         int i, j, k;
 285
 286         for (i = 0; i < mi->nr_blks; i++) {
 287                 struct numa_memblk *bi = &mi->blk[i];
 288
 289                 /* make sure all blocks are inside the limits */
 290                 bi->start = max(bi->start, low);
 291                 bi->end = min(bi->end, high);
 292
 293                 /* and there's no empty block */
 294                 if (bi->start == bi->end) {
 295                         numa_remove_memblk_from(i--, mi);
 296                         continue;
 297                 }
 298
 299                 for (j = i + 1; j < mi->nr_blks; j++) {
 300                         struct numa_memblk *bj = &mi->blk[j];
 301                         unsigned long start, end;
 302
 303                         /*
 304                          * See whether there are overlapping blocks.  Whine
 305                          * about but allow overlaps of the same nid.  They
 306                          * will be merged below.
 307                          */
 308                         if (bi->end > bj->start && bi->start < bj->end) {
 309                                 if (bi->nid != bj->nid) {
 310                                         pr_err("NUMA: node %d (%Lx-%Lx) overlaps with node %d (%Lx-%Lx)\n",
 311                                                bi->nid, bi->start, bi->end,
 312                                                bj->nid, bj->start, bj->end);
 313                                         return -EINVAL;
 314                                 }
 315                                 pr_warning("NUMA: Warning: node %d (%Lx-%Lx) overlaps with itself (%Lx-%Lx)\n",
 316                                            bi->nid, bi->start, bi->end,
 317                                            bj->start, bj->end);
 318                         }
 319
 320                         /*
 321                          * Join together blocks on the same node, holes
 322                          * between which don't overlap with memory on other
 323                          * nodes.
 324                          */
 325                         if (bi->nid != bj->nid)
 326                                 continue;
 327                         start = max(min(bi->start, bj->start), low);
 328                         end = min(max(bi->end, bj->end), high);
 329                         for (k = 0; k < mi->nr_blks; k++) {
 330                                 struct numa_memblk *bk = &mi->blk[k];
 331
 332                                 if (bi->nid == bk->nid)
 333                                         continue;
 334                                 if (start < bk->end && end > bk->start)
 335                                         break;
 336                         }
 337                         if (k < mi->nr_blks)
 338                                 continue;
 339                         printk(KERN_INFO "NUMA: Node %d [%Lx,%Lx) + [%Lx,%Lx) -> [%lx,%lx)\n",
 340                                bi->nid, bi->start, bi->end, bj->start, bj->end,
 341                                start, end);
 342                         bi->start = start;
 343                         bi->end = end;
 344                         numa_remove_memblk_from(j--, mi);
 345                 }
 346         }
 347
 348         for (i = mi->nr_blks; i < ARRAY_SIZE(mi->blk); i++) {
 349                 mi->blk[i].start = mi->blk[i].end = 0;
 350                 mi->blk[i].nid = NUMA_NO_NODE;
 351         }
 352
 353         return 0;
 354 }
 355
 356 /*
 357  * Set nodes, which have memory in @mi, in *@nodemask.
 358  */
 359 static void __init numa_nodemask_from_meminfo(nodemask_t *nodemask,
 360                                               const struct numa_meminfo *mi)
 361 {
 362         int i;
 363
 364         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mi->blk); i++)
 365                 if (mi->blk[i].start != mi->blk[i].end &&
 366                     mi->blk[i].nid != NUMA_NO_NODE)
 367                         node_set(mi->blk[i].nid, *nodemask);
 368 }
 369
 370 /*
 371  * Reset distance table.  The current table is freed.  The next
 372  * numa_set_distance() call will create a new one.
 373  */
 374 static void __init numa_reset_distance(void)
 375 {
 376         size_t size;
 377
 378         size = numa_distance_cnt * sizeof(numa_distance[0]);
 379         memblock_x86_free_range(__pa(numa_distance),
 380                                 __pa(numa_distance) + size);
 381         numa_distance = NULL;
 382         numa_distance_cnt = 0;
 383 }
 384
 385 /*
 386  * Set the distance between node @from to @to to @distance.  If distance
 387  * table doesn't exist, one which is large enough to accomodate all the
 388  * currently known nodes will be created.
 389  */
 390 void __init numa_set_distance(int from, int to, int distance)
 391 {
 392         if (!numa_distance) {
 393                 nodemask_t nodes_parsed;
 394                 size_t size;
 395                 int i, j, cnt = 0;
 396                 u64 phys;
 397
 398                 /* size the new table and allocate it */
 399                 nodes_parsed = numa_nodes_parsed;
 400                 numa_nodemask_from_meminfo(&nodes_parsed, &numa_meminfo);
 401
 402                 for_each_node_mask(i, nodes_parsed)
 403                         cnt = i;
 404                 size = ++cnt * sizeof(numa_distance[0]);
 405
 406                 phys = memblock_find_in_range(0,
 407                                               (u64)max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT,
 408                                               size, PAGE_SIZE);
 409                 if (phys == MEMBLOCK_ERROR) {
 410                         pr_warning("NUMA: Warning: can't allocate distance table!\n");
 411                         /* don't retry until explicitly reset */
 412                         numa_distance = (void *)1LU;
 413                         return;
 414                 }
 415                 memblock_x86_reserve_range(phys, phys + size, "NUMA DIST");
 416
 417                 numa_distance = __va(phys);
 418                 numa_distance_cnt = cnt;
 419
 420                 /* fill with the default distances */
 421                 for (i = 0; i < cnt; i++)
 422                         for (j = 0; j < cnt; j++)
 423                                 numa_distance[i * cnt + j] = i == j ?
 424                                         LOCAL_DISTANCE : REMOTE_DISTANCE;
 425                 printk(KERN_DEBUG "NUMA: Initialized distance table, cnt=%d\n", cnt);
 426         }
 427
 428         if (from >= numa_distance_cnt || to >= numa_distance_cnt) {
 429                 printk_once(KERN_DEBUG "NUMA: Debug: distance out of bound, from=%d to=%d distance=%d\n",
 430                             from, to, distance);
 431                 return;
 432         }
 433
 434         if ((u8)distance != distance ||
 435             (from == to && distance != LOCAL_DISTANCE)) {
 436                 pr_warn_once("NUMA: Warning: invalid distance parameter, from=%d to=%d distance=%d\n",
 437                              from, to, distance);
 438                 return;
 439         }
 440
 441         numa_distance[from * numa_distance_cnt + to] = distance;
 442 }
 443
 444 int __node_distance(int from, int to)
 445 {
 446 #if defined(CONFIG_ACPI_NUMA) && defined(CONFIG_NUMA_EMU)
 447         if (numa_emu_dist)
 448                 return acpi_emu_node_distance(from, to);
 449 #endif
 450         if (from >= numa_distance_cnt || to >= numa_distance_cnt)
 451                 return from == to ? LOCAL_DISTANCE : REMOTE_DISTANCE;
 452         return numa_distance[from * numa_distance_cnt + to];
 453 }
 454 EXPORT_SYMBOL(__node_distance);
 455
 456 /*
 457  * Sanity check to catch more bad NUMA configurations (they are amazingly
 458  * common).  Make sure the nodes cover all memory.
 459  */
 460 static bool __init numa_meminfo_cover_memory(const struct numa_meminfo *mi)
 461 {
 462         unsigned long numaram, e820ram;
 463         int i;
 464
 465         numaram = 0;
 466         for (i = 0; i < mi->nr_blks; i++) {
 467                 unsigned long s = mi->blk[i].start >> PAGE_SHIFT;
 468                 unsigned long e = mi->blk[i].end >> PAGE_SHIFT;
 469                 numaram += e - s;
 470                 numaram -= __absent_pages_in_range(mi->blk[i].nid, s, e);
 471                 if ((long)numaram < 0)
 472                         numaram = 0;
 473         }
 474
 475         e820ram = max_pfn - (memblock_x86_hole_size(0,
 476                                         max_pfn << PAGE_SHIFT) >> PAGE_SHIFT);
 477         /* We seem to lose 3 pages somewhere. Allow 1M of slack. */
 478         if ((long)(e820ram - numaram) >= (1 << (20 - PAGE_SHIFT))) {
 479                 printk(KERN_ERR "NUMA: nodes only cover %luMB of your %luMB e820 RAM. Not used.\n",
 480                        (numaram << PAGE_SHIFT) >> 20,
 481                        (e820ram << PAGE_SHIFT) >> 20);
 482                 return false;
 483         }
 484         return true;
 485 }
 486
 487 static int __init numa_register_memblks(struct numa_meminfo *mi)
 488 {
 489         int i, j, nid;
 490
 491         /* Account for nodes with cpus and no memory */
 492         node_possible_map = numa_nodes_parsed;
 493         numa_nodemask_from_meminfo(&node_possible_map, mi);
 494         if (WARN_ON(nodes_empty(node_possible_map)))
 495                 return -EINVAL;
 496
 497         memnode_shift = compute_hash_shift(mi);
 498         if (memnode_shift < 0) {
 499                 printk(KERN_ERR "NUMA: No NUMA node hash function found. Contact maintainer\n");
 500                 return -EINVAL;
 501         }
 502
 503         for (i = 0; i < mi->nr_blks; i++)
 504                 memblock_x86_register_active_regions(mi->blk[i].nid,
 505                                         mi->blk[i].start >> PAGE_SHIFT,
 506                                         mi->blk[i].end >> PAGE_SHIFT);
 507
 508         /* for out of order entries */
 509         sort_node_map();
 510         if (!numa_meminfo_cover_memory(mi))
 511                 return -EINVAL;
 512
 513         init_memory_mapping_high();
 514
 515         /*
 516          * Finally register nodes.  Do it twice in case setup_node_bootmem
 517          * missed one due to missing bootmem.
 518          */
 519         for (i = 0; i < 2; i++) {
 520                 for_each_node_mask(nid, node_possible_map) {
 521                         u64 start = (u64)max_pfn << PAGE_SHIFT;
 522                         u64 end = 0;
 523
 524                         if (node_online(nid))
 525                                 continue;
 526
 527                         for (j = 0; j < mi->nr_blks; j++) {
 528                                 if (nid != mi->blk[j].nid)
 529                                         continue;
 530                                 start = min(mi->blk[j].start, start);
 531                                 end = max(mi->blk[j].end, end);
 532                         }
 533
 534                         if (start < end)
 535                                 setup_node_bootmem(nid, start, end);
 536                 }
 537         }
 538
 539         return 0;
 540 }
 541
 542 #ifdef CONFIG_NUMA_EMU
 543 /* Numa emulation */
 544 static struct bootnode nodes[MAX_NUMNODES] __initdata;
 545 static struct bootnode physnodes[MAX_NUMNODES] __cpuinitdata;
 546 static char *emu_cmdline __initdata;
 547
 548 void __init numa_emu_cmdline(char *str)
 549 {
 550         emu_cmdline = str;
 551 }
 552
 553 int __init find_node_by_addr(unsigned long addr)
 554 {
 555         const struct numa_meminfo *mi = &numa_meminfo;
 556         int i;
 557
 558         for (i = 0; i < mi->nr_blks; i++) {
 559                 /*
 560                  * Find the real node that this emulated node appears on.  For
 561                  * the sake of simplicity, we only use a real node's starting
 562                  * address to determine which emulated node it appears on.
 563                  */
 564                 if (addr >= mi->blk[i].start && addr < mi->blk[i].end)
 565                         return mi->blk[i].nid;
 566         }
 567         return NUMA_NO_NODE;
 568 }
 569
 570 static int __init setup_physnodes(unsigned long start, unsigned long end)
 571 {
 572         const struct numa_meminfo *mi = &numa_meminfo;
 573         int ret = 0;
 574         int i;
 575
 576         memset(physnodes, 0, sizeof(physnodes));
 577
 578         for (i = 0; i < mi->nr_blks; i++) {
 579                 int nid = mi->blk[i].nid;
 580
 581                 if (physnodes[nid].start == physnodes[nid].end) {
 582                         physnodes[nid].start = mi->blk[i].start;
 583                         physnodes[nid].end = mi->blk[i].end;
 584                 } else {
 585                         physnodes[nid].start = min(physnodes[nid].start,
 586                                                    mi->blk[i].start);
 587                         physnodes[nid].end = max(physnodes[nid].end,
 588                                                  mi->blk[i].end);
 589                 }
 590         }
 591
 592         /*
 593          * Basic sanity checking on the physical node map: there may be errors
 594          * if the SRAT or AMD code incorrectly reported the topology or the mem=
 595          * kernel parameter is used.
 596          */
 597         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
 598                 if (physnodes[i].start == physnodes[i].end)
 599                         continue;
 600                 if (physnodes[i].start > end) {
 601                         physnodes[i].end = physnodes[i].start;
 602                         continue;
 603                 }
 604                 if (physnodes[i].end < start) {
 605                         physnodes[i].start = physnodes[i].end;
 606                         continue;
 607                 }
 608                 if (physnodes[i].start < start)
 609                         physnodes[i].start = start;
 610                 if (physnodes[i].end > end)
 611                         physnodes[i].end = end;
 612                 ret++;
 613         }
 614
 615         /*
 616          * If no physical topology was detected, a single node is faked to cover
 617          * the entire address space.
 618          */
 619         if (!ret) {
 620                 physnodes[ret].start = start;
 621                 physnodes[ret].end = end;
 622                 ret = 1;
 623         }
 624         return ret;
 625 }
 626
 627 static void __init fake_physnodes(int acpi, int amd, int nr_nodes)
 628 {
 629         int i;
 630
 631         BUG_ON(acpi && amd);
 632 #ifdef CONFIG_ACPI_NUMA
 633         if (acpi)
 634                 acpi_fake_nodes(nodes, nr_nodes);
 635 #endif
 636 #ifdef CONFIG_AMD_NUMA
 637         if (amd)
 638                 amd_fake_nodes(nodes, nr_nodes);
 639 #endif
 640         if (!acpi && !amd)
 641                 for (i = 0; i < nr_cpu_ids; i++)
 642                         numa_set_node(i, 0);
 643 }
 644
 645 /*
 646  * Setups up nid to range from addr to addr + size.  If the end
 647  * boundary is greater than max_addr, then max_addr is used instead.
 648  * The return value is 0 if there is additional memory left for
 649  * allocation past addr and -1 otherwise.  addr is adjusted to be at
 650  * the end of the node.
 651  */
 652 static int __init setup_node_range(int nid, u64 *addr, u64 size, u64 max_addr)
 653 {
 654         int ret = 0;
 655         nodes[nid].start = *addr;
 656         *addr += size;
 657         if (*addr >= max_addr) {
 658                 *addr = max_addr;
 659                 ret = -1;
 660         }
 661         nodes[nid].end = *addr;
 662         node_set(nid, node_possible_map);
 663         printk(KERN_INFO "Faking node %d at %016Lx-%016Lx (%LuMB)\n", nid,
 664                nodes[nid].start, nodes[nid].end,
 665                (nodes[nid].end - nodes[nid].start) >> 20);
 666         return ret;
 667 }
 668
 669 /*
 670  * Sets up nr_nodes fake nodes interleaved over physical nodes ranging from addr
 671  * to max_addr.  The return value is the number of nodes allocated.
 672  */
 673 static int __init split_nodes_interleave(u64 addr, u64 max_addr, int nr_nodes)
 674 {
 675         nodemask_t physnode_mask = NODE_MASK_NONE;
 676         u64 size;
 677         int big;
 678         int ret = 0;
 679         int i;
 680
 681         if (nr_nodes <= 0)
 682                 return -1;
 683         if (nr_nodes > MAX_NUMNODES) {
 684                 pr_info("numa=fake=%d too large, reducing to %d\n",
 685                         nr_nodes, MAX_NUMNODES);
 686                 nr_nodes = MAX_NUMNODES;
 687         }
 688
 689         size = (max_addr - addr - memblock_x86_hole_size(addr, max_addr)) / nr_nodes;
 690         /*
 691          * Calculate the number of big nodes that can be allocated as a result
 692          * of consolidating the remainder.
 693          */
 694         big = ((size & ~FAKE_NODE_MIN_HASH_MASK) * nr_nodes) /
 695                 FAKE_NODE_MIN_SIZE;
 696
 697         size &= FAKE_NODE_MIN_HASH_MASK;
 698         if (!size) {
 699                 pr_err("Not enough memory for each node.  "
 700                         "NUMA emulation disabled.\n");
 701                 return -1;
 702         }
 703
 704         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++)
 705                 if (physnodes[i].start != physnodes[i].end)
 706                         node_set(i, physnode_mask);
 707
 708         /*
 709          * Continue to fill physical nodes with fake nodes until there is no
 710          * memory left on any of them.
 711          */
 712         while (nodes_weight(physnode_mask)) {
 713                 for_each_node_mask(i, physnode_mask) {
 714                         u64 end = physnodes[i].start + size;
 715                         u64 dma32_end = PFN_PHYS(MAX_DMA32_PFN);
 716
 717                         if (ret < big)
 718                                 end += FAKE_NODE_MIN_SIZE;
 719
 720                         /*
 721                          * Continue to add memory to this fake node if its
 722                          * non-reserved memory is less than the per-node size.
 723                          */
 724                         while (end - physnodes[i].start -
 725                                 memblock_x86_hole_size(physnodes[i].start, end) < size) {
 726                                 end += FAKE_NODE_MIN_SIZE;
 727                                 if (end > physnodes[i].end) {
 728                                         end = physnodes[i].end;
 729                                         break;
 730                                 }
 731                         }
 732
 733                         /*
 734                          * If there won't be at least FAKE_NODE_MIN_SIZE of
 735                          * non-reserved memory in ZONE_DMA32 for the next node,
 736                          * this one must extend to the boundary.
 737                          */
 738                         if (end < dma32_end && dma32_end - end -
 739                             memblock_x86_hole_size(end, dma32_end) < FAKE_NODE_MIN_SIZE)
 740                                 end = dma32_end;
 741
 742                         /*
 743                          * If there won't be enough non-reserved memory for the
 744                          * next node, this one must extend to the end of the
 745                          * physical node.
 746                          */
 747                         if (physnodes[i].end - end -
 748                             memblock_x86_hole_size(end, physnodes[i].end) < size)
 749                                 end = physnodes[i].end;
 750
 751                         /*
 752                          * Avoid allocating more nodes than requested, which can
 753                          * happen as a result of rounding down each node's size
 754                          * to FAKE_NODE_MIN_SIZE.
 755                          */
 756                         if (nodes_weight(physnode_mask) + ret >= nr_nodes)
 757                                 end = physnodes[i].end;
 758
 759                         if (setup_node_range(ret++, &physnodes[i].start,
 760                                                 end - physnodes[i].start,
 761                                                 physnodes[i].end) < 0)
 762                                 node_clear(i, physnode_mask);
 763                 }
 764         }
 765         return ret;
 766 }
 767
 768 /*
 769  * Returns the end address of a node so that there is at least `size' amount of
 770  * non-reserved memory or `max_addr' is reached.
 771  */
 772 static u64 __init find_end_of_node(u64 start, u64 max_addr, u64 size)
 773 {
 774         u64 end = start + size;
 775
 776         while (end - start - memblock_x86_hole_size(start, end) < size) {
 777                 end += FAKE_NODE_MIN_SIZE;
 778                 if (end > max_addr) {
 779                         end = max_addr;
 780                         break;
 781                 }
 782         }
 783         return end;
 784 }
 785
 786 /*
 787  * Sets up fake nodes of `size' interleaved over physical nodes ranging from
 788  * `addr' to `max_addr'.  The return value is the number of nodes allocated.
 789  */
 790 static int __init split_nodes_size_interleave(u64 addr, u64 max_addr, u64 size)
 791 {
 792         nodemask_t physnode_mask = NODE_MASK_NONE;
 793         u64 min_size;
 794         int ret = 0;
 795         int i;
 796
 797         if (!size)
 798                 return -1;
 799         /*
 800          * The limit on emulated nodes is MAX_NUMNODES, so the size per node is
 801          * increased accordingly if the requested size is too small.  This
 802          * creates a uniform distribution of node sizes across the entire
 803          * machine (but not necessarily over physical nodes).
 804          */
 805         min_size = (max_addr - addr - memblock_x86_hole_size(addr, max_addr)) /
 806                                                 MAX_NUMNODES;
 807         min_size = max(min_size, FAKE_NODE_MIN_SIZE);
 808         if ((min_size & FAKE_NODE_MIN_HASH_MASK) < min_size)
 809                 min_size = (min_size + FAKE_NODE_MIN_SIZE) &
 810                                                 FAKE_NODE_MIN_HASH_MASK;
 811         if (size < min_size) {
 812                 pr_err("Fake node size %LuMB too small, increasing to %LuMB\n",
 813                         size >> 20, min_size >> 20);
 814                 size = min_size;
 815         }
 816         size &= FAKE_NODE_MIN_HASH_MASK;
 817
 818         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++)
 819                 if (physnodes[i].start != physnodes[i].end)
 820                         node_set(i, physnode_mask);
 821         /*
 822          * Fill physical nodes with fake nodes of size until there is no memory
 823          * left on any of them.
 824          */
 825         while (nodes_weight(physnode_mask)) {
 826                 for_each_node_mask(i, physnode_mask) {
 827                         u64 dma32_end = MAX_DMA32_PFN << PAGE_SHIFT;
 828                         u64 end;
 829
 830                         end = find_end_of_node(physnodes[i].start,
 831                                                 physnodes[i].end, size);
 832                         /*
 833                          * If there won't be at least FAKE_NODE_MIN_SIZE of
 834                          * non-reserved memory in ZONE_DMA32 for the next node,
 835                          * this one must extend to the boundary.
 836                          */
 837                         if (end < dma32_end && dma32_end - end -
 838                             memblock_x86_hole_size(end, dma32_end) < FAKE_NODE_MIN_SIZE)
 839                                 end = dma32_end;
 840
 841                         /*
 842                          * If there won't be enough non-reserved memory for the
 843                          * next node, this one must extend to the end of the
 844                          * physical node.
 845                          */
 846                         if (physnodes[i].end - end -
 847                             memblock_x86_hole_size(end, physnodes[i].end) < size)
 848                                 end = physnodes[i].end;
 849
 850                         /*
 851                          * Setup the fake node that will be allocated as bootmem
 852                          * later.  If setup_node_range() returns non-zero, there
 853                          * is no more memory available on this physical node.
 854                          */
 855                         if (setup_node_range(ret++, &physnodes[i].start,
 856                                                 end - physnodes[i].start,
 857                                                 physnodes[i].end) < 0)
 858                                 node_clear(i, physnode_mask);
 859                 }
 860         }
 861         return ret;
 862 }
 863
 864 /*
 865  * Sets up the system RAM area from start_pfn to last_pfn according to the
 866  * numa=fake command-line option.
 867  */
 868 static int __init numa_emulation(int acpi, int amd)
 869 {
 870         static struct numa_meminfo ei __initdata;
 871         const u64 max_addr = max_pfn << PAGE_SHIFT;
 872         int num_nodes;
 873         int i;
 874
 875         /*
 876          * If the numa=fake command-line contains a 'M' or 'G', it represents
 877          * the fixed node size.  Otherwise, if it is just a single number N,
 878          * split the system RAM into N fake nodes.
 879          */
 880         if (strchr(emu_cmdline, 'M') || strchr(emu_cmdline, 'G')) {
 881                 u64 size;
 882
 883                 size = memparse(emu_cmdline, &emu_cmdline);
 884                 num_nodes = split_nodes_size_interleave(0, max_addr, size);
 885         } else {
 886                 unsigned long n;
 887
 888                 n = simple_strtoul(emu_cmdline, NULL, 0);
 889                 num_nodes = split_nodes_interleave(0, max_addr, n);
 890         }
 891
 892         if (num_nodes < 0)
 893                 return num_nodes;
 894
 895         ei.nr_blks = num_nodes;
 896         for (i = 0; i < ei.nr_blks; i++) {
 897                 ei.blk[i].start = nodes[i].start;
 898                 ei.blk[i].end = nodes[i].end;
 899                 ei.blk[i].nid = i;
 900         }
 901
 902         memnode_shift = compute_hash_shift(&ei);
 903         if (memnode_shift < 0) {
 904                 memnode_shift = 0;
 905                 printk(KERN_ERR "No NUMA hash function found.  NUMA emulation "
 906                        "disabled.\n");
 907                 return -1;
 908         }
 909
 910         /*
 911          * We need to vacate all active ranges that may have been registered for
 912          * the e820 memory map.
 913          */
 914         remove_all_active_ranges();
 915         for_each_node_mask(i, node_possible_map)
 916                 memblock_x86_register_active_regions(i, nodes[i].start >> PAGE_SHIFT,
 917                                                 nodes[i].end >> PAGE_SHIFT);
 918         init_memory_mapping_high();
 919         for_each_node_mask(i, node_possible_map)
 920                 setup_node_bootmem(i, nodes[i].start, nodes[i].end);
 921         setup_physnodes(0, max_addr);
 922         fake_physnodes(acpi, amd, num_nodes);
 923         numa_init_array();
 924         numa_emu_dist = true;
 925         return 0;
 926 }
 927 #endif /* CONFIG_NUMA_EMU */
 928
 929 static int dummy_numa_init(void)
 930 {
 931         printk(KERN_INFO "%s\n",
 932                numa_off ? "NUMA turned off" : "No NUMA configuration found");
 933         printk(KERN_INFO "Faking a node at %016lx-%016lx\n",
 934                0LU, max_pfn << PAGE_SHIFT);
 935
 936         node_set(0, numa_nodes_parsed);
 937         numa_add_memblk(0, 0, (u64)max_pfn << PAGE_SHIFT);
 938
 939         return 0;
 940 }
 941
 942 void __init initmem_init(void)
 943 {
 944         int (*numa_init[])(void) = { [2] = dummy_numa_init };
 945         int i, j;
 946
 947         if (!numa_off) {
 948 #ifdef CONFIG_ACPI_NUMA
 949                 numa_init[0] = x86_acpi_numa_init;
 950 #endif
 951 #ifdef CONFIG_AMD_NUMA
 952                 numa_init[1] = amd_numa_init;
 953 #endif
 954         }
 955
 956         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(numa_init); i++) {
 957                 if (!numa_init[i])
 958                         continue;
 959
 960                 for (j = 0; j < MAX_LOCAL_APIC; j++)
 961                         set_apicid_to_node(j, NUMA_NO_NODE);
 962
 963                 nodes_clear(numa_nodes_parsed);
 964                 nodes_clear(node_possible_map);
 965                 nodes_clear(node_online_map);
 966                 memset(&numa_meminfo, 0, sizeof(numa_meminfo));
 967                 remove_all_active_ranges();
 968                 numa_reset_distance();
 969
 970                 if (numa_init[i]() < 0)
 971                         continue;
 972
 973                 if (numa_cleanup_meminfo(&numa_meminfo) < 0)
 974                         continue;
 975 #ifdef CONFIG_NUMA_EMU
 976                 setup_physnodes(0, max_pfn << PAGE_SHIFT);
 977                 if (emu_cmdline && !numa_emulation(i == 0, i == 1))
 978                         return;
 979                 setup_physnodes(0, max_pfn << PAGE_SHIFT);
 980                 nodes_clear(node_possible_map);
 981                 nodes_clear(node_online_map);
 982 #endif
 983                 if (numa_register_memblks(&numa_meminfo) < 0)
 984                         continue;
 985
 986                 for (j = 0; j < nr_cpu_ids; j++) {
 987                         int nid = early_cpu_to_node(j);
 988
 989                         if (nid == NUMA_NO_NODE)
 990                                 continue;
 991                         if (!node_online(nid))
 992                                 numa_clear_node(j);
 993                 }
 994                 numa_init_array();
 995                 return;
 996         }
 997         BUG();
 998 }
 999
1000 unsigned long __init numa_free_all_bootmem(void)
1001 {
1002         unsigned long pages = 0;
1003         int i;
1004
1005         for_each_online_node(i)
1006                 pages += free_all_bootmem_node(NODE_DATA(i));
1007
1008         pages += free_all_memory_core_early(MAX_NUMNODES);
1009
1010         return pages;
1011 }
1012
1013 int __cpuinit numa_cpu_node(int cpu)
1014 {
1015         int apicid = early_per_cpu(x86_cpu_to_apicid, cpu);
1016
1017         if (apicid != BAD_APICID)
1018                 return __apicid_to_node[apicid];
1019         return NUMA_NO_NODE;
1020 }
1021
1022 /*
1023  * UGLINESS AHEAD: Currently, CONFIG_NUMA_EMU is 64bit only and makes use
1024  * of 64bit specific data structures.  The distinction is artificial and
1025  * should be removed.  numa_{add|remove}_cpu() are implemented in numa.c
1026  * for both 32 and 64bit when CONFIG_NUMA_EMU is disabled but here when
1027  * enabled.
1028  *
1029  * NUMA emulation is planned to be made generic and the following and other
1030  * related code should be moved to numa.c.
1031  */
1032 #ifdef CONFIG_NUMA_EMU
1033 # ifndef CONFIG_DEBUG_PER_CPU_MAPS
1034 void __cpuinit numa_add_cpu(int cpu)
1035 {
1036         unsigned long addr;
1037         int physnid, nid;
1038
1039         nid = numa_cpu_node(cpu);
1040         if (nid == NUMA_NO_NODE)
1041                 nid = early_cpu_to_node(cpu);
1042         BUG_ON(nid == NUMA_NO_NODE || !node_online(nid));
1043
1044         /*
1045          * Use the starting address of the emulated node to find which physical
1046          * node it is allocated on.
1047          */
1048         addr = node_start_pfn(nid) << PAGE_SHIFT;
1049         for (physnid = 0; physnid < MAX_NUMNODES; physnid++)
1050                 if (addr >= physnodes[physnid].start &&
1051                     addr < physnodes[physnid].end)
1052                         break;
1053
1054         /*
1055          * Map the cpu to each emulated node that is allocated on the physical
1056          * node of the cpu's apic id.
1057          */
1058         for_each_online_node(nid) {
1059                 addr = node_start_pfn(nid) << PAGE_SHIFT;
1060                 if (addr >= physnodes[physnid].start &&
1061                     addr < physnodes[physnid].end)
1062                         cpumask_set_cpu(cpu, node_to_cpumask_map[nid]);
1063         }
1064 }
1065
1066 void __cpuinit numa_remove_cpu(int cpu)
1067 {
1068         int i;
1069
1070         for_each_online_node(i)
1071                 cpumask_clear_cpu(cpu, node_to_cpumask_map[i]);
1072 }
1073 # else  /* !CONFIG_DEBUG_PER_CPU_MAPS */
1074 static void __cpuinit numa_set_cpumask(int cpu, int enable)
1075 {
1076         int node = early_cpu_to_node(cpu);
1077         struct cpumask *mask;
1078         int i;
1079
1080         if (node == NUMA_NO_NODE) {
1081                 /* early_cpu_to_node() already emits a warning and trace */
1082                 return;
1083         }
1084         for_each_online_node(i) {
1085                 unsigned long addr;
1086
1087                 addr = node_start_pfn(i) << PAGE_SHIFT;
1088                 if (addr < physnodes[node].start ||
1089                                         addr >= physnodes[node].end)
1090                         continue;
1091                 mask = debug_cpumask_set_cpu(cpu, enable);
1092                 if (!mask)
1093                         return;
1094
1095                 if (enable)
1096                         cpumask_set_cpu(cpu, mask);
1097                 else
1098                         cpumask_clear_cpu(cpu, mask);
1099         }
1100 }
1101
1102 void __cpuinit numa_add_cpu(int cpu)
1103 {
1104         numa_set_cpumask(cpu, 1);
1105 }
1106
1107 void __cpuinit numa_remove_cpu(int cpu)
1108 {
1109         numa_set_cpumask(cpu, 0);
1110 }
1111 # endif /* !CONFIG_DEBUG_PER_CPU_MAPS */
1112 #endif  /* CONFIG_NUMA_EMU */