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