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 /*
  52  * Given a shift value, try to populate memnodemap[]
  53  * Returns :
  54  * 1 if OK
  55  * 0 if memnodmap[] too small (of shift too small)
  56  * -1 if node overlap or lost ram (shift too big)
  57  */
  58 static int __init populate_memnodemap(const struct numa_meminfo *mi, int shift)
  59 {
  60         unsigned long addr, end;
  61         int i, res = -1;
  62
  63         memset(memnodemap, 0xff, sizeof(s16)*memnodemapsize);
  64         for (i = 0; i < mi->nr_blks; i++) {
  65                 addr = mi->blk[i].start;
  66                 end = mi->blk[i].end;
  67                 if (addr >= end)
  68                         continue;
  69                 if ((end >> shift) >= memnodemapsize)
  70                         return 0;
  71                 do {
  72                         if (memnodemap[addr >> shift] != NUMA_NO_NODE)
  73                                 return -1;
  74                         memnodemap[addr >> shift] = mi->blk[i].nid;
  75                         addr += (1UL << shift);
  76                 } while (addr < end);
  77                 res = 1;
  78         }
  79         return res;
  80 }
  81
  82 static int __init allocate_cachealigned_memnodemap(void)
  83 {
  84         unsigned long addr;
  85
  86         memnodemap = memnode.embedded_map;
  87         if (memnodemapsize <= ARRAY_SIZE(memnode.embedded_map))
  88                 return 0;
  89
  90         addr = 0x8000;
  91         nodemap_size = roundup(sizeof(s16) * memnodemapsize, L1_CACHE_BYTES);
  92         nodemap_addr = memblock_find_in_range(addr, get_max_mapped(),
  93                                       nodemap_size, L1_CACHE_BYTES);
  94         if (nodemap_addr == MEMBLOCK_ERROR) {
  95                 printk(KERN_ERR
  96                        "NUMA: Unable to allocate Memory to Node hash map\n");
  97                 nodemap_addr = nodemap_size = 0;
  98                 return -1;
  99         }
 100         memnodemap = phys_to_virt(nodemap_addr);
 101         memblock_x86_reserve_range(nodemap_addr, nodemap_addr + nodemap_size, "MEMNODEMAP");
 102
 103         printk(KERN_DEBUG "NUMA: Allocated memnodemap from %lx - %lx\n",
 104                nodemap_addr, nodemap_addr + nodemap_size);
 105         return 0;
 106 }
 107
 108 /*
 109  * The LSB of all start and end addresses in the node map is the value of the
 110  * maximum possible shift.
 111  */
 112 static int __init extract_lsb_from_nodes(const struct numa_meminfo *mi)
 113 {
 114         int i, nodes_used = 0;
 115         unsigned long start, end;
 116         unsigned long bitfield = 0, memtop = 0;
 117
 118         for (i = 0; i < mi->nr_blks; i++) {
 119                 start = mi->blk[i].start;
 120                 end = mi->blk[i].end;
 121                 if (start >= end)
 122                         continue;
 123                 bitfield |= start;
 124                 nodes_used++;
 125                 if (end > memtop)
 126                         memtop = end;
 127         }
 128         if (nodes_used <= 1)
 129                 i = 63;
 130         else
 131                 i = find_first_bit(&bitfield, sizeof(unsigned long)*8);
 132         memnodemapsize = (memtop >> i)+1;
 133         return i;
 134 }
 135
 136 static int __init compute_hash_shift(const struct numa_meminfo *mi)
 137 {
 138         int shift;
 139
 140         shift = extract_lsb_from_nodes(mi);
 141         if (allocate_cachealigned_memnodemap())
 142                 return -1;
 143         printk(KERN_DEBUG "NUMA: Using %d for the hash shift.\n",
 144                 shift);
 145
 146         if (populate_memnodemap(mi, shift) != 1) {
 147                 printk(KERN_INFO "Your memory is not aligned you need to "
 148                        "rebuild your kernel with a bigger NODEMAPSIZE "
 149                        "shift=%d\n", shift);
 150                 return -1;
 151         }
 152         return shift;
 153 }
 154
 155 int __meminit  __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
 156 {
 157         return phys_to_nid(pfn << PAGE_SHIFT);
 158 }
 159
 160 static void * __init early_node_mem(int nodeid, unsigned long start,
 161                                     unsigned long end, unsigned long size,
 162                                     unsigned long align)
 163 {
 164         unsigned long mem;
 165
 166         /*
 167          * put it on high as possible
 168          * something will go with NODE_DATA
 169          */
 170         if (start < (MAX_DMA_PFN<<PAGE_SHIFT))
 171                 start = MAX_DMA_PFN<<PAGE_SHIFT;
 172         if (start < (MAX_DMA32_PFN<<PAGE_SHIFT) &&
 173             end > (MAX_DMA32_PFN<<PAGE_SHIFT))
 174                 start = MAX_DMA32_PFN<<PAGE_SHIFT;
 175         mem = memblock_x86_find_in_range_node(nodeid, start, end, size, align);
 176         if (mem != MEMBLOCK_ERROR)
 177                 return __va(mem);
 178
 179         /* extend the search scope */
 180         end = max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT;
 181         start = MAX_DMA_PFN << PAGE_SHIFT;
 182         mem = memblock_find_in_range(start, end, size, align);
 183         if (mem != MEMBLOCK_ERROR)
 184                 return __va(mem);
 185
 186         printk(KERN_ERR "Cannot find %lu bytes in node %d\n",
 187                        size, nodeid);
 188
 189         return NULL;
 190 }
 191
 192 static int __init numa_add_memblk_to(int nid, u64 start, u64 end,
 193                                      struct numa_meminfo *mi)
 194 {
 195         /* ignore zero length blks */
 196         if (start == end)
 197                 return 0;
 198
 199         /* whine about and ignore invalid blks */
 200         if (start > end || nid < 0 || nid >= MAX_NUMNODES) {
 201                 pr_warning("NUMA: Warning: invalid memblk node %d (%Lx-%Lx)\n",
 202                            nid, start, end);
 203                 return 0;
 204         }
 205
 206         if (mi->nr_blks >= NR_NODE_MEMBLKS) {
 207                 pr_err("NUMA: too many memblk ranges\n");
 208                 return -EINVAL;
 209         }
 210
 211         mi->blk[mi->nr_blks].start = start;
 212         mi->blk[mi->nr_blks].end = end;
 213         mi->blk[mi->nr_blks].nid = nid;
 214         mi->nr_blks++;
 215         return 0;
 216 }
 217
 218 static void __init numa_remove_memblk_from(int idx, struct numa_meminfo *mi)
 219 {
 220         mi->nr_blks--;
 221         memmove(&mi->blk[idx], &mi->blk[idx + 1],
 222                 (mi->nr_blks - idx) * sizeof(mi->blk[0]));
 223 }
 224
 225 int __init numa_add_memblk(int nid, u64 start, u64 end)
 226 {
 227         return numa_add_memblk_to(nid, start, end, &numa_meminfo);
 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         if (numa_distance_cnt) {
 375                 size = numa_distance_cnt * sizeof(numa_distance[0]);
 376                 memblock_x86_free_range(__pa(numa_distance),
 377                                         __pa(numa_distance) + size);
 378                 numa_distance_cnt = 0;
 379         }
 380         numa_distance = NULL;
 381 }
 382
 383 /*
 384  * Set the distance between node @from to @to to @distance.  If distance
 385  * table doesn't exist, one which is large enough to accomodate all the
 386  * currently known nodes will be created.
 387  */
 388 void __init numa_set_distance(int from, int to, int distance)
 389 {
 390         if (!numa_distance) {
 391                 nodemask_t nodes_parsed;
 392                 size_t size;
 393                 int i, j, cnt = 0;
 394                 u64 phys;
 395
 396                 /* size the new table and allocate it */
 397                 nodes_parsed = numa_nodes_parsed;
 398                 numa_nodemask_from_meminfo(&nodes_parsed, &numa_meminfo);
 399
 400                 for_each_node_mask(i, nodes_parsed)
 401                         cnt = i;
 402                 size = ++cnt * sizeof(numa_distance[0]);
 403
 404                 phys = memblock_find_in_range(0,
 405                                               (u64)max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT,
 406                                               size, PAGE_SIZE);
 407                 if (phys == MEMBLOCK_ERROR) {
 408                         pr_warning("NUMA: Warning: can't allocate distance table!\n");
 409                         /* don't retry until explicitly reset */
 410                         numa_distance = (void *)1LU;
 411                         return;
 412                 }
 413                 memblock_x86_reserve_range(phys, phys + size, "NUMA DIST");
 414
 415                 numa_distance = __va(phys);
 416                 numa_distance_cnt = cnt;
 417
 418                 /* fill with the default distances */
 419                 for (i = 0; i < cnt; i++)
 420                         for (j = 0; j < cnt; j++)
 421                                 numa_distance[i * cnt + j] = i == j ?
 422                                         LOCAL_DISTANCE : REMOTE_DISTANCE;
 423                 printk(KERN_DEBUG "NUMA: Initialized distance table, cnt=%d\n", cnt);
 424         }
 425
 426         if (from >= numa_distance_cnt || to >= numa_distance_cnt) {
 427                 printk_once(KERN_DEBUG "NUMA: Debug: distance out of bound, from=%d to=%d distance=%d\n",
 428                             from, to, distance);
 429                 return;
 430         }
 431
 432         if ((u8)distance != distance ||
 433             (from == to && distance != LOCAL_DISTANCE)) {
 434                 pr_warn_once("NUMA: Warning: invalid distance parameter, from=%d to=%d distance=%d\n",
 435                              from, to, distance);
 436                 return;
 437         }
 438
 439         numa_distance[from * numa_distance_cnt + to] = distance;
 440 }
 441
 442 int __node_distance(int from, int to)
 443 {
 444         if (from >= numa_distance_cnt || to >= numa_distance_cnt)
 445                 return from == to ? LOCAL_DISTANCE : REMOTE_DISTANCE;
 446         return numa_distance[from * numa_distance_cnt + to];
 447 }
 448 EXPORT_SYMBOL(__node_distance);
 449
 450 /*
 451  * Sanity check to catch more bad NUMA configurations (they are amazingly
 452  * common).  Make sure the nodes cover all memory.
 453  */
 454 static bool __init numa_meminfo_cover_memory(const struct numa_meminfo *mi)
 455 {
 456         unsigned long numaram, e820ram;
 457         int i;
 458
 459         numaram = 0;
 460         for (i = 0; i < mi->nr_blks; i++) {
 461                 unsigned long s = mi->blk[i].start >> PAGE_SHIFT;
 462                 unsigned long e = mi->blk[i].end >> PAGE_SHIFT;
 463                 numaram += e - s;
 464                 numaram -= __absent_pages_in_range(mi->blk[i].nid, s, e);
 465                 if ((long)numaram < 0)
 466                         numaram = 0;
 467         }
 468
 469         e820ram = max_pfn - (memblock_x86_hole_size(0,
 470                                         max_pfn << PAGE_SHIFT) >> PAGE_SHIFT);
 471         /* We seem to lose 3 pages somewhere. Allow 1M of slack. */
 472         if ((long)(e820ram - numaram) >= (1 << (20 - PAGE_SHIFT))) {
 473                 printk(KERN_ERR "NUMA: nodes only cover %luMB of your %luMB e820 RAM. Not used.\n",
 474                        (numaram << PAGE_SHIFT) >> 20,
 475                        (e820ram << PAGE_SHIFT) >> 20);
 476                 return false;
 477         }
 478         return true;
 479 }
 480
 481 static int __init numa_register_memblks(struct numa_meminfo *mi)
 482 {
 483         int i, j, nid;
 484
 485         /* Account for nodes with cpus and no memory */
 486         node_possible_map = numa_nodes_parsed;
 487         numa_nodemask_from_meminfo(&node_possible_map, mi);
 488         if (WARN_ON(nodes_empty(node_possible_map)))
 489                 return -EINVAL;
 490
 491         memnode_shift = compute_hash_shift(mi);
 492         if (memnode_shift < 0) {
 493                 printk(KERN_ERR "NUMA: No NUMA node hash function found. Contact maintainer\n");
 494                 return -EINVAL;
 495         }
 496
 497         for (i = 0; i < mi->nr_blks; i++)
 498                 memblock_x86_register_active_regions(mi->blk[i].nid,
 499                                         mi->blk[i].start >> PAGE_SHIFT,
 500                                         mi->blk[i].end >> PAGE_SHIFT);
 501
 502         /* for out of order entries */
 503         sort_node_map();
 504         if (!numa_meminfo_cover_memory(mi))
 505                 return -EINVAL;
 506
 507         init_memory_mapping_high();
 508
 509         /*
 510          * Finally register nodes.  Do it twice in case setup_node_bootmem
 511          * missed one due to missing bootmem.
 512          */
 513         for (i = 0; i < 2; i++) {
 514                 for_each_node_mask(nid, node_possible_map) {
 515                         u64 start = (u64)max_pfn << PAGE_SHIFT;
 516                         u64 end = 0;
 517
 518                         if (node_online(nid))
 519                                 continue;
 520
 521                         for (j = 0; j < mi->nr_blks; j++) {
 522                                 if (nid != mi->blk[j].nid)
 523                                         continue;
 524                                 start = min(mi->blk[j].start, start);
 525                                 end = max(mi->blk[j].end, end);
 526                         }
 527
 528                         if (start < end)
 529                                 setup_node_bootmem(nid, start, end);
 530                 }
 531         }
 532
 533         return 0;
 534 }
 535
 536 #ifdef CONFIG_NUMA_EMU
 537 /* Numa emulation */
 538 static int emu_nid_to_phys[MAX_NUMNODES] __cpuinitdata;
 539 static char *emu_cmdline __initdata;
 540
 541 void __init numa_emu_cmdline(char *str)
 542 {
 543         emu_cmdline = str;
 544 }
 545
 546 static int __init emu_find_memblk_by_nid(int nid, const struct numa_meminfo *mi)
 547 {
 548         int i;
 549
 550         for (i = 0; i < mi->nr_blks; i++)
 551                 if (mi->blk[i].nid == nid)
 552                         return i;
 553         return -ENOENT;
 554 }
 555
 556 /*
 557  * Sets up nid to range from @start to @end.  The return value is -errno if
 558  * something went wrong, 0 otherwise.
 559  */
 560 static int __init emu_setup_memblk(struct numa_meminfo *ei,
 561                                    struct numa_meminfo *pi,
 562                                    int nid, int phys_blk, u64 size)
 563 {
 564         struct numa_memblk *eb = &ei->blk[ei->nr_blks];
 565         struct numa_memblk *pb = &pi->blk[phys_blk];
 566
 567         if (ei->nr_blks >= NR_NODE_MEMBLKS) {
 568                 pr_err("NUMA: Too many emulated memblks, failing emulation\n");
 569                 return -EINVAL;
 570         }
 571
 572         ei->nr_blks++;
 573         eb->start = pb->start;
 574         eb->end = pb->start + size;
 575         eb->nid = nid;
 576
 577         if (emu_nid_to_phys[nid] == NUMA_NO_NODE)
 578                 emu_nid_to_phys[nid] = pb->nid;
 579
 580         pb->start += size;
 581         if (pb->start >= pb->end) {
 582                 WARN_ON_ONCE(pb->start > pb->end);
 583                 numa_remove_memblk_from(phys_blk, pi);
 584         }
 585
 586         printk(KERN_INFO "Faking node %d at %016Lx-%016Lx (%LuMB)\n", nid,
 587                eb->start, eb->end, (eb->end - eb->start) >> 20);
 588         return 0;
 589 }
 590
 591 /*
 592  * Sets up nr_nodes fake nodes interleaved over physical nodes ranging from addr
 593  * to max_addr.  The return value is the number of nodes allocated.
 594  */
 595 static int __init split_nodes_interleave(struct numa_meminfo *ei,
 596                                          struct numa_meminfo *pi,
 597                                          u64 addr, u64 max_addr, int nr_nodes)
 598 {
 599         nodemask_t physnode_mask = NODE_MASK_NONE;
 600         u64 size;
 601         int big;
 602         int nid = 0;
 603         int i, ret;
 604
 605         if (nr_nodes <= 0)
 606                 return -1;
 607         if (nr_nodes > MAX_NUMNODES) {
 608                 pr_info("numa=fake=%d too large, reducing to %d\n",
 609                         nr_nodes, MAX_NUMNODES);
 610                 nr_nodes = MAX_NUMNODES;
 611         }
 612
 613         size = (max_addr - addr - memblock_x86_hole_size(addr, max_addr)) / nr_nodes;
 614         /*
 615          * Calculate the number of big nodes that can be allocated as a result
 616          * of consolidating the remainder.
 617          */
 618         big = ((size & ~FAKE_NODE_MIN_HASH_MASK) * nr_nodes) /
 619                 FAKE_NODE_MIN_SIZE;
 620
 621         size &= FAKE_NODE_MIN_HASH_MASK;
 622         if (!size) {
 623                 pr_err("Not enough memory for each node.  "
 624                         "NUMA emulation disabled.\n");
 625                 return -1;
 626         }
 627
 628         for (i = 0; i < pi->nr_blks; i++)
 629                 node_set(pi->blk[i].nid, physnode_mask);
 630
 631         /*
 632          * Continue to fill physical nodes with fake nodes until there is no
 633          * memory left on any of them.
 634          */
 635         while (nodes_weight(physnode_mask)) {
 636                 for_each_node_mask(i, physnode_mask) {
 637                         u64 dma32_end = PFN_PHYS(MAX_DMA32_PFN);
 638                         u64 start, limit, end;
 639                         int phys_blk;
 640
 641                         phys_blk = emu_find_memblk_by_nid(i, pi);
 642                         if (phys_blk < 0) {
 643                                 node_clear(i, physnode_mask);
 644                                 continue;
 645                         }
 646                         start = pi->blk[phys_blk].start;
 647                         limit = pi->blk[phys_blk].end;
 648                         end = start + size;
 649
 650                         if (nid < big)
 651                                 end += FAKE_NODE_MIN_SIZE;
 652
 653                         /*
 654                          * Continue to add memory to this fake node if its
 655                          * non-reserved memory is less than the per-node size.
 656                          */
 657                         while (end - start -
 658                                memblock_x86_hole_size(start, end) < size) {
 659                                 end += FAKE_NODE_MIN_SIZE;
 660                                 if (end > limit) {
 661                                         end = limit;
 662                                         break;
 663                                 }
 664                         }
 665
 666                         /*
 667                          * If there won't be at least FAKE_NODE_MIN_SIZE of
 668                          * non-reserved memory in ZONE_DMA32 for the next node,
 669                          * this one must extend to the boundary.
 670                          */
 671                         if (end < dma32_end && dma32_end - end -
 672                             memblock_x86_hole_size(end, dma32_end) < FAKE_NODE_MIN_SIZE)
 673                                 end = dma32_end;
 674
 675                         /*
 676                          * If there won't be enough non-reserved memory for the
 677                          * next node, this one must extend to the end of the
 678                          * physical node.
 679                          */
 680                         if (limit - end -
 681                             memblock_x86_hole_size(end, limit) < size)
 682                                 end = limit;
 683
 684                         ret = emu_setup_memblk(ei, pi, nid++ % nr_nodes,
 685                                                phys_blk,
 686                                                min(end, limit) - start);
 687                         if (ret < 0)
 688                                 return ret;
 689                 }
 690         }
 691         return 0;
 692 }
 693
 694 /*
 695  * Returns the end address of a node so that there is at least `size' amount of
 696  * non-reserved memory or `max_addr' is reached.
 697  */
 698 static u64 __init find_end_of_node(u64 start, u64 max_addr, u64 size)
 699 {
 700         u64 end = start + size;
 701
 702         while (end - start - memblock_x86_hole_size(start, end) < size) {
 703                 end += FAKE_NODE_MIN_SIZE;
 704                 if (end > max_addr) {
 705                         end = max_addr;
 706                         break;
 707                 }
 708         }
 709         return end;
 710 }
 711
 712 /*
 713  * Sets up fake nodes of `size' interleaved over physical nodes ranging from
 714  * `addr' to `max_addr'.  The return value is the number of nodes allocated.
 715  */
 716 static int __init split_nodes_size_interleave(struct numa_meminfo *ei,
 717                                               struct numa_meminfo *pi,
 718                                               u64 addr, u64 max_addr, u64 size)
 719 {
 720         nodemask_t physnode_mask = NODE_MASK_NONE;
 721         u64 min_size;
 722         int nid = 0;
 723         int i, ret;
 724
 725         if (!size)
 726                 return -1;
 727         /*
 728          * The limit on emulated nodes is MAX_NUMNODES, so the size per node is
 729          * increased accordingly if the requested size is too small.  This
 730          * creates a uniform distribution of node sizes across the entire
 731          * machine (but not necessarily over physical nodes).
 732          */
 733         min_size = (max_addr - addr - memblock_x86_hole_size(addr, max_addr)) /
 734                                                 MAX_NUMNODES;
 735         min_size = max(min_size, FAKE_NODE_MIN_SIZE);
 736         if ((min_size & FAKE_NODE_MIN_HASH_MASK) < min_size)
 737                 min_size = (min_size + FAKE_NODE_MIN_SIZE) &
 738                                                 FAKE_NODE_MIN_HASH_MASK;
 739         if (size < min_size) {
 740                 pr_err("Fake node size %LuMB too small, increasing to %LuMB\n",
 741                         size >> 20, min_size >> 20);
 742                 size = min_size;
 743         }
 744         size &= FAKE_NODE_MIN_HASH_MASK;
 745
 746         for (i = 0; i < pi->nr_blks; i++)
 747                 node_set(pi->blk[i].nid, physnode_mask);
 748
 749         /*
 750          * Fill physical nodes with fake nodes of size until there is no memory
 751          * left on any of them.
 752          */
 753         while (nodes_weight(physnode_mask)) {
 754                 for_each_node_mask(i, physnode_mask) {
 755                         u64 dma32_end = MAX_DMA32_PFN << PAGE_SHIFT;
 756                         u64 start, limit, end;
 757                         int phys_blk;
 758
 759                         phys_blk = emu_find_memblk_by_nid(i, pi);
 760                         if (phys_blk < 0) {
 761                                 node_clear(i, physnode_mask);
 762                                 continue;
 763                         }
 764                         start = pi->blk[phys_blk].start;
 765                         limit = pi->blk[phys_blk].end;
 766
 767                         end = find_end_of_node(start, limit, size);
 768                         /*
 769                          * If there won't be at least FAKE_NODE_MIN_SIZE of
 770                          * non-reserved memory in ZONE_DMA32 for the next node,
 771                          * this one must extend to the boundary.
 772                          */
 773                         if (end < dma32_end && dma32_end - end -
 774                             memblock_x86_hole_size(end, dma32_end) < FAKE_NODE_MIN_SIZE)
 775                                 end = dma32_end;
 776
 777                         /*
 778                          * If there won't be enough non-reserved memory for the
 779                          * next node, this one must extend to the end of the
 780                          * physical node.
 781                          */
 782                         if (limit - end -
 783                             memblock_x86_hole_size(end, limit) < size)
 784                                 end = limit;
 785
 786                         ret = emu_setup_memblk(ei, pi, nid++ % MAX_NUMNODES,
 787                                                phys_blk,
 788                                                min(end, limit) - start);
 789                         if (ret < 0)
 790                                 return ret;
 791                 }
 792         }
 793         return 0;
 794 }
 795
 796 /*
 797  * Sets up the system RAM area from start_pfn to last_pfn according to the
 798  * numa=fake command-line option.
 799  */
 800 static bool __init numa_emulation(void)
 801 {
 802         static struct numa_meminfo ei __initdata;
 803         static struct numa_meminfo pi __initdata;
 804         const u64 max_addr = max_pfn << PAGE_SHIFT;
 805         int phys_dist_cnt = numa_distance_cnt;
 806         u8 *phys_dist = NULL;
 807         int i, j, ret;
 808
 809         memset(&ei, 0, sizeof(ei));
 810         pi = numa_meminfo;
 811
 812         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++)
 813                 emu_nid_to_phys[i] = NUMA_NO_NODE;
 814
 815         /*
 816          * If the numa=fake command-line contains a 'M' or 'G', it represents
 817          * the fixed node size.  Otherwise, if it is just a single number N,
 818          * split the system RAM into N fake nodes.
 819          */
 820         if (strchr(emu_cmdline, 'M') || strchr(emu_cmdline, 'G')) {
 821                 u64 size;
 822
 823                 size = memparse(emu_cmdline, &emu_cmdline);
 824                 ret = split_nodes_size_interleave(&ei, &pi, 0, max_addr, size);
 825         } else {
 826                 unsigned long n;
 827
 828                 n = simple_strtoul(emu_cmdline, NULL, 0);
 829                 ret = split_nodes_interleave(&ei, &pi, 0, max_addr, n);
 830         }
 831
 832         if (ret < 0)
 833                 return false;
 834
 835         if (numa_cleanup_meminfo(&ei) < 0) {
 836                 pr_warning("NUMA: Warning: constructed meminfo invalid, disabling emulation\n");
 837                 return false;
 838         }
 839
 840         /*
 841          * Copy the original distance table.  It's temporary so no need to
 842          * reserve it.
 843          */
 844         if (phys_dist_cnt) {
 845                 size_t size = phys_dist_cnt * sizeof(numa_distance[0]);
 846                 u64 phys;
 847
 848                 phys = memblock_find_in_range(0,
 849                                               (u64)max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT,
 850                                               size, PAGE_SIZE);
 851                 if (phys == MEMBLOCK_ERROR) {
 852                         pr_warning("NUMA: Warning: can't allocate copy of distance table, disabling emulation\n");
 853                         return false;
 854                 }
 855                 phys_dist = __va(phys);
 856                 memcpy(phys_dist, numa_distance, size);
 857         }
 858
 859         /* commit */
 860         numa_meminfo = ei;
 861
 862         /*
 863          * Transform __apicid_to_node table to use emulated nids by
 864          * reverse-mapping phys_nid.  The maps should always exist but fall
 865          * back to zero just in case.
 866          */
 867         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(__apicid_to_node); i++) {
 868                 if (__apicid_to_node[i] == NUMA_NO_NODE)
 869                         continue;
 870                 for (j = 0; j < ARRAY_SIZE(emu_nid_to_phys); j++)
 871                         if (__apicid_to_node[i] == emu_nid_to_phys[j])
 872                                 break;
 873                 __apicid_to_node[i] = j < ARRAY_SIZE(emu_nid_to_phys) ? j : 0;
 874         }
 875
 876         /* make sure all emulated nodes are mapped to a physical node */
 877         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(emu_nid_to_phys); i++)
 878                 if (emu_nid_to_phys[i] == NUMA_NO_NODE)
 879                         emu_nid_to_phys[i] = 0;
 880
 881         /* transform distance table */
 882         numa_reset_distance();
 883         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
 884                 for (j = 0; j < MAX_NUMNODES; j++) {
 885                         int physi = emu_nid_to_phys[i];
 886                         int physj = emu_nid_to_phys[j];
 887                         int dist;
 888
 889                         if (physi >= phys_dist_cnt || physj >= phys_dist_cnt)
 890                                 dist = physi == physj ?
 891                                         LOCAL_DISTANCE : REMOTE_DISTANCE;
 892                         else
 893                                 dist = phys_dist[physi * phys_dist_cnt + physj];
 894
 895                         numa_set_distance(i, j, dist);
 896                 }
 897         }
 898         return true;
 899 }
 900 #endif /* CONFIG_NUMA_EMU */
 901
 902 static int dummy_numa_init(void)
 903 {
 904         printk(KERN_INFO "%s\n",
 905                numa_off ? "NUMA turned off" : "No NUMA configuration found");
 906         printk(KERN_INFO "Faking a node at %016lx-%016lx\n",
 907                0LU, max_pfn << PAGE_SHIFT);
 908
 909         node_set(0, numa_nodes_parsed);
 910         numa_add_memblk(0, 0, (u64)max_pfn << PAGE_SHIFT);
 911
 912         return 0;
 913 }
 914
 915 void __init initmem_init(void)
 916 {
 917         int (*numa_init[])(void) = { [2] = dummy_numa_init };
 918         int i, j;
 919
 920         if (!numa_off) {
 921 #ifdef CONFIG_ACPI_NUMA
 922                 numa_init[0] = x86_acpi_numa_init;
 923 #endif
 924 #ifdef CONFIG_AMD_NUMA
 925                 numa_init[1] = amd_numa_init;
 926 #endif
 927         }
 928
 929         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(numa_init); i++) {
 930                 if (!numa_init[i])
 931                         continue;
 932
 933                 for (j = 0; j < MAX_LOCAL_APIC; j++)
 934                         set_apicid_to_node(j, NUMA_NO_NODE);
 935
 936                 nodes_clear(numa_nodes_parsed);
 937                 nodes_clear(node_possible_map);
 938                 nodes_clear(node_online_map);
 939                 memset(&numa_meminfo, 0, sizeof(numa_meminfo));
 940                 remove_all_active_ranges();
 941                 numa_reset_distance();
 942
 943                 if (numa_init[i]() < 0)
 944                         continue;
 945
 946                 if (numa_cleanup_meminfo(&numa_meminfo) < 0)
 947                         continue;
 948 #ifdef CONFIG_NUMA_EMU
 949                 /*
 950                  * If requested, try emulation.  If emulation is not used,
 951                  * build identity emu_nid_to_phys[] for numa_add_cpu()
 952                  */
 953                 if (!emu_cmdline || !numa_emulation())
 954                         for (j = 0; j < ARRAY_SIZE(emu_nid_to_phys); j++)
 955                                 emu_nid_to_phys[j] = j;
 956 #endif
 957                 if (numa_register_memblks(&numa_meminfo) < 0)
 958                         continue;
 959
 960                 for (j = 0; j < nr_cpu_ids; j++) {
 961                         int nid = early_cpu_to_node(j);
 962
 963                         if (nid == NUMA_NO_NODE)
 964                                 continue;
 965                         if (!node_online(nid))
 966                                 numa_clear_node(j);
 967                 }
 968                 numa_init_array();
 969                 return;
 970         }
 971         BUG();
 972 }
 973
 974 unsigned long __init numa_free_all_bootmem(void)
 975 {
 976         unsigned long pages = 0;
 977         int i;
 978
 979         for_each_online_node(i)
 980                 pages += free_all_bootmem_node(NODE_DATA(i));
 981
 982         pages += free_all_memory_core_early(MAX_NUMNODES);
 983
 984         return pages;
 985 }
 986
 987 int __cpuinit numa_cpu_node(int cpu)
 988 {
 989         int apicid = early_per_cpu(x86_cpu_to_apicid, cpu);
 990
 991         if (apicid != BAD_APICID)
 992                 return __apicid_to_node[apicid];
 993         return NUMA_NO_NODE;
 994 }
 995
 996 /*
 997  * UGLINESS AHEAD: Currently, CONFIG_NUMA_EMU is 64bit only and makes use
 998  * of 64bit specific data structures.  The distinction is artificial and
 999  * should be removed.  numa_{add|remove}_cpu() are implemented in numa.c
1000  * for both 32 and 64bit when CONFIG_NUMA_EMU is disabled but here when
1001  * enabled.
1002  *
1003  * NUMA emulation is planned to be made generic and the following and other
1004  * related code should be moved to numa.c.
1005  */
1006 #ifdef CONFIG_NUMA_EMU
1007 # ifndef CONFIG_DEBUG_PER_CPU_MAPS
1008 void __cpuinit numa_add_cpu(int cpu)
1009 {
1010         int physnid, nid;
1011
1012         nid = numa_cpu_node(cpu);
1013         if (nid == NUMA_NO_NODE)
1014                 nid = early_cpu_to_node(cpu);
1015         BUG_ON(nid == NUMA_NO_NODE || !node_online(nid));
1016
1017         physnid = emu_nid_to_phys[nid];
1018
1019         /*
1020          * Map the cpu to each emulated node that is allocated on the physical
1021          * node of the cpu's apic id.
1022          */
1023         for_each_online_node(nid)
1024                 if (emu_nid_to_phys[nid] == physnid)
1025                         cpumask_set_cpu(cpu, node_to_cpumask_map[nid]);
1026 }
1027
1028 void __cpuinit numa_remove_cpu(int cpu)
1029 {
1030         int i;
1031
1032         for_each_online_node(i)
1033                 cpumask_clear_cpu(cpu, node_to_cpumask_map[i]);
1034 }
1035 # else  /* !CONFIG_DEBUG_PER_CPU_MAPS */
1036 static void __cpuinit numa_set_cpumask(int cpu, int enable)
1037 {
1038         struct cpumask *mask;
1039         int nid, physnid, i;
1040
1041         nid = early_cpu_to_node(cpu);
1042         if (nid == NUMA_NO_NODE) {
1043                 /* early_cpu_to_node() already emits a warning and trace */
1044                 return;
1045         }
1046
1047         physnid = emu_nid_to_phys[nid];
1048
1049         for_each_online_node(i) {
1050                 if (emu_nid_to_phys[nid] != physnid)
1051                         continue;
1052
1053                 mask = debug_cpumask_set_cpu(cpu, enable);
1054                 if (!mask)
1055                         return;
1056
1057                 if (enable)
1058                         cpumask_set_cpu(cpu, mask);
1059                 else
1060                         cpumask_clear_cpu(cpu, mask);
1061         }
1062 }
1063
1064 void __cpuinit numa_add_cpu(int cpu)
1065 {
1066         numa_set_cpumask(cpu, 1);
1067 }
1068
1069 void __cpuinit numa_remove_cpu(int cpu)
1070 {
1071         numa_set_cpumask(cpu, 0);
1072 }
1073 # endif /* !CONFIG_DEBUG_PER_CPU_MAPS */
1074 #endif  /* CONFIG_NUMA_EMU */