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 cpu_nodes_parsed __initdata;
  40 nodemask_t mem_nodes_parsed __initdata;
  41
  42 struct memnode memnode;
  43
  44 static unsigned long __initdata nodemap_addr;
  45 static unsigned long __initdata nodemap_size;
  46
  47 static struct numa_meminfo numa_meminfo __initdata;
  48
  49 struct bootnode numa_nodes[MAX_NUMNODES] __initdata;
  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 __init int conflicting_memblks(unsigned long start, unsigned long end)
 193 {
 194         struct numa_meminfo *mi = &numa_meminfo;
 195         int i;
 196
 197         for (i = 0; i < mi->nr_blks; i++) {
 198                 struct numa_memblk *blk = &mi->blk[i];
 199
 200                 if (blk->start == blk->end)
 201                         continue;
 202                 if (blk->end > start && blk->start < end)
 203                         return blk->nid;
 204                 if (blk->end == end && blk->start == start)
 205                         return blk->nid;
 206         }
 207         return -1;
 208 }
 209
 210 int __init numa_add_memblk(int nid, u64 start, u64 end)
 211 {
 212         struct numa_meminfo *mi = &numa_meminfo;
 213         int i;
 214
 215         i = conflicting_memblks(start, end);
 216         if (i == nid) {
 217                 printk(KERN_WARNING "NUMA: Warning: node %d (%Lx-%Lx) overlaps with itself (%Lx-%Lx)\n",
 218                        nid, start, end, numa_nodes[i].start, numa_nodes[i].end);
 219         } else if (i >= 0) {
 220                 printk(KERN_ERR "NUMA: node %d (%Lx-%Lx) overlaps with node %d (%Lx-%Lx)\n",
 221                        nid, start, end, i,
 222                        numa_nodes[i].start, numa_nodes[i].end);
 223                 return -EINVAL;
 224         }
 225
 226         mi->blk[mi->nr_blks].start = start;
 227         mi->blk[mi->nr_blks].end = end;
 228         mi->blk[mi->nr_blks].nid = nid;
 229         mi->nr_blks++;
 230         return 0;
 231 }
 232
 233 static void __init numa_remove_memblk_from(int idx, struct numa_meminfo *mi)
 234 {
 235         mi->nr_blks--;
 236         memmove(&mi->blk[idx], &mi->blk[idx + 1],
 237                 (mi->nr_blks - idx) * sizeof(mi->blk[0]));
 238 }
 239
 240 static __init void cutoff_node(int i, unsigned long start, unsigned long end)
 241 {
 242         struct bootnode *nd = &numa_nodes[i];
 243
 244         if (nd->start < start) {
 245                 nd->start = start;
 246                 if (nd->end < nd->start)
 247                         nd->start = nd->end;
 248         }
 249         if (nd->end > end) {
 250                 nd->end = end;
 251                 if (nd->start > nd->end)
 252                         nd->start = nd->end;
 253         }
 254 }
 255
 256 /* Initialize bootmem allocator for a node */
 257 void __init
 258 setup_node_bootmem(int nodeid, unsigned long start, unsigned long end)
 259 {
 260         unsigned long start_pfn, last_pfn, nodedata_phys;
 261         const int pgdat_size = roundup(sizeof(pg_data_t), PAGE_SIZE);
 262         int nid;
 263
 264         if (!end)
 265                 return;
 266
 267         /*
 268          * Don't confuse VM with a node that doesn't have the
 269          * minimum amount of memory:
 270          */
 271         if (end && (end - start) < NODE_MIN_SIZE)
 272                 return;
 273
 274         start = roundup(start, ZONE_ALIGN);
 275
 276         printk(KERN_INFO "Initmem setup node %d %016lx-%016lx\n", nodeid,
 277                start, end);
 278
 279         start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
 280         last_pfn = end >> PAGE_SHIFT;
 281
 282         node_data[nodeid] = early_node_mem(nodeid, start, end, pgdat_size,
 283                                            SMP_CACHE_BYTES);
 284         if (node_data[nodeid] == NULL)
 285                 return;
 286         nodedata_phys = __pa(node_data[nodeid]);
 287         memblock_x86_reserve_range(nodedata_phys, nodedata_phys + pgdat_size, "NODE_DATA");
 288         printk(KERN_INFO "  NODE_DATA [%016lx - %016lx]\n", nodedata_phys,
 289                 nodedata_phys + pgdat_size - 1);
 290         nid = phys_to_nid(nodedata_phys);
 291         if (nid != nodeid)
 292                 printk(KERN_INFO "    NODE_DATA(%d) on node %d\n", nodeid, nid);
 293
 294         memset(NODE_DATA(nodeid), 0, sizeof(pg_data_t));
 295         NODE_DATA(nodeid)->node_id = nodeid;
 296         NODE_DATA(nodeid)->node_start_pfn = start_pfn;
 297         NODE_DATA(nodeid)->node_spanned_pages = last_pfn - start_pfn;
 298
 299         node_set_online(nodeid);
 300 }
 301
 302 static int __init numa_cleanup_meminfo(struct numa_meminfo *mi)
 303 {
 304         int i, j, k;
 305
 306         for (i = 0; i < mi->nr_blks; i++) {
 307                 struct numa_memblk *bi = &mi->blk[i];
 308
 309                 for (j = i + 1; j < mi->nr_blks; j++) {
 310                         struct numa_memblk *bj = &mi->blk[j];
 311                         unsigned long start, end;
 312
 313                         /*
 314                          * Join together blocks on the same node, holes
 315                          * between which don't overlap with memory on other
 316                          * nodes.
 317                          */
 318                         if (bi->nid != bj->nid)
 319                                 continue;
 320                         start = min(bi->start, bj->start);
 321                         end = max(bi->end, bj->end);
 322                         for (k = 0; k < mi->nr_blks; k++) {
 323                                 struct numa_memblk *bk = &mi->blk[k];
 324
 325                                 if (bi->nid == bk->nid)
 326                                         continue;
 327                                 if (start < bk->end && end > bk->start)
 328                                         break;
 329                         }
 330                         if (k < mi->nr_blks)
 331                                 continue;
 332                         printk(KERN_INFO "NUMA: Node %d [%Lx,%Lx) + [%Lx,%Lx) -> [%lx,%lx)\n",
 333                                bi->nid, bi->start, bi->end, bj->start, bj->end,
 334                                start, end);
 335                         bi->start = start;
 336                         bi->end = end;
 337                         numa_remove_memblk_from(j--, mi);
 338                 }
 339         }
 340
 341         return 0;
 342 }
 343
 344 /*
 345  * Sanity check to catch more bad NUMA configurations (they are amazingly
 346  * common).  Make sure the nodes cover all memory.
 347  */
 348 static int __init nodes_cover_memory(const struct bootnode *nodes)
 349 {
 350         unsigned long numaram, e820ram;
 351         int i;
 352
 353         numaram = 0;
 354         for_each_node_mask(i, mem_nodes_parsed) {
 355                 unsigned long s = nodes[i].start >> PAGE_SHIFT;
 356                 unsigned long e = nodes[i].end >> PAGE_SHIFT;
 357                 numaram += e - s;
 358                 numaram -= __absent_pages_in_range(i, s, e);
 359                 if ((long)numaram < 0)
 360                         numaram = 0;
 361         }
 362
 363         e820ram = max_pfn - (memblock_x86_hole_size(0,
 364                                         max_pfn << PAGE_SHIFT) >> PAGE_SHIFT);
 365         /* We seem to lose 3 pages somewhere. Allow 1M of slack. */
 366         if ((long)(e820ram - numaram) >= (1 << (20 - PAGE_SHIFT))) {
 367                 printk(KERN_ERR "NUMA: nodes only cover %luMB of your %luMB e820 RAM. Not used.\n",
 368                        (numaram << PAGE_SHIFT) >> 20,
 369                        (e820ram << PAGE_SHIFT) >> 20);
 370                 return 0;
 371         }
 372         return 1;
 373 }
 374
 375 static int __init numa_register_memblks(struct numa_meminfo *mi)
 376 {
 377         int i;
 378
 379         /* Account for nodes with cpus and no memory */
 380         nodes_or(node_possible_map, mem_nodes_parsed, cpu_nodes_parsed);
 381         if (WARN_ON(nodes_empty(node_possible_map)))
 382                 return -EINVAL;
 383
 384         memnode_shift = compute_hash_shift(mi);
 385         if (memnode_shift < 0) {
 386                 printk(KERN_ERR "NUMA: No NUMA node hash function found. Contact maintainer\n");
 387                 return -EINVAL;
 388         }
 389
 390         for (i = 0; i < mi->nr_blks; i++)
 391                 memblock_x86_register_active_regions(mi->blk[i].nid,
 392                                         mi->blk[i].start >> PAGE_SHIFT,
 393                                         mi->blk[i].end >> PAGE_SHIFT);
 394
 395         /* for out of order entries */
 396         sort_node_map();
 397         if (!nodes_cover_memory(numa_nodes))
 398                 return -EINVAL;
 399
 400         init_memory_mapping_high();
 401
 402         /* Finally register nodes. */
 403         for_each_node_mask(i, node_possible_map)
 404                 setup_node_bootmem(i, numa_nodes[i].start, numa_nodes[i].end);
 405
 406         /*
 407          * Try again in case setup_node_bootmem missed one due to missing
 408          * bootmem.
 409          */
 410         for_each_node_mask(i, node_possible_map)
 411                 if (!node_online(i))
 412                         setup_node_bootmem(i, numa_nodes[i].start,
 413                                            numa_nodes[i].end);
 414
 415         return 0;
 416 }
 417
 418 #ifdef CONFIG_NUMA_EMU
 419 /* Numa emulation */
 420 static struct bootnode nodes[MAX_NUMNODES] __initdata;
 421 static struct bootnode physnodes[MAX_NUMNODES] __cpuinitdata;
 422 static char *cmdline __initdata;
 423
 424 void __init numa_emu_cmdline(char *str)
 425 {
 426         cmdline = str;
 427 }
 428
 429 static int __init setup_physnodes(unsigned long start, unsigned long end)
 430 {
 431         int ret = 0;
 432         int i;
 433
 434         memset(physnodes, 0, sizeof(physnodes));
 435
 436         for_each_node_mask(i, mem_nodes_parsed) {
 437                 physnodes[i].start = numa_nodes[i].start;
 438                 physnodes[i].end = numa_nodes[i].end;
 439         }
 440
 441         /*
 442          * Basic sanity checking on the physical node map: there may be errors
 443          * if the SRAT or AMD code incorrectly reported the topology or the mem=
 444          * kernel parameter is used.
 445          */
 446         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
 447                 if (physnodes[i].start == physnodes[i].end)
 448                         continue;
 449                 if (physnodes[i].start > end) {
 450                         physnodes[i].end = physnodes[i].start;
 451                         continue;
 452                 }
 453                 if (physnodes[i].end < start) {
 454                         physnodes[i].start = physnodes[i].end;
 455                         continue;
 456                 }
 457                 if (physnodes[i].start < start)
 458                         physnodes[i].start = start;
 459                 if (physnodes[i].end > end)
 460                         physnodes[i].end = end;
 461                 ret++;
 462         }
 463
 464         /*
 465          * If no physical topology was detected, a single node is faked to cover
 466          * the entire address space.
 467          */
 468         if (!ret) {
 469                 physnodes[ret].start = start;
 470                 physnodes[ret].end = end;
 471                 ret = 1;
 472         }
 473         return ret;
 474 }
 475
 476 static void __init fake_physnodes(int acpi, int amd, int nr_nodes)
 477 {
 478         int i;
 479
 480         BUG_ON(acpi && amd);
 481 #ifdef CONFIG_ACPI_NUMA
 482         if (acpi)
 483                 acpi_fake_nodes(nodes, nr_nodes);
 484 #endif
 485 #ifdef CONFIG_AMD_NUMA
 486         if (amd)
 487                 amd_fake_nodes(nodes, nr_nodes);
 488 #endif
 489         if (!acpi && !amd)
 490                 for (i = 0; i < nr_cpu_ids; i++)
 491                         numa_set_node(i, 0);
 492 }
 493
 494 /*
 495  * Setups up nid to range from addr to addr + size.  If the end
 496  * boundary is greater than max_addr, then max_addr is used instead.
 497  * The return value is 0 if there is additional memory left for
 498  * allocation past addr and -1 otherwise.  addr is adjusted to be at
 499  * the end of the node.
 500  */
 501 static int __init setup_node_range(int nid, u64 *addr, u64 size, u64 max_addr)
 502 {
 503         int ret = 0;
 504         nodes[nid].start = *addr;
 505         *addr += size;
 506         if (*addr >= max_addr) {
 507                 *addr = max_addr;
 508                 ret = -1;
 509         }
 510         nodes[nid].end = *addr;
 511         node_set(nid, node_possible_map);
 512         printk(KERN_INFO "Faking node %d at %016Lx-%016Lx (%LuMB)\n", nid,
 513                nodes[nid].start, nodes[nid].end,
 514                (nodes[nid].end - nodes[nid].start) >> 20);
 515         return ret;
 516 }
 517
 518 /*
 519  * Sets up nr_nodes fake nodes interleaved over physical nodes ranging from addr
 520  * to max_addr.  The return value is the number of nodes allocated.
 521  */
 522 static int __init split_nodes_interleave(u64 addr, u64 max_addr, int nr_nodes)
 523 {
 524         nodemask_t physnode_mask = NODE_MASK_NONE;
 525         u64 size;
 526         int big;
 527         int ret = 0;
 528         int i;
 529
 530         if (nr_nodes <= 0)
 531                 return -1;
 532         if (nr_nodes > MAX_NUMNODES) {
 533                 pr_info("numa=fake=%d too large, reducing to %d\n",
 534                         nr_nodes, MAX_NUMNODES);
 535                 nr_nodes = MAX_NUMNODES;
 536         }
 537
 538         size = (max_addr - addr - memblock_x86_hole_size(addr, max_addr)) / nr_nodes;
 539         /*
 540          * Calculate the number of big nodes that can be allocated as a result
 541          * of consolidating the remainder.
 542          */
 543         big = ((size & ~FAKE_NODE_MIN_HASH_MASK) * nr_nodes) /
 544                 FAKE_NODE_MIN_SIZE;
 545
 546         size &= FAKE_NODE_MIN_HASH_MASK;
 547         if (!size) {
 548                 pr_err("Not enough memory for each node.  "
 549                         "NUMA emulation disabled.\n");
 550                 return -1;
 551         }
 552
 553         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++)
 554                 if (physnodes[i].start != physnodes[i].end)
 555                         node_set(i, physnode_mask);
 556
 557         /*
 558          * Continue to fill physical nodes with fake nodes until there is no
 559          * memory left on any of them.
 560          */
 561         while (nodes_weight(physnode_mask)) {
 562                 for_each_node_mask(i, physnode_mask) {
 563                         u64 end = physnodes[i].start + size;
 564                         u64 dma32_end = PFN_PHYS(MAX_DMA32_PFN);
 565
 566                         if (ret < big)
 567                                 end += FAKE_NODE_MIN_SIZE;
 568
 569                         /*
 570                          * Continue to add memory to this fake node if its
 571                          * non-reserved memory is less than the per-node size.
 572                          */
 573                         while (end - physnodes[i].start -
 574                                 memblock_x86_hole_size(physnodes[i].start, end) < size) {
 575                                 end += FAKE_NODE_MIN_SIZE;
 576                                 if (end > physnodes[i].end) {
 577                                         end = physnodes[i].end;
 578                                         break;
 579                                 }
 580                         }
 581
 582                         /*
 583                          * If there won't be at least FAKE_NODE_MIN_SIZE of
 584                          * non-reserved memory in ZONE_DMA32 for the next node,
 585                          * this one must extend to the boundary.
 586                          */
 587                         if (end < dma32_end && dma32_end - end -
 588                             memblock_x86_hole_size(end, dma32_end) < FAKE_NODE_MIN_SIZE)
 589                                 end = dma32_end;
 590
 591                         /*
 592                          * If there won't be enough non-reserved memory for the
 593                          * next node, this one must extend to the end of the
 594                          * physical node.
 595                          */
 596                         if (physnodes[i].end - end -
 597                             memblock_x86_hole_size(end, physnodes[i].end) < size)
 598                                 end = physnodes[i].end;
 599
 600                         /*
 601                          * Avoid allocating more nodes than requested, which can
 602                          * happen as a result of rounding down each node's size
 603                          * to FAKE_NODE_MIN_SIZE.
 604                          */
 605                         if (nodes_weight(physnode_mask) + ret >= nr_nodes)
 606                                 end = physnodes[i].end;
 607
 608                         if (setup_node_range(ret++, &physnodes[i].start,
 609                                                 end - physnodes[i].start,
 610                                                 physnodes[i].end) < 0)
 611                                 node_clear(i, physnode_mask);
 612                 }
 613         }
 614         return ret;
 615 }
 616
 617 /*
 618  * Returns the end address of a node so that there is at least `size' amount of
 619  * non-reserved memory or `max_addr' is reached.
 620  */
 621 static u64 __init find_end_of_node(u64 start, u64 max_addr, u64 size)
 622 {
 623         u64 end = start + size;
 624
 625         while (end - start - memblock_x86_hole_size(start, end) < size) {
 626                 end += FAKE_NODE_MIN_SIZE;
 627                 if (end > max_addr) {
 628                         end = max_addr;
 629                         break;
 630                 }
 631         }
 632         return end;
 633 }
 634
 635 /*
 636  * Sets up fake nodes of `size' interleaved over physical nodes ranging from
 637  * `addr' to `max_addr'.  The return value is the number of nodes allocated.
 638  */
 639 static int __init split_nodes_size_interleave(u64 addr, u64 max_addr, u64 size)
 640 {
 641         nodemask_t physnode_mask = NODE_MASK_NONE;
 642         u64 min_size;
 643         int ret = 0;
 644         int i;
 645
 646         if (!size)
 647                 return -1;
 648         /*
 649          * The limit on emulated nodes is MAX_NUMNODES, so the size per node is
 650          * increased accordingly if the requested size is too small.  This
 651          * creates a uniform distribution of node sizes across the entire
 652          * machine (but not necessarily over physical nodes).
 653          */
 654         min_size = (max_addr - addr - memblock_x86_hole_size(addr, max_addr)) /
 655                                                 MAX_NUMNODES;
 656         min_size = max(min_size, FAKE_NODE_MIN_SIZE);
 657         if ((min_size & FAKE_NODE_MIN_HASH_MASK) < min_size)
 658                 min_size = (min_size + FAKE_NODE_MIN_SIZE) &
 659                                                 FAKE_NODE_MIN_HASH_MASK;
 660         if (size < min_size) {
 661                 pr_err("Fake node size %LuMB too small, increasing to %LuMB\n",
 662                         size >> 20, min_size >> 20);
 663                 size = min_size;
 664         }
 665         size &= FAKE_NODE_MIN_HASH_MASK;
 666
 667         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++)
 668                 if (physnodes[i].start != physnodes[i].end)
 669                         node_set(i, physnode_mask);
 670         /*
 671          * Fill physical nodes with fake nodes of size until there is no memory
 672          * left on any of them.
 673          */
 674         while (nodes_weight(physnode_mask)) {
 675                 for_each_node_mask(i, physnode_mask) {
 676                         u64 dma32_end = MAX_DMA32_PFN << PAGE_SHIFT;
 677                         u64 end;
 678
 679                         end = find_end_of_node(physnodes[i].start,
 680                                                 physnodes[i].end, size);
 681                         /*
 682                          * If there won't be at least FAKE_NODE_MIN_SIZE of
 683                          * non-reserved memory in ZONE_DMA32 for the next node,
 684                          * this one must extend to the boundary.
 685                          */
 686                         if (end < dma32_end && dma32_end - end -
 687                             memblock_x86_hole_size(end, dma32_end) < FAKE_NODE_MIN_SIZE)
 688                                 end = dma32_end;
 689
 690                         /*
 691                          * If there won't be enough non-reserved memory for the
 692                          * next node, this one must extend to the end of the
 693                          * physical node.
 694                          */
 695                         if (physnodes[i].end - end -
 696                             memblock_x86_hole_size(end, physnodes[i].end) < size)
 697                                 end = physnodes[i].end;
 698
 699                         /*
 700                          * Setup the fake node that will be allocated as bootmem
 701                          * later.  If setup_node_range() returns non-zero, there
 702                          * is no more memory available on this physical node.
 703                          */
 704                         if (setup_node_range(ret++, &physnodes[i].start,
 705                                                 end - physnodes[i].start,
 706                                                 physnodes[i].end) < 0)
 707                                 node_clear(i, physnode_mask);
 708                 }
 709         }
 710         return ret;
 711 }
 712
 713 /*
 714  * Sets up the system RAM area from start_pfn to last_pfn according to the
 715  * numa=fake command-line option.
 716  */
 717 static int __init numa_emulation(unsigned long start_pfn,
 718                         unsigned long last_pfn, int acpi, int amd)
 719 {
 720         static struct numa_meminfo ei __initdata;
 721         u64 addr = start_pfn << PAGE_SHIFT;
 722         u64 max_addr = last_pfn << PAGE_SHIFT;
 723         int num_nodes;
 724         int i;
 725
 726         /*
 727          * If the numa=fake command-line contains a 'M' or 'G', it represents
 728          * the fixed node size.  Otherwise, if it is just a single number N,
 729          * split the system RAM into N fake nodes.
 730          */
 731         if (strchr(cmdline, 'M') || strchr(cmdline, 'G')) {
 732                 u64 size;
 733
 734                 size = memparse(cmdline, &cmdline);
 735                 num_nodes = split_nodes_size_interleave(addr, max_addr, size);
 736         } else {
 737                 unsigned long n;
 738
 739                 n = simple_strtoul(cmdline, NULL, 0);
 740                 num_nodes = split_nodes_interleave(addr, max_addr, n);
 741         }
 742
 743         if (num_nodes < 0)
 744                 return num_nodes;
 745
 746         ei.nr_blks = num_nodes;
 747         for (i = 0; i < ei.nr_blks; i++) {
 748                 ei.blk[i].start = nodes[i].start;
 749                 ei.blk[i].end = nodes[i].end;
 750                 ei.blk[i].nid = i;
 751         }
 752
 753         memnode_shift = compute_hash_shift(&ei);
 754         if (memnode_shift < 0) {
 755                 memnode_shift = 0;
 756                 printk(KERN_ERR "No NUMA hash function found.  NUMA emulation "
 757                        "disabled.\n");
 758                 return -1;
 759         }
 760
 761         /*
 762          * We need to vacate all active ranges that may have been registered for
 763          * the e820 memory map.
 764          */
 765         remove_all_active_ranges();
 766         for_each_node_mask(i, node_possible_map)
 767                 memblock_x86_register_active_regions(i, nodes[i].start >> PAGE_SHIFT,
 768                                                 nodes[i].end >> PAGE_SHIFT);
 769         init_memory_mapping_high();
 770         for_each_node_mask(i, node_possible_map)
 771                 setup_node_bootmem(i, nodes[i].start, nodes[i].end);
 772         setup_physnodes(addr, max_addr);
 773         fake_physnodes(acpi, amd, num_nodes);
 774         numa_init_array();
 775         return 0;
 776 }
 777 #endif /* CONFIG_NUMA_EMU */
 778
 779 static int dummy_numa_init(void)
 780 {
 781         printk(KERN_INFO "%s\n",
 782                numa_off ? "NUMA turned off" : "No NUMA configuration found");
 783         printk(KERN_INFO "Faking a node at %016lx-%016lx\n",
 784                0LU, max_pfn << PAGE_SHIFT);
 785
 786         node_set(0, cpu_nodes_parsed);
 787         node_set(0, mem_nodes_parsed);
 788         numa_add_memblk(0, 0, (u64)max_pfn << PAGE_SHIFT);
 789         numa_nodes[0].start = 0;
 790         numa_nodes[0].end = (u64)max_pfn << PAGE_SHIFT;
 791
 792         return 0;
 793 }
 794
 795 void __init initmem_init(void)
 796 {
 797         int (*numa_init[])(void) = { [2] = dummy_numa_init };
 798         int i, j;
 799
 800         if (!numa_off) {
 801 #ifdef CONFIG_ACPI_NUMA
 802                 numa_init[0] = x86_acpi_numa_init;
 803 #endif
 804 #ifdef CONFIG_AMD_NUMA
 805                 numa_init[1] = amd_numa_init;
 806 #endif
 807         }
 808
 809         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(numa_init); i++) {
 810                 if (!numa_init[i])
 811                         continue;
 812
 813                 for (j = 0; j < MAX_LOCAL_APIC; j++)
 814                         set_apicid_to_node(j, NUMA_NO_NODE);
 815
 816                 nodes_clear(cpu_nodes_parsed);
 817                 nodes_clear(mem_nodes_parsed);
 818                 nodes_clear(node_possible_map);
 819                 nodes_clear(node_online_map);
 820                 memset(&numa_meminfo, 0, sizeof(numa_meminfo));
 821                 memset(numa_nodes, 0, sizeof(numa_nodes));
 822                 remove_all_active_ranges();
 823
 824                 if (numa_init[i]() < 0)
 825                         continue;
 826
 827                 /* clean up the node list */
 828                 for (j = 0; j < MAX_NUMNODES; j++)
 829                         cutoff_node(j, 0, max_pfn << PAGE_SHIFT);
 830
 831 #ifdef CONFIG_NUMA_EMU
 832                 setup_physnodes(0, max_pfn << PAGE_SHIFT);
 833                 if (cmdline && !numa_emulation(0, max_pfn, i == 0, i == 1))
 834                         return;
 835                 setup_physnodes(0, max_pfn << PAGE_SHIFT);
 836                 nodes_clear(node_possible_map);
 837                 nodes_clear(node_online_map);
 838 #endif
 839                 if (numa_cleanup_meminfo(&numa_meminfo) < 0)
 840                         continue;
 841
 842                 if (numa_register_memblks(&numa_meminfo) < 0)
 843                         continue;
 844
 845                 for (j = 0; j < nr_cpu_ids; j++) {
 846                         int nid = early_cpu_to_node(j);
 847
 848                         if (nid == NUMA_NO_NODE)
 849                                 continue;
 850                         if (!node_online(nid))
 851                                 numa_clear_node(j);
 852                 }
 853                 numa_init_array();
 854                 return;
 855         }
 856         BUG();
 857 }
 858
 859 unsigned long __init numa_free_all_bootmem(void)
 860 {
 861         unsigned long pages = 0;
 862         int i;
 863
 864         for_each_online_node(i)
 865                 pages += free_all_bootmem_node(NODE_DATA(i));
 866
 867         pages += free_all_memory_core_early(MAX_NUMNODES);
 868
 869         return pages;
 870 }
 871
 872 int __cpuinit numa_cpu_node(int cpu)
 873 {
 874         int apicid = early_per_cpu(x86_cpu_to_apicid, cpu);
 875
 876         if (apicid != BAD_APICID)
 877                 return __apicid_to_node[apicid];
 878         return NUMA_NO_NODE;
 879 }
 880
 881 /*
 882  * UGLINESS AHEAD: Currently, CONFIG_NUMA_EMU is 64bit only and makes use
 883  * of 64bit specific data structures.  The distinction is artificial and
 884  * should be removed.  numa_{add|remove}_cpu() are implemented in numa.c
 885  * for both 32 and 64bit when CONFIG_NUMA_EMU is disabled but here when
 886  * enabled.
 887  *
 888  * NUMA emulation is planned to be made generic and the following and other
 889  * related code should be moved to numa.c.
 890  */
 891 #ifdef CONFIG_NUMA_EMU
 892 # ifndef CONFIG_DEBUG_PER_CPU_MAPS
 893 void __cpuinit numa_add_cpu(int cpu)
 894 {
 895         unsigned long addr;
 896         int physnid, nid;
 897
 898         nid = numa_cpu_node(cpu);
 899         if (nid == NUMA_NO_NODE)
 900                 nid = early_cpu_to_node(cpu);
 901         BUG_ON(nid == NUMA_NO_NODE || !node_online(nid));
 902
 903         /*
 904          * Use the starting address of the emulated node to find which physical
 905          * node it is allocated on.
 906          */
 907         addr = node_start_pfn(nid) << PAGE_SHIFT;
 908         for (physnid = 0; physnid < MAX_NUMNODES; physnid++)
 909                 if (addr >= physnodes[physnid].start &&
 910                     addr < physnodes[physnid].end)
 911                         break;
 912
 913         /*
 914          * Map the cpu to each emulated node that is allocated on the physical
 915          * node of the cpu's apic id.
 916          */
 917         for_each_online_node(nid) {
 918                 addr = node_start_pfn(nid) << PAGE_SHIFT;
 919                 if (addr >= physnodes[physnid].start &&
 920                     addr < physnodes[physnid].end)
 921                         cpumask_set_cpu(cpu, node_to_cpumask_map[nid]);
 922         }
 923 }
 924
 925 void __cpuinit numa_remove_cpu(int cpu)
 926 {
 927         int i;
 928
 929         for_each_online_node(i)
 930                 cpumask_clear_cpu(cpu, node_to_cpumask_map[i]);
 931 }
 932 # else  /* !CONFIG_DEBUG_PER_CPU_MAPS */
 933 static void __cpuinit numa_set_cpumask(int cpu, int enable)
 934 {
 935         int node = early_cpu_to_node(cpu);
 936         struct cpumask *mask;
 937         int i;
 938
 939         if (node == NUMA_NO_NODE) {
 940                 /* early_cpu_to_node() already emits a warning and trace */
 941                 return;
 942         }
 943         for_each_online_node(i) {
 944                 unsigned long addr;
 945
 946                 addr = node_start_pfn(i) << PAGE_SHIFT;
 947                 if (addr < physnodes[node].start ||
 948                                         addr >= physnodes[node].end)
 949                         continue;
 950                 mask = debug_cpumask_set_cpu(cpu, enable);
 951                 if (!mask)
 952                         return;
 953
 954                 if (enable)
 955                         cpumask_set_cpu(cpu, mask);
 956                 else
 957                         cpumask_clear_cpu(cpu, mask);
 958         }
 959 }
 960
 961 void __cpuinit numa_add_cpu(int cpu)
 962 {
 963         numa_set_cpumask(cpu, 1);
 964 }
 965
 966 void __cpuinit numa_remove_cpu(int cpu)
 967 {
 968         numa_set_cpumask(cpu, 0);
 969 }
 970 # endif /* !CONFIG_DEBUG_PER_CPU_MAPS */
 971 #endif  /* CONFIG_NUMA_EMU */