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 /*
  49  * Given a shift value, try to populate memnodemap[]
  50  * Returns :
  51  * 1 if OK
  52  * 0 if memnodmap[] too small (of shift too small)
  53  * -1 if node overlap or lost ram (shift too big)
  54  */
  55 static int __init populate_memnodemap(const struct numa_meminfo *mi, int shift)
  56 {
  57         unsigned long addr, end;
  58         int i, res = -1;
  59
  60         memset(memnodemap, 0xff, sizeof(s16)*memnodemapsize);
  61         for (i = 0; i < mi->nr_blks; i++) {
  62                 addr = mi->blk[i].start;
  63                 end = mi->blk[i].end;
  64                 if (addr >= end)
  65                         continue;
  66                 if ((end >> shift) >= memnodemapsize)
  67                         return 0;
  68                 do {
  69                         if (memnodemap[addr >> shift] != NUMA_NO_NODE)
  70                                 return -1;
  71                         memnodemap[addr >> shift] = mi->blk[i].nid;
  72                         addr += (1UL << shift);
  73                 } while (addr < end);
  74                 res = 1;
  75         }
  76         return res;
  77 }
  78
  79 static int __init allocate_cachealigned_memnodemap(void)
  80 {
  81         unsigned long addr;
  82
  83         memnodemap = memnode.embedded_map;
  84         if (memnodemapsize <= ARRAY_SIZE(memnode.embedded_map))
  85                 return 0;
  86
  87         addr = 0x8000;
  88         nodemap_size = roundup(sizeof(s16) * memnodemapsize, L1_CACHE_BYTES);
  89         nodemap_addr = memblock_find_in_range(addr, get_max_mapped(),
  90                                       nodemap_size, L1_CACHE_BYTES);
  91         if (nodemap_addr == MEMBLOCK_ERROR) {
  92                 printk(KERN_ERR
  93                        "NUMA: Unable to allocate Memory to Node hash map\n");
  94                 nodemap_addr = nodemap_size = 0;
  95                 return -1;
  96         }
  97         memnodemap = phys_to_virt(nodemap_addr);
  98         memblock_x86_reserve_range(nodemap_addr, nodemap_addr + nodemap_size, "MEMNODEMAP");
  99
 100         printk(KERN_DEBUG "NUMA: Allocated memnodemap from %lx - %lx\n",
 101                nodemap_addr, nodemap_addr + nodemap_size);
 102         return 0;
 103 }
 104
 105 /*
 106  * The LSB of all start and end addresses in the node map is the value of the
 107  * maximum possible shift.
 108  */
 109 static int __init extract_lsb_from_nodes(const struct numa_meminfo *mi)
 110 {
 111         int i, nodes_used = 0;
 112         unsigned long start, end;
 113         unsigned long bitfield = 0, memtop = 0;
 114
 115         for (i = 0; i < mi->nr_blks; i++) {
 116                 start = mi->blk[i].start;
 117                 end = mi->blk[i].end;
 118                 if (start >= end)
 119                         continue;
 120                 bitfield |= start;
 121                 nodes_used++;
 122                 if (end > memtop)
 123                         memtop = end;
 124         }
 125         if (nodes_used <= 1)
 126                 i = 63;
 127         else
 128                 i = find_first_bit(&bitfield, sizeof(unsigned long)*8);
 129         memnodemapsize = (memtop >> i)+1;
 130         return i;
 131 }
 132
 133 static int __init compute_hash_shift(const struct numa_meminfo *mi)
 134 {
 135         int shift;
 136
 137         shift = extract_lsb_from_nodes(mi);
 138         if (allocate_cachealigned_memnodemap())
 139                 return -1;
 140         printk(KERN_DEBUG "NUMA: Using %d for the hash shift.\n",
 141                 shift);
 142
 143         if (populate_memnodemap(mi, shift) != 1) {
 144                 printk(KERN_INFO "Your memory is not aligned you need to "
 145                        "rebuild your kernel with a bigger NODEMAPSIZE "
 146                        "shift=%d\n", shift);
 147                 return -1;
 148         }
 149         return shift;
 150 }
 151
 152 int __meminit  __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
 153 {
 154         return phys_to_nid(pfn << PAGE_SHIFT);
 155 }
 156
 157 static void * __init early_node_mem(int nodeid, unsigned long start,
 158                                     unsigned long end, unsigned long size,
 159                                     unsigned long align)
 160 {
 161         unsigned long mem;
 162
 163         /*
 164          * put it on high as possible
 165          * something will go with NODE_DATA
 166          */
 167         if (start < (MAX_DMA_PFN<<PAGE_SHIFT))
 168                 start = MAX_DMA_PFN<<PAGE_SHIFT;
 169         if (start < (MAX_DMA32_PFN<<PAGE_SHIFT) &&
 170             end > (MAX_DMA32_PFN<<PAGE_SHIFT))
 171                 start = MAX_DMA32_PFN<<PAGE_SHIFT;
 172         mem = memblock_x86_find_in_range_node(nodeid, start, end, size, align);
 173         if (mem != MEMBLOCK_ERROR)
 174                 return __va(mem);
 175
 176         /* extend the search scope */
 177         end = max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT;
 178         start = MAX_DMA_PFN << PAGE_SHIFT;
 179         mem = memblock_find_in_range(start, end, size, align);
 180         if (mem != MEMBLOCK_ERROR)
 181                 return __va(mem);
 182
 183         printk(KERN_ERR "Cannot find %lu bytes in node %d\n",
 184                        size, nodeid);
 185
 186         return NULL;
 187 }
 188
 189 int __init numa_add_memblk(int nid, u64 start, u64 end)
 190 {
 191         struct numa_meminfo *mi = &numa_meminfo;
 192
 193         /* ignore zero length blks */
 194         if (start == end)
 195                 return 0;
 196
 197         /* whine about and ignore invalid blks */
 198         if (start > end || nid < 0 || nid >= MAX_NUMNODES) {
 199                 pr_warning("NUMA: Warning: invalid memblk node %d (%Lx-%Lx)\n",
 200                            nid, start, end);
 201                 return 0;
 202         }
 203
 204         if (mi->nr_blks >= NR_NODE_MEMBLKS) {
 205                 pr_err("NUMA: too many memblk ranges\n");
 206                 return -EINVAL;
 207         }
 208
 209         mi->blk[mi->nr_blks].start = start;
 210         mi->blk[mi->nr_blks].end = end;
 211         mi->blk[mi->nr_blks].nid = nid;
 212         mi->nr_blks++;
 213         return 0;
 214 }
 215
 216 static void __init numa_remove_memblk_from(int idx, struct numa_meminfo *mi)
 217 {
 218         mi->nr_blks--;
 219         memmove(&mi->blk[idx], &mi->blk[idx + 1],
 220                 (mi->nr_blks - idx) * sizeof(mi->blk[0]));
 221 }
 222
 223 /* Initialize bootmem allocator for a node */
 224 void __init
 225 setup_node_bootmem(int nodeid, unsigned long start, unsigned long end)
 226 {
 227         unsigned long start_pfn, last_pfn, nodedata_phys;
 228         const int pgdat_size = roundup(sizeof(pg_data_t), PAGE_SIZE);
 229         int nid;
 230
 231         if (!end)
 232                 return;
 233
 234         /*
 235          * Don't confuse VM with a node that doesn't have the
 236          * minimum amount of memory:
 237          */
 238         if (end && (end - start) < NODE_MIN_SIZE)
 239                 return;
 240
 241         start = roundup(start, ZONE_ALIGN);
 242
 243         printk(KERN_INFO "Initmem setup node %d %016lx-%016lx\n", nodeid,
 244                start, end);
 245
 246         start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
 247         last_pfn = end >> PAGE_SHIFT;
 248
 249         node_data[nodeid] = early_node_mem(nodeid, start, end, pgdat_size,
 250                                            SMP_CACHE_BYTES);
 251         if (node_data[nodeid] == NULL)
 252                 return;
 253         nodedata_phys = __pa(node_data[nodeid]);
 254         memblock_x86_reserve_range(nodedata_phys, nodedata_phys + pgdat_size, "NODE_DATA");
 255         printk(KERN_INFO "  NODE_DATA [%016lx - %016lx]\n", nodedata_phys,
 256                 nodedata_phys + pgdat_size - 1);
 257         nid = phys_to_nid(nodedata_phys);
 258         if (nid != nodeid)
 259                 printk(KERN_INFO "    NODE_DATA(%d) on node %d\n", nodeid, nid);
 260
 261         memset(NODE_DATA(nodeid), 0, sizeof(pg_data_t));
 262         NODE_DATA(nodeid)->node_id = nodeid;
 263         NODE_DATA(nodeid)->node_start_pfn = start_pfn;
 264         NODE_DATA(nodeid)->node_spanned_pages = last_pfn - start_pfn;
 265
 266         node_set_online(nodeid);
 267 }
 268
 269 static int __init numa_cleanup_meminfo(struct numa_meminfo *mi)
 270 {
 271         const u64 low = 0;
 272         const u64 high = (u64)max_pfn << PAGE_SHIFT;
 273         int i, j, k;
 274
 275         for (i = 0; i < mi->nr_blks; i++) {
 276                 struct numa_memblk *bi = &mi->blk[i];
 277
 278                 /* make sure all blocks are inside the limits */
 279                 bi->start = max(bi->start, low);
 280                 bi->end = min(bi->end, high);
 281
 282                 /* and there's no empty block */
 283                 if (bi->start == bi->end) {
 284                         numa_remove_memblk_from(i--, mi);
 285                         continue;
 286                 }
 287
 288                 for (j = i + 1; j < mi->nr_blks; j++) {
 289                         struct numa_memblk *bj = &mi->blk[j];
 290                         unsigned long start, end;
 291
 292                         /*
 293                          * See whether there are overlapping blocks.  Whine
 294                          * about but allow overlaps of the same nid.  They
 295                          * will be merged below.
 296                          */
 297                         if (bi->end > bj->start && bi->start < bj->end) {
 298                                 if (bi->nid != bj->nid) {
 299                                         pr_err("NUMA: node %d (%Lx-%Lx) overlaps with node %d (%Lx-%Lx)\n",
 300                                                bi->nid, bi->start, bi->end,
 301                                                bj->nid, bj->start, bj->end);
 302                                         return -EINVAL;
 303                                 }
 304                                 pr_warning("NUMA: Warning: node %d (%Lx-%Lx) overlaps with itself (%Lx-%Lx)\n",
 305                                            bi->nid, bi->start, bi->end,
 306                                            bj->start, bj->end);
 307                         }
 308
 309                         /*
 310                          * Join together blocks on the same node, holes
 311                          * between which don't overlap with memory on other
 312                          * nodes.
 313                          */
 314                         if (bi->nid != bj->nid)
 315                                 continue;
 316                         start = max(min(bi->start, bj->start), low);
 317                         end = min(max(bi->end, bj->end), high);
 318                         for (k = 0; k < mi->nr_blks; k++) {
 319                                 struct numa_memblk *bk = &mi->blk[k];
 320
 321                                 if (bi->nid == bk->nid)
 322                                         continue;
 323                                 if (start < bk->end && end > bk->start)
 324                                         break;
 325                         }
 326                         if (k < mi->nr_blks)
 327                                 continue;
 328                         printk(KERN_INFO "NUMA: Node %d [%Lx,%Lx) + [%Lx,%Lx) -> [%lx,%lx)\n",
 329                                bi->nid, bi->start, bi->end, bj->start, bj->end,
 330                                start, end);
 331                         bi->start = start;
 332                         bi->end = end;
 333                         numa_remove_memblk_from(j--, mi);
 334                 }
 335         }
 336
 337         for (i = mi->nr_blks; i < ARRAY_SIZE(mi->blk); i++) {
 338                 mi->blk[i].start = mi->blk[i].end = 0;
 339                 mi->blk[i].nid = NUMA_NO_NODE;
 340         }
 341
 342         return 0;
 343 }
 344
 345 /*
 346  * Set nodes, which have memory in @mi, in *@nodemask.
 347  */
 348 static void __init numa_nodemask_from_meminfo(nodemask_t *nodemask,
 349                                               const struct numa_meminfo *mi)
 350 {
 351         int i;
 352
 353         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mi->blk); i++)
 354                 if (mi->blk[i].start != mi->blk[i].end &&
 355                     mi->blk[i].nid != NUMA_NO_NODE)
 356                         node_set(mi->blk[i].nid, *nodemask);
 357 }
 358
 359 /*
 360  * Sanity check to catch more bad NUMA configurations (they are amazingly
 361  * common).  Make sure the nodes cover all memory.
 362  */
 363 static bool __init numa_meminfo_cover_memory(const struct numa_meminfo *mi)
 364 {
 365         unsigned long numaram, e820ram;
 366         int i;
 367
 368         numaram = 0;
 369         for (i = 0; i < mi->nr_blks; i++) {
 370                 unsigned long s = mi->blk[i].start >> PAGE_SHIFT;
 371                 unsigned long e = mi->blk[i].end >> PAGE_SHIFT;
 372                 numaram += e - s;
 373                 numaram -= __absent_pages_in_range(mi->blk[i].nid, s, e);
 374                 if ((long)numaram < 0)
 375                         numaram = 0;
 376         }
 377
 378         e820ram = max_pfn - (memblock_x86_hole_size(0,
 379                                         max_pfn << PAGE_SHIFT) >> PAGE_SHIFT);
 380         /* We seem to lose 3 pages somewhere. Allow 1M of slack. */
 381         if ((long)(e820ram - numaram) >= (1 << (20 - PAGE_SHIFT))) {
 382                 printk(KERN_ERR "NUMA: nodes only cover %luMB of your %luMB e820 RAM. Not used.\n",
 383                        (numaram << PAGE_SHIFT) >> 20,
 384                        (e820ram << PAGE_SHIFT) >> 20);
 385                 return false;
 386         }
 387         return true;
 388 }
 389
 390 static int __init numa_register_memblks(struct numa_meminfo *mi)
 391 {
 392         int i, j, nid;
 393
 394         /* Account for nodes with cpus and no memory */
 395         node_possible_map = numa_nodes_parsed;
 396         numa_nodemask_from_meminfo(&node_possible_map, mi);
 397         if (WARN_ON(nodes_empty(node_possible_map)))
 398                 return -EINVAL;
 399
 400         memnode_shift = compute_hash_shift(mi);
 401         if (memnode_shift < 0) {
 402                 printk(KERN_ERR "NUMA: No NUMA node hash function found. Contact maintainer\n");
 403                 return -EINVAL;
 404         }
 405
 406         for (i = 0; i < mi->nr_blks; i++)
 407                 memblock_x86_register_active_regions(mi->blk[i].nid,
 408                                         mi->blk[i].start >> PAGE_SHIFT,
 409                                         mi->blk[i].end >> PAGE_SHIFT);
 410
 411         /* for out of order entries */
 412         sort_node_map();
 413         if (!numa_meminfo_cover_memory(mi))
 414                 return -EINVAL;
 415
 416         init_memory_mapping_high();
 417
 418         /*
 419          * Finally register nodes.  Do it twice in case setup_node_bootmem
 420          * missed one due to missing bootmem.
 421          */
 422         for (i = 0; i < 2; i++) {
 423                 for_each_node_mask(nid, node_possible_map) {
 424                         u64 start = (u64)max_pfn << PAGE_SHIFT;
 425                         u64 end = 0;
 426
 427                         if (node_online(nid))
 428                                 continue;
 429
 430                         for (j = 0; j < mi->nr_blks; j++) {
 431                                 if (nid != mi->blk[j].nid)
 432                                         continue;
 433                                 start = min(mi->blk[j].start, start);
 434                                 end = max(mi->blk[j].end, end);
 435                         }
 436
 437                         if (start < end)
 438                                 setup_node_bootmem(nid, start, end);
 439                 }
 440         }
 441
 442         return 0;
 443 }
 444
 445 #ifdef CONFIG_NUMA_EMU
 446 /* Numa emulation */
 447 static struct bootnode nodes[MAX_NUMNODES] __initdata;
 448 static struct bootnode physnodes[MAX_NUMNODES] __cpuinitdata;
 449 static char *cmdline __initdata;
 450
 451 void __init numa_emu_cmdline(char *str)
 452 {
 453         cmdline = str;
 454 }
 455
 456 int __init find_node_by_addr(unsigned long addr)
 457 {
 458         const struct numa_meminfo *mi = &numa_meminfo;
 459         int i;
 460
 461         for (i = 0; i < mi->nr_blks; i++) {
 462                 /*
 463                  * Find the real node that this emulated node appears on.  For
 464                  * the sake of simplicity, we only use a real node's starting
 465                  * address to determine which emulated node it appears on.
 466                  */
 467                 if (addr >= mi->blk[i].start && addr < mi->blk[i].end)
 468                         return mi->blk[i].nid;
 469         }
 470         return NUMA_NO_NODE;
 471 }
 472
 473 static int __init setup_physnodes(unsigned long start, unsigned long end)
 474 {
 475         const struct numa_meminfo *mi = &numa_meminfo;
 476         int ret = 0;
 477         int i;
 478
 479         memset(physnodes, 0, sizeof(physnodes));
 480
 481         for (i = 0; i < mi->nr_blks; i++) {
 482                 int nid = mi->blk[i].nid;
 483
 484                 if (physnodes[nid].start == physnodes[nid].end) {
 485                         physnodes[nid].start = mi->blk[i].start;
 486                         physnodes[nid].end = mi->blk[i].end;
 487                 } else {
 488                         physnodes[nid].start = min(physnodes[nid].start,
 489                                                    mi->blk[i].start);
 490                         physnodes[nid].end = max(physnodes[nid].end,
 491                                                  mi->blk[i].end);
 492                 }
 493         }
 494
 495         /*
 496          * Basic sanity checking on the physical node map: there may be errors
 497          * if the SRAT or AMD code incorrectly reported the topology or the mem=
 498          * kernel parameter is used.
 499          */
 500         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
 501                 if (physnodes[i].start == physnodes[i].end)
 502                         continue;
 503                 if (physnodes[i].start > end) {
 504                         physnodes[i].end = physnodes[i].start;
 505                         continue;
 506                 }
 507                 if (physnodes[i].end < start) {
 508                         physnodes[i].start = physnodes[i].end;
 509                         continue;
 510                 }
 511                 if (physnodes[i].start < start)
 512                         physnodes[i].start = start;
 513                 if (physnodes[i].end > end)
 514                         physnodes[i].end = end;
 515                 ret++;
 516         }
 517
 518         /*
 519          * If no physical topology was detected, a single node is faked to cover
 520          * the entire address space.
 521          */
 522         if (!ret) {
 523                 physnodes[ret].start = start;
 524                 physnodes[ret].end = end;
 525                 ret = 1;
 526         }
 527         return ret;
 528 }
 529
 530 static void __init fake_physnodes(int acpi, int amd, int nr_nodes)
 531 {
 532         int i;
 533
 534         BUG_ON(acpi && amd);
 535 #ifdef CONFIG_ACPI_NUMA
 536         if (acpi)
 537                 acpi_fake_nodes(nodes, nr_nodes);
 538 #endif
 539 #ifdef CONFIG_AMD_NUMA
 540         if (amd)
 541                 amd_fake_nodes(nodes, nr_nodes);
 542 #endif
 543         if (!acpi && !amd)
 544                 for (i = 0; i < nr_cpu_ids; i++)
 545                         numa_set_node(i, 0);
 546 }
 547
 548 /*
 549  * Setups up nid to range from addr to addr + size.  If the end
 550  * boundary is greater than max_addr, then max_addr is used instead.
 551  * The return value is 0 if there is additional memory left for
 552  * allocation past addr and -1 otherwise.  addr is adjusted to be at
 553  * the end of the node.
 554  */
 555 static int __init setup_node_range(int nid, u64 *addr, u64 size, u64 max_addr)
 556 {
 557         int ret = 0;
 558         nodes[nid].start = *addr;
 559         *addr += size;
 560         if (*addr >= max_addr) {
 561                 *addr = max_addr;
 562                 ret = -1;
 563         }
 564         nodes[nid].end = *addr;
 565         node_set(nid, node_possible_map);
 566         printk(KERN_INFO "Faking node %d at %016Lx-%016Lx (%LuMB)\n", nid,
 567                nodes[nid].start, nodes[nid].end,
 568                (nodes[nid].end - nodes[nid].start) >> 20);
 569         return ret;
 570 }
 571
 572 /*
 573  * Sets up nr_nodes fake nodes interleaved over physical nodes ranging from addr
 574  * to max_addr.  The return value is the number of nodes allocated.
 575  */
 576 static int __init split_nodes_interleave(u64 addr, u64 max_addr, int nr_nodes)
 577 {
 578         nodemask_t physnode_mask = NODE_MASK_NONE;
 579         u64 size;
 580         int big;
 581         int ret = 0;
 582         int i;
 583
 584         if (nr_nodes <= 0)
 585                 return -1;
 586         if (nr_nodes > MAX_NUMNODES) {
 587                 pr_info("numa=fake=%d too large, reducing to %d\n",
 588                         nr_nodes, MAX_NUMNODES);
 589                 nr_nodes = MAX_NUMNODES;
 590         }
 591
 592         size = (max_addr - addr - memblock_x86_hole_size(addr, max_addr)) / nr_nodes;
 593         /*
 594          * Calculate the number of big nodes that can be allocated as a result
 595          * of consolidating the remainder.
 596          */
 597         big = ((size & ~FAKE_NODE_MIN_HASH_MASK) * nr_nodes) /
 598                 FAKE_NODE_MIN_SIZE;
 599
 600         size &= FAKE_NODE_MIN_HASH_MASK;
 601         if (!size) {
 602                 pr_err("Not enough memory for each node.  "
 603                         "NUMA emulation disabled.\n");
 604                 return -1;
 605         }
 606
 607         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++)
 608                 if (physnodes[i].start != physnodes[i].end)
 609                         node_set(i, physnode_mask);
 610
 611         /*
 612          * Continue to fill physical nodes with fake nodes until there is no
 613          * memory left on any of them.
 614          */
 615         while (nodes_weight(physnode_mask)) {
 616                 for_each_node_mask(i, physnode_mask) {
 617                         u64 end = physnodes[i].start + size;
 618                         u64 dma32_end = PFN_PHYS(MAX_DMA32_PFN);
 619
 620                         if (ret < big)
 621                                 end += FAKE_NODE_MIN_SIZE;
 622
 623                         /*
 624                          * Continue to add memory to this fake node if its
 625                          * non-reserved memory is less than the per-node size.
 626                          */
 627                         while (end - physnodes[i].start -
 628                                 memblock_x86_hole_size(physnodes[i].start, end) < size) {
 629                                 end += FAKE_NODE_MIN_SIZE;
 630                                 if (end > physnodes[i].end) {
 631                                         end = physnodes[i].end;
 632                                         break;
 633                                 }
 634                         }
 635
 636                         /*
 637                          * If there won't be at least FAKE_NODE_MIN_SIZE of
 638                          * non-reserved memory in ZONE_DMA32 for the next node,
 639                          * this one must extend to the boundary.
 640                          */
 641                         if (end < dma32_end && dma32_end - end -
 642                             memblock_x86_hole_size(end, dma32_end) < FAKE_NODE_MIN_SIZE)
 643                                 end = dma32_end;
 644
 645                         /*
 646                          * If there won't be enough non-reserved memory for the
 647                          * next node, this one must extend to the end of the
 648                          * physical node.
 649                          */
 650                         if (physnodes[i].end - end -
 651                             memblock_x86_hole_size(end, physnodes[i].end) < size)
 652                                 end = physnodes[i].end;
 653
 654                         /*
 655                          * Avoid allocating more nodes than requested, which can
 656                          * happen as a result of rounding down each node's size
 657                          * to FAKE_NODE_MIN_SIZE.
 658                          */
 659                         if (nodes_weight(physnode_mask) + ret >= nr_nodes)
 660                                 end = physnodes[i].end;
 661
 662                         if (setup_node_range(ret++, &physnodes[i].start,
 663                                                 end - physnodes[i].start,
 664                                                 physnodes[i].end) < 0)
 665                                 node_clear(i, physnode_mask);
 666                 }
 667         }
 668         return ret;
 669 }
 670
 671 /*
 672  * Returns the end address of a node so that there is at least `size' amount of
 673  * non-reserved memory or `max_addr' is reached.
 674  */
 675 static u64 __init find_end_of_node(u64 start, u64 max_addr, u64 size)
 676 {
 677         u64 end = start + size;
 678
 679         while (end - start - memblock_x86_hole_size(start, end) < size) {
 680                 end += FAKE_NODE_MIN_SIZE;
 681                 if (end > max_addr) {
 682                         end = max_addr;
 683                         break;
 684                 }
 685         }
 686         return end;
 687 }
 688
 689 /*
 690  * Sets up fake nodes of `size' interleaved over physical nodes ranging from
 691  * `addr' to `max_addr'.  The return value is the number of nodes allocated.
 692  */
 693 static int __init split_nodes_size_interleave(u64 addr, u64 max_addr, u64 size)
 694 {
 695         nodemask_t physnode_mask = NODE_MASK_NONE;
 696         u64 min_size;
 697         int ret = 0;
 698         int i;
 699
 700         if (!size)
 701                 return -1;
 702         /*
 703          * The limit on emulated nodes is MAX_NUMNODES, so the size per node is
 704          * increased accordingly if the requested size is too small.  This
 705          * creates a uniform distribution of node sizes across the entire
 706          * machine (but not necessarily over physical nodes).
 707          */
 708         min_size = (max_addr - addr - memblock_x86_hole_size(addr, max_addr)) /
 709                                                 MAX_NUMNODES;
 710         min_size = max(min_size, FAKE_NODE_MIN_SIZE);
 711         if ((min_size & FAKE_NODE_MIN_HASH_MASK) < min_size)
 712                 min_size = (min_size + FAKE_NODE_MIN_SIZE) &
 713                                                 FAKE_NODE_MIN_HASH_MASK;
 714         if (size < min_size) {
 715                 pr_err("Fake node size %LuMB too small, increasing to %LuMB\n",
 716                         size >> 20, min_size >> 20);
 717                 size = min_size;
 718         }
 719         size &= FAKE_NODE_MIN_HASH_MASK;
 720
 721         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++)
 722                 if (physnodes[i].start != physnodes[i].end)
 723                         node_set(i, physnode_mask);
 724         /*
 725          * Fill physical nodes with fake nodes of size until there is no memory
 726          * left on any of them.
 727          */
 728         while (nodes_weight(physnode_mask)) {
 729                 for_each_node_mask(i, physnode_mask) {
 730                         u64 dma32_end = MAX_DMA32_PFN << PAGE_SHIFT;
 731                         u64 end;
 732
 733                         end = find_end_of_node(physnodes[i].start,
 734                                                 physnodes[i].end, size);
 735                         /*
 736                          * If there won't be at least FAKE_NODE_MIN_SIZE of
 737                          * non-reserved memory in ZONE_DMA32 for the next node,
 738                          * this one must extend to the boundary.
 739                          */
 740                         if (end < dma32_end && dma32_end - end -
 741                             memblock_x86_hole_size(end, dma32_end) < FAKE_NODE_MIN_SIZE)
 742                                 end = dma32_end;
 743
 744                         /*
 745                          * If there won't be enough non-reserved memory for the
 746                          * next node, this one must extend to the end of the
 747                          * physical node.
 748                          */
 749                         if (physnodes[i].end - end -
 750                             memblock_x86_hole_size(end, physnodes[i].end) < size)
 751                                 end = physnodes[i].end;
 752
 753                         /*
 754                          * Setup the fake node that will be allocated as bootmem
 755                          * later.  If setup_node_range() returns non-zero, there
 756                          * is no more memory available on this physical node.
 757                          */
 758                         if (setup_node_range(ret++, &physnodes[i].start,
 759                                                 end - physnodes[i].start,
 760                                                 physnodes[i].end) < 0)
 761                                 node_clear(i, physnode_mask);
 762                 }
 763         }
 764         return ret;
 765 }
 766
 767 /*
 768  * Sets up the system RAM area from start_pfn to last_pfn according to the
 769  * numa=fake command-line option.
 770  */
 771 static int __init numa_emulation(unsigned long start_pfn,
 772                         unsigned long last_pfn, int acpi, int amd)
 773 {
 774         static struct numa_meminfo ei __initdata;
 775         u64 addr = start_pfn << PAGE_SHIFT;
 776         u64 max_addr = last_pfn << PAGE_SHIFT;
 777         int num_nodes;
 778         int i;
 779
 780         /*
 781          * If the numa=fake command-line contains a 'M' or 'G', it represents
 782          * the fixed node size.  Otherwise, if it is just a single number N,
 783          * split the system RAM into N fake nodes.
 784          */
 785         if (strchr(cmdline, 'M') || strchr(cmdline, 'G')) {
 786                 u64 size;
 787
 788                 size = memparse(cmdline, &cmdline);
 789                 num_nodes = split_nodes_size_interleave(addr, max_addr, size);
 790         } else {
 791                 unsigned long n;
 792
 793                 n = simple_strtoul(cmdline, NULL, 0);
 794                 num_nodes = split_nodes_interleave(addr, max_addr, n);
 795         }
 796
 797         if (num_nodes < 0)
 798                 return num_nodes;
 799
 800         ei.nr_blks = num_nodes;
 801         for (i = 0; i < ei.nr_blks; i++) {
 802                 ei.blk[i].start = nodes[i].start;
 803                 ei.blk[i].end = nodes[i].end;
 804                 ei.blk[i].nid = i;
 805         }
 806
 807         memnode_shift = compute_hash_shift(&ei);
 808         if (memnode_shift < 0) {
 809                 memnode_shift = 0;
 810                 printk(KERN_ERR "No NUMA hash function found.  NUMA emulation "
 811                        "disabled.\n");
 812                 return -1;
 813         }
 814
 815         /*
 816          * We need to vacate all active ranges that may have been registered for
 817          * the e820 memory map.
 818          */
 819         remove_all_active_ranges();
 820         for_each_node_mask(i, node_possible_map)
 821                 memblock_x86_register_active_regions(i, nodes[i].start >> PAGE_SHIFT,
 822                                                 nodes[i].end >> PAGE_SHIFT);
 823         init_memory_mapping_high();
 824         for_each_node_mask(i, node_possible_map)
 825                 setup_node_bootmem(i, nodes[i].start, nodes[i].end);
 826         setup_physnodes(addr, max_addr);
 827         fake_physnodes(acpi, amd, num_nodes);
 828         numa_init_array();
 829         return 0;
 830 }
 831 #endif /* CONFIG_NUMA_EMU */
 832
 833 static int dummy_numa_init(void)
 834 {
 835         printk(KERN_INFO "%s\n",
 836                numa_off ? "NUMA turned off" : "No NUMA configuration found");
 837         printk(KERN_INFO "Faking a node at %016lx-%016lx\n",
 838                0LU, max_pfn << PAGE_SHIFT);
 839
 840         node_set(0, numa_nodes_parsed);
 841         numa_add_memblk(0, 0, (u64)max_pfn << PAGE_SHIFT);
 842
 843         return 0;
 844 }
 845
 846 void __init initmem_init(void)
 847 {
 848         int (*numa_init[])(void) = { [2] = dummy_numa_init };
 849         int i, j;
 850
 851         if (!numa_off) {
 852 #ifdef CONFIG_ACPI_NUMA
 853                 numa_init[0] = x86_acpi_numa_init;
 854 #endif
 855 #ifdef CONFIG_AMD_NUMA
 856                 numa_init[1] = amd_numa_init;
 857 #endif
 858         }
 859
 860         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(numa_init); i++) {
 861                 if (!numa_init[i])
 862                         continue;
 863
 864                 for (j = 0; j < MAX_LOCAL_APIC; j++)
 865                         set_apicid_to_node(j, NUMA_NO_NODE);
 866
 867                 nodes_clear(numa_nodes_parsed);
 868                 nodes_clear(node_possible_map);
 869                 nodes_clear(node_online_map);
 870                 memset(&numa_meminfo, 0, sizeof(numa_meminfo));
 871                 remove_all_active_ranges();
 872
 873                 if (numa_init[i]() < 0)
 874                         continue;
 875
 876                 if (numa_cleanup_meminfo(&numa_meminfo) < 0)
 877                         continue;
 878 #ifdef CONFIG_NUMA_EMU
 879                 setup_physnodes(0, max_pfn << PAGE_SHIFT);
 880                 if (cmdline && !numa_emulation(0, max_pfn, i == 0, i == 1))
 881                         return;
 882                 setup_physnodes(0, max_pfn << PAGE_SHIFT);
 883                 nodes_clear(node_possible_map);
 884                 nodes_clear(node_online_map);
 885 #endif
 886                 if (numa_register_memblks(&numa_meminfo) < 0)
 887                         continue;
 888
 889                 for (j = 0; j < nr_cpu_ids; j++) {
 890                         int nid = early_cpu_to_node(j);
 891
 892                         if (nid == NUMA_NO_NODE)
 893                                 continue;
 894                         if (!node_online(nid))
 895                                 numa_clear_node(j);
 896                 }
 897                 numa_init_array();
 898                 return;
 899         }
 900         BUG();
 901 }
 902
 903 unsigned long __init numa_free_all_bootmem(void)
 904 {
 905         unsigned long pages = 0;
 906         int i;
 907
 908         for_each_online_node(i)
 909                 pages += free_all_bootmem_node(NODE_DATA(i));
 910
 911         pages += free_all_memory_core_early(MAX_NUMNODES);
 912
 913         return pages;
 914 }
 915
 916 int __cpuinit numa_cpu_node(int cpu)
 917 {
 918         int apicid = early_per_cpu(x86_cpu_to_apicid, cpu);
 919
 920         if (apicid != BAD_APICID)
 921                 return __apicid_to_node[apicid];
 922         return NUMA_NO_NODE;
 923 }
 924
 925 /*
 926  * UGLINESS AHEAD: Currently, CONFIG_NUMA_EMU is 64bit only and makes use
 927  * of 64bit specific data structures.  The distinction is artificial and
 928  * should be removed.  numa_{add|remove}_cpu() are implemented in numa.c
 929  * for both 32 and 64bit when CONFIG_NUMA_EMU is disabled but here when
 930  * enabled.
 931  *
 932  * NUMA emulation is planned to be made generic and the following and other
 933  * related code should be moved to numa.c.
 934  */
 935 #ifdef CONFIG_NUMA_EMU
 936 # ifndef CONFIG_DEBUG_PER_CPU_MAPS
 937 void __cpuinit numa_add_cpu(int cpu)
 938 {
 939         unsigned long addr;
 940         int physnid, nid;
 941
 942         nid = numa_cpu_node(cpu);
 943         if (nid == NUMA_NO_NODE)
 944                 nid = early_cpu_to_node(cpu);
 945         BUG_ON(nid == NUMA_NO_NODE || !node_online(nid));
 946
 947         /*
 948          * Use the starting address of the emulated node to find which physical
 949          * node it is allocated on.
 950          */
 951         addr = node_start_pfn(nid) << PAGE_SHIFT;
 952         for (physnid = 0; physnid < MAX_NUMNODES; physnid++)
 953                 if (addr >= physnodes[physnid].start &&
 954                     addr < physnodes[physnid].end)
 955                         break;
 956
 957         /*
 958          * Map the cpu to each emulated node that is allocated on the physical
 959          * node of the cpu's apic id.
 960          */
 961         for_each_online_node(nid) {
 962                 addr = node_start_pfn(nid) << PAGE_SHIFT;
 963                 if (addr >= physnodes[physnid].start &&
 964                     addr < physnodes[physnid].end)
 965                         cpumask_set_cpu(cpu, node_to_cpumask_map[nid]);
 966         }
 967 }
 968
 969 void __cpuinit numa_remove_cpu(int cpu)
 970 {
 971         int i;
 972
 973         for_each_online_node(i)
 974                 cpumask_clear_cpu(cpu, node_to_cpumask_map[i]);
 975 }
 976 # else  /* !CONFIG_DEBUG_PER_CPU_MAPS */
 977 static void __cpuinit numa_set_cpumask(int cpu, int enable)
 978 {
 979         int node = early_cpu_to_node(cpu);
 980         struct cpumask *mask;
 981         int i;
 982
 983         if (node == NUMA_NO_NODE) {
 984                 /* early_cpu_to_node() already emits a warning and trace */
 985                 return;
 986         }
 987         for_each_online_node(i) {
 988                 unsigned long addr;
 989
 990                 addr = node_start_pfn(i) << PAGE_SHIFT;
 991                 if (addr < physnodes[node].start ||
 992                                         addr >= physnodes[node].end)
 993                         continue;
 994                 mask = debug_cpumask_set_cpu(cpu, enable);
 995                 if (!mask)
 996                         return;
 997
 998                 if (enable)
 999                         cpumask_set_cpu(cpu, mask);
1000                 else
1001                         cpumask_clear_cpu(cpu, mask);
1002         }
1003 }
1004
1005 void __cpuinit numa_add_cpu(int cpu)
1006 {
1007         numa_set_cpumask(cpu, 1);
1008 }
1009
1010 void __cpuinit numa_remove_cpu(int cpu)
1011 {
1012         numa_set_cpumask(cpu, 0);
1013 }
1014 # endif /* !CONFIG_DEBUG_PER_CPU_MAPS */
1015 #endif  /* CONFIG_NUMA_EMU */