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