arch/x86_64/mm/numa.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/mmzone.h>
  11 #include <linux/ctype.h>
  12 #include <linux/module.h>
  13 #include <linux/nodemask.h>
  14
  15 #include <asm/e820.h>
  16 #include <asm/proto.h>
  17 #include <asm/dma.h>
  18 #include <asm/numa.h>
  19 #include <asm/acpi.h>
  20
  21 #ifndef Dprintk
  22 #define Dprintk(x...)
  23 #endif
  24
  25 struct pglist_data *node_data[MAX_NUMNODES] __read_mostly;
  26 bootmem_data_t plat_node_bdata[MAX_NUMNODES];
  27
  28 int memnode_shift;
  29 u8  memnodemap[NODEMAPSIZE];
  30
  31 unsigned char cpu_to_node[NR_CPUS] __read_mostly = {
  32         [0 ... NR_CPUS-1] = NUMA_NO_NODE
  33 };
  34 unsigned char apicid_to_node[MAX_LOCAL_APIC] __cpuinitdata = {
  35         [0 ... MAX_LOCAL_APIC-1] = NUMA_NO_NODE
  36 };
  37 cpumask_t node_to_cpumask[MAX_NUMNODES] __read_mostly;
  38
  39 int numa_off __initdata;
  40
  41
  42 /*
  43  * Given a shift value, try to populate memnodemap[]
  44  * Returns :
  45  * 1 if OK
  46  * 0 if memnodmap[] too small (of shift too small)
  47  * -1 if node overlap or lost ram (shift too big)
  48  */
  49 static int __init populate_memnodemap(
  50         const struct node *nodes, int numnodes, int shift)
  51 {
  52         int i;
  53         int res = -1;
  54         unsigned long addr, end;
  55
  56         memset(memnodemap, 0xff, sizeof(memnodemap));
  57         for (i = 0; i < numnodes; i++) {
  58                 addr = nodes[i].start;
  59                 end = nodes[i].end;
  60                 if (addr >= end)
  61                         continue;
  62                 if ((end >> shift) >= NODEMAPSIZE)
  63                         return 0;
  64                 do {
  65                         if (memnodemap[addr >> shift] != 0xff)
  66                                 return -1;
  67                         memnodemap[addr >> shift] = i;
  68                         addr += (1 << shift);
  69                 } while (addr < end);
  70                 res = 1;
  71         }
  72         return res;
  73 }
  74
  75 int __init compute_hash_shift(struct node *nodes, int numnodes)
  76 {
  77         int shift = 20;
  78
  79         while (populate_memnodemap(nodes, numnodes, shift + 1) >= 0)
  80                 shift++;
  81
  82         printk(KERN_DEBUG "Using %d for the hash shift.\n",
  83                 shift);
  84
  85         if (populate_memnodemap(nodes, numnodes, shift) != 1) {
  86                 printk(KERN_INFO
  87         "Your memory is not aligned you need to rebuild your kernel "
  88         "with a bigger NODEMAPSIZE shift=%d\n",
  89                         shift);
  90                 return -1;
  91         }
  92         return shift;
  93 }
  94
  95 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
  96 int early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
  97 {
  98         return phys_to_nid(pfn << PAGE_SHIFT);
  99 }
 100 #endif
 101
 102 /* Initialize bootmem allocator for a node */
 103 void __init setup_node_bootmem(int nodeid, unsigned long start, unsigned long end)
 104 {
 105         unsigned long start_pfn, end_pfn, bootmap_pages, bootmap_size, bootmap_start;
 106         unsigned long nodedata_phys;
 107         const int pgdat_size = round_up(sizeof(pg_data_t), PAGE_SIZE);
 108
 109         start = round_up(start, ZONE_ALIGN);
 110
 111         printk("Bootmem setup node %d %016lx-%016lx\n", nodeid, start, end);
 112
 113         start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
 114         end_pfn = end >> PAGE_SHIFT;
 115
 116         memory_present(nodeid, start_pfn, end_pfn);
 117         nodedata_phys = find_e820_area(start, end, pgdat_size);
 118         if (nodedata_phys == -1L)
 119                 panic("Cannot find memory pgdat in node %d\n", nodeid);
 120
 121         Dprintk("nodedata_phys %lx\n", nodedata_phys);
 122
 123         node_data[nodeid] = phys_to_virt(nodedata_phys);
 124         memset(NODE_DATA(nodeid), 0, sizeof(pg_data_t));
 125         NODE_DATA(nodeid)->bdata = &plat_node_bdata[nodeid];
 126         NODE_DATA(nodeid)->node_start_pfn = start_pfn;
 127         NODE_DATA(nodeid)->node_spanned_pages = end_pfn - start_pfn;
 128
 129         /* Find a place for the bootmem map */
 130         bootmap_pages = bootmem_bootmap_pages(end_pfn - start_pfn);
 131         bootmap_start = round_up(nodedata_phys + pgdat_size, PAGE_SIZE);
 132         bootmap_start = find_e820_area(bootmap_start, end, bootmap_pages<<PAGE_SHIFT);
 133         if (bootmap_start == -1L)
 134                 panic("Not enough continuous space for bootmap on node %d", nodeid);
 135         Dprintk("bootmap start %lu pages %lu\n", bootmap_start, bootmap_pages);
 136
 137         bootmap_size = init_bootmem_node(NODE_DATA(nodeid),
 138                                          bootmap_start >> PAGE_SHIFT,
 139                                          start_pfn, end_pfn);
 140
 141         e820_bootmem_free(NODE_DATA(nodeid), start, end);
 142
 143         reserve_bootmem_node(NODE_DATA(nodeid), nodedata_phys, pgdat_size);
 144         reserve_bootmem_node(NODE_DATA(nodeid), bootmap_start, bootmap_pages<<PAGE_SHIFT);
 145         node_set_online(nodeid);
 146 }
 147
 148 /* Initialize final allocator for a zone */
 149 void __init setup_node_zones(int nodeid)
 150 {
 151         unsigned long start_pfn, end_pfn;
 152         unsigned long zones[MAX_NR_ZONES];
 153         unsigned long holes[MAX_NR_ZONES];
 154
 155         start_pfn = node_start_pfn(nodeid);
 156         end_pfn = node_end_pfn(nodeid);
 157
 158         Dprintk(KERN_INFO "setting up node %d %lx-%lx\n",
 159                 nodeid, start_pfn, end_pfn);
 160
 161         size_zones(zones, holes, start_pfn, end_pfn);
 162         free_area_init_node(nodeid, NODE_DATA(nodeid), zones,
 163                             start_pfn, holes);
 164 }
 165
 166 void __init numa_init_array(void)
 167 {
 168         int rr, i;
 169         /* There are unfortunately some poorly designed mainboards around
 170            that only connect memory to a single CPU. This breaks the 1:1 cpu->node
 171            mapping. To avoid this fill in the mapping for all possible
 172            CPUs, as the number of CPUs is not known yet.
 173            We round robin the existing nodes. */
 174         rr = first_node(node_online_map);
 175         for (i = 0; i < NR_CPUS; i++) {
 176                 if (cpu_to_node[i] != NUMA_NO_NODE)
 177                         continue;
 178                 numa_set_node(i, rr);
 179                 rr = next_node(rr, node_online_map);
 180                 if (rr == MAX_NUMNODES)
 181                         rr = first_node(node_online_map);
 182         }
 183
 184 }
 185
 186 #ifdef CONFIG_NUMA_EMU
 187 int numa_fake __initdata = 0;
 188
 189 /* Numa emulation */
 190 static int numa_emulation(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
 191 {
 192         int i;
 193         struct node nodes[MAX_NUMNODES];
 194         unsigned long sz = ((end_pfn - start_pfn)<<PAGE_SHIFT) / numa_fake;
 195
 196         /* Kludge needed for the hash function */
 197         if (hweight64(sz) > 1) {
 198                 unsigned long x = 1;
 199                 while ((x << 1) < sz)
 200                         x <<= 1;
 201                 if (x < sz/2)
 202                         printk("Numa emulation unbalanced. Complain to maintainer\n");
 203                 sz = x;
 204         }
 205
 206         memset(&nodes,0,sizeof(nodes));
 207         for (i = 0; i < numa_fake; i++) {
 208                 nodes[i].start = (start_pfn<<PAGE_SHIFT) + i*sz;
 209                 if (i == numa_fake-1)
 210                         sz = (end_pfn<<PAGE_SHIFT) - nodes[i].start;
 211                 nodes[i].end = nodes[i].start + sz;
 212                 printk(KERN_INFO "Faking node %d at %016Lx-%016Lx (%LuMB)\n",
 213                        i,
 214                        nodes[i].start, nodes[i].end,
 215                        (nodes[i].end - nodes[i].start) >> 20);
 216                 node_set_online(i);
 217         }
 218         memnode_shift = compute_hash_shift(nodes, numa_fake);
 219         if (memnode_shift < 0) {
 220                 memnode_shift = 0;
 221                 printk(KERN_ERR "No NUMA hash function found. Emulation disabled.\n");
 222                 return -1;
 223         }
 224         for_each_online_node(i)
 225                 setup_node_bootmem(i, nodes[i].start, nodes[i].end);
 226         numa_init_array();
 227         return 0;
 228 }
 229 #endif
 230
 231 void __init numa_initmem_init(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
 232 {
 233         int i;
 234
 235 #ifdef CONFIG_NUMA_EMU
 236         if (numa_fake && !numa_emulation(start_pfn, end_pfn))
 237                 return;
 238 #endif
 239
 240 #ifdef CONFIG_ACPI_NUMA
 241         if (!numa_off && !acpi_scan_nodes(start_pfn << PAGE_SHIFT,
 242                                           end_pfn << PAGE_SHIFT))
 243                 return;
 244 #endif
 245
 246 #ifdef CONFIG_K8_NUMA
 247         if (!numa_off && !k8_scan_nodes(start_pfn<<PAGE_SHIFT, end_pfn<<PAGE_SHIFT))
 248                 return;
 249 #endif
 250         printk(KERN_INFO "%s\n",
 251                numa_off ? "NUMA turned off" : "No NUMA configuration found");
 252
 253         printk(KERN_INFO "Faking a node at %016lx-%016lx\n",
 254                start_pfn << PAGE_SHIFT,
 255                end_pfn << PAGE_SHIFT);
 256                 /* setup dummy node covering all memory */
 257         memnode_shift = 63;
 258         memnodemap[0] = 0;
 259         nodes_clear(node_online_map);
 260         node_set_online(0);
 261         for (i = 0; i < NR_CPUS; i++)
 262                 numa_set_node(i, 0);
 263         node_to_cpumask[0] = cpumask_of_cpu(0);
 264         setup_node_bootmem(0, start_pfn << PAGE_SHIFT, end_pfn << PAGE_SHIFT);
 265 }
 266
 267 __cpuinit void numa_add_cpu(int cpu)
 268 {
 269         set_bit(cpu, &node_to_cpumask[cpu_to_node(cpu)]);
 270 }
 271
 272 void __cpuinit numa_set_node(int cpu, int node)
 273 {
 274         cpu_pda[cpu].nodenumber = node;
 275         cpu_to_node[cpu] = node;
 276 }
 277
 278 unsigned long __init numa_free_all_bootmem(void)
 279 {
 280         int i;
 281         unsigned long pages = 0;
 282         for_each_online_node(i) {
 283                 pages += free_all_bootmem_node(NODE_DATA(i));
 284         }
 285         return pages;
 286 }
 287
 288 void __init paging_init(void)
 289 {
 290         int i;
 291         for_each_online_node(i) {
 292                 setup_node_zones(i);
 293         }
 294 }
 295
 296 /* [numa=off] */
 297 __init int numa_setup(char *opt)
 298 {
 299         if (!strncmp(opt,"off",3))
 300                 numa_off = 1;
 301 #ifdef CONFIG_NUMA_EMU
 302         if(!strncmp(opt, "fake=", 5)) {
 303                 numa_fake = simple_strtoul(opt+5,NULL,0); ;
 304                 if (numa_fake >= MAX_NUMNODES)
 305                         numa_fake = MAX_NUMNODES;
 306         }
 307 #endif
 308 #ifdef CONFIG_ACPI_NUMA
 309         if (!strncmp(opt,"noacpi",6))
 310                 acpi_numa = -1;
 311 #endif
 312         return 1;
 313 }
 314
 315 EXPORT_SYMBOL(cpu_to_node);
 316 EXPORT_SYMBOL(node_to_cpumask);
 317 EXPORT_SYMBOL(memnode_shift);
 318 EXPORT_SYMBOL(memnodemap);
 319 EXPORT_SYMBOL(node_data);