arch/x86/mm/discontig_32.c

   1 /*
   2  * Written by: Patricia Gaughen <gone@us.ibm.com>, IBM Corporation
   3  * August 2002: added remote node KVA remap - Martin J. Bligh
   4  *
   5  * Copyright (C) 2002, IBM Corp.
   6  *
   7  * All rights reserved.
   8  *
   9  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  10  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
  11  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  12  * (at your option) any later version.
  13  *
  14  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
  15  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  16  * MERCHANTABILITY OR FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE, GOOD TITLE or
  17  * NON INFRINGEMENT.  See the GNU General Public License for more
  18  * details.
  19  *
  20  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  21  * along with this program; if not, write to the Free Software
  22  * Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
  23  */
  24
  25 #include <linux/mm.h>
  26 #include <linux/bootmem.h>
  27 #include <linux/mmzone.h>
  28 #include <linux/highmem.h>
  29 #include <linux/initrd.h>
  30 #include <linux/nodemask.h>
  31 #include <linux/module.h>
  32 #include <linux/kexec.h>
  33 #include <linux/pfn.h>
  34 #include <linux/swap.h>
  35 #include <linux/acpi.h>
  36
  37 #include <asm/e820.h>
  38 #include <asm/setup.h>
  39 #include <asm/mmzone.h>
  40 #include <asm/bios_ebda.h>
  41 #include <asm/proto.h>
  42
  43 struct pglist_data *node_data[MAX_NUMNODES] __read_mostly;
  44 EXPORT_SYMBOL(node_data);
  45 static bootmem_data_t node0_bdata;
  46
  47 /*
  48  * numa interface - we expect the numa architecture specific code to have
  49  *                  populated the following initialisation.
  50  *
  51  * 1) node_online_map  - the map of all nodes configured (online) in the system
  52  * 2) node_start_pfn   - the starting page frame number for a node
  53  * 3) node_end_pfn     - the ending page fram number for a node
  54  */
  55 unsigned long node_start_pfn[MAX_NUMNODES] __read_mostly;
  56 unsigned long node_end_pfn[MAX_NUMNODES] __read_mostly;
  57
  58
  59 #ifdef CONFIG_DISCONTIGMEM
  60 /*
  61  * 4) physnode_map     - the mapping between a pfn and owning node
  62  * physnode_map keeps track of the physical memory layout of a generic
  63  * numa node on a 64Mb break (each element of the array will
  64  * represent 64Mb of memory and will be marked by the node id.  so,
  65  * if the first gig is on node 0, and the second gig is on node 1
  66  * physnode_map will contain:
  67  *
  68  *     physnode_map[0-15] = 0;
  69  *     physnode_map[16-31] = 1;
  70  *     physnode_map[32- ] = -1;
  71  */
  72 s8 physnode_map[MAX_ELEMENTS] __read_mostly = { [0 ... (MAX_ELEMENTS - 1)] = -1};
  73 EXPORT_SYMBOL(physnode_map);
  74
  75 void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end)
  76 {
  77         unsigned long pfn;
  78
  79         printk(KERN_INFO "Node: %d, start_pfn: %lx, end_pfn: %lx\n",
  80                         nid, start, end);
  81         printk(KERN_DEBUG "  Setting physnode_map array to node %d for pfns:\n", nid);
  82         printk(KERN_DEBUG "  ");
  83         for (pfn = start; pfn < end; pfn += PAGES_PER_ELEMENT) {
  84                 physnode_map[pfn / PAGES_PER_ELEMENT] = nid;
  85                 printk(KERN_CONT "%lx ", pfn);
  86         }
  87         printk(KERN_CONT "\n");
  88 }
  89
  90 unsigned long node_memmap_size_bytes(int nid, unsigned long start_pfn,
  91                                               unsigned long end_pfn)
  92 {
  93         unsigned long nr_pages = end_pfn - start_pfn;
  94
  95         if (!nr_pages)
  96                 return 0;
  97
  98         return (nr_pages + 1) * sizeof(struct page);
  99 }
 100 #endif
 101
 102 extern unsigned long find_max_low_pfn(void);
 103 extern unsigned long highend_pfn, highstart_pfn;
 104
 105 #define LARGE_PAGE_BYTES (PTRS_PER_PTE * PAGE_SIZE)
 106
 107 unsigned long node_remap_size[MAX_NUMNODES];
 108 static void *node_remap_start_vaddr[MAX_NUMNODES];
 109 void set_pmd_pfn(unsigned long vaddr, unsigned long pfn, pgprot_t flags);
 110
 111 static unsigned long kva_start_pfn;
 112 static unsigned long kva_pages;
 113 /*
 114  * FLAT - support for basic PC memory model with discontig enabled, essentially
 115  *        a single node with all available processors in it with a flat
 116  *        memory map.
 117  */
 118 int __init get_memcfg_numa_flat(void)
 119 {
 120         printk(KERN_DEBUG "NUMA - single node, flat memory mode\n");
 121
 122         node_start_pfn[0] = 0;
 123         node_end_pfn[0] = max_pfn;
 124         e820_register_active_regions(0, 0, max_pfn);
 125         memory_present(0, 0, max_pfn);
 126         node_remap_size[0] = node_memmap_size_bytes(0, 0, max_pfn);
 127
 128         /* Indicate there is one node available. */
 129         nodes_clear(node_online_map);
 130         node_set_online(0);
 131         return 1;
 132 }
 133
 134 /*
 135  * Find the highest page frame number we have available for the node
 136  */
 137 static void __init propagate_e820_map_node(int nid)
 138 {
 139         if (node_end_pfn[nid] > max_pfn)
 140                 node_end_pfn[nid] = max_pfn;
 141         /*
 142          * if a user has given mem=XXXX, then we need to make sure
 143          * that the node _starts_ before that, too, not just ends
 144          */
 145         if (node_start_pfn[nid] > max_pfn)
 146                 node_start_pfn[nid] = max_pfn;
 147         BUG_ON(node_start_pfn[nid] > node_end_pfn[nid]);
 148 }
 149
 150 /*
 151  * Allocate memory for the pg_data_t for this node via a crude pre-bootmem
 152  * method.  For node zero take this from the bottom of memory, for
 153  * subsequent nodes place them at node_remap_start_vaddr which contains
 154  * node local data in physically node local memory.  See setup_memory()
 155  * for details.
 156  */
 157 static void __init allocate_pgdat(int nid)
 158 {
 159         char buf[16];
 160
 161         if (node_has_online_mem(nid) && node_remap_start_vaddr[nid])
 162                 NODE_DATA(nid) = (pg_data_t *)node_remap_start_vaddr[nid];
 163         else {
 164                 unsigned long pgdat_phys;
 165                 pgdat_phys = find_e820_area(min_low_pfn<<PAGE_SHIFT,
 166                                  max_pfn_mapped<<PAGE_SHIFT,
 167                                  sizeof(pg_data_t),
 168                                  PAGE_SIZE);
 169                 NODE_DATA(nid) = (pg_data_t *)(pfn_to_kaddr(pgdat_phys>>PAGE_SHIFT));
 170                 memset(buf, 0, sizeof(buf));
 171                 sprintf(buf, "NODE_DATA %d",  nid);
 172                 reserve_early(pgdat_phys, pgdat_phys + sizeof(pg_data_t), buf);
 173         }
 174         printk(KERN_DEBUG "allocate_pgdat: node %d NODE_DATA %08lx\n",
 175                 nid, (unsigned long)NODE_DATA(nid));
 176 }
 177
 178 /*
 179  * In the DISCONTIGMEM and SPARSEMEM memory model, a portion of the kernel
 180  * virtual address space (KVA) is reserved and portions of nodes are mapped
 181  * using it. This is to allow node-local memory to be allocated for
 182  * structures that would normally require ZONE_NORMAL. The memory is
 183  * allocated with alloc_remap() and callers should be prepared to allocate
 184  * from the bootmem allocator instead.
 185  */
 186 static unsigned long node_remap_start_pfn[MAX_NUMNODES];
 187 static void *node_remap_end_vaddr[MAX_NUMNODES];
 188 static void *node_remap_alloc_vaddr[MAX_NUMNODES];
 189 static unsigned long node_remap_offset[MAX_NUMNODES];
 190
 191 void *alloc_remap(int nid, unsigned long size)
 192 {
 193         void *allocation = node_remap_alloc_vaddr[nid];
 194
 195         size = ALIGN(size, L1_CACHE_BYTES);
 196
 197         if (!allocation || (allocation + size) >= node_remap_end_vaddr[nid])
 198                 return 0;
 199
 200         node_remap_alloc_vaddr[nid] += size;
 201         memset(allocation, 0, size);
 202
 203         return allocation;
 204 }
 205
 206 static void __init remap_numa_kva(void)
 207 {
 208         void *vaddr;
 209         unsigned long pfn;
 210         int node;
 211
 212         for_each_online_node(node) {
 213                 printk(KERN_DEBUG "remap_numa_kva: node %d\n", node);
 214                 for (pfn=0; pfn < node_remap_size[node]; pfn += PTRS_PER_PTE) {
 215                         vaddr = node_remap_start_vaddr[node]+(pfn<<PAGE_SHIFT);
 216                         printk(KERN_DEBUG "remap_numa_kva: %08lx to pfn %08lx\n",
 217                                 (unsigned long)vaddr,
 218                                 node_remap_start_pfn[node] + pfn);
 219                         set_pmd_pfn((ulong) vaddr,
 220                                 node_remap_start_pfn[node] + pfn,
 221                                 PAGE_KERNEL_LARGE);
 222                 }
 223         }
 224 }
 225
 226 static unsigned long calculate_numa_remap_pages(void)
 227 {
 228         int nid;
 229         unsigned long size, reserve_pages = 0;
 230
 231         for_each_online_node(nid) {
 232                 u64 node_kva_target;
 233                 u64 node_kva_final;
 234
 235                 /*
 236                  * The acpi/srat node info can show hot-add memroy zones
 237                  * where memory could be added but not currently present.
 238                  */
 239                 printk(KERN_DEBUG "node %d pfn: [%lx - %lx]\n",
 240                         nid, node_start_pfn[nid], node_end_pfn[nid]);
 241                 if (node_start_pfn[nid] > max_pfn)
 242                         continue;
 243                 if (!node_end_pfn[nid])
 244                         continue;
 245                 if (node_end_pfn[nid] > max_pfn)
 246                         node_end_pfn[nid] = max_pfn;
 247
 248                 /* ensure the remap includes space for the pgdat. */
 249                 size = node_remap_size[nid] + sizeof(pg_data_t);
 250
 251                 /* convert size to large (pmd size) pages, rounding up */
 252                 size = (size + LARGE_PAGE_BYTES - 1) / LARGE_PAGE_BYTES;
 253                 /* now the roundup is correct, convert to PAGE_SIZE pages */
 254                 size = size * PTRS_PER_PTE;
 255
 256                 node_kva_target = round_down(node_end_pfn[nid] - size,
 257                                                  PTRS_PER_PTE);
 258                 node_kva_target <<= PAGE_SHIFT;
 259                 do {
 260                         node_kva_final = find_e820_area(node_kva_target,
 261                                         ((u64)node_end_pfn[nid])<<PAGE_SHIFT,
 262                                                 ((u64)size)<<PAGE_SHIFT,
 263                                                 LARGE_PAGE_BYTES);
 264                         node_kva_target -= LARGE_PAGE_BYTES;
 265                 } while (node_kva_final == -1ULL &&
 266                          (node_kva_target>>PAGE_SHIFT) > (node_start_pfn[nid]));
 267
 268                 if (node_kva_final == -1ULL)
 269                         panic("Can not get kva ram\n");
 270
 271                 node_remap_size[nid] = size;
 272                 node_remap_offset[nid] = reserve_pages;
 273                 reserve_pages += size;
 274                 printk(KERN_DEBUG "Reserving %ld pages of KVA for lmem_map of"
 275                                   " node %d at %llx\n",
 276                                 size, nid, node_kva_final>>PAGE_SHIFT);
 277
 278                 /*
 279                  *  prevent kva address below max_low_pfn want it on system
 280                  *  with less memory later.
 281                  *  layout will be: KVA address , KVA RAM
 282                  *
 283                  *  we are supposed to only record the one less then max_low_pfn
 284                  *  but we could have some hole in high memory, and it will only
 285                  *  check page_is_ram(pfn) && !page_is_reserved_early(pfn) to decide
 286                  *  to use it as free.
 287                  *  So reserve_early here, hope we don't run out of that array
 288                  */
 289                 reserve_early(node_kva_final,
 290                               node_kva_final+(((u64)size)<<PAGE_SHIFT),
 291                               "KVA RAM");
 292
 293                 node_remap_start_pfn[nid] = node_kva_final>>PAGE_SHIFT;
 294                 remove_active_range(nid, node_remap_start_pfn[nid],
 295                                          node_remap_start_pfn[nid] + size);
 296         }
 297         printk(KERN_INFO "Reserving total of %lx pages for numa KVA remap\n",
 298                         reserve_pages);
 299         return reserve_pages;
 300 }
 301
 302 static void init_remap_allocator(int nid)
 303 {
 304         node_remap_start_vaddr[nid] = pfn_to_kaddr(
 305                         kva_start_pfn + node_remap_offset[nid]);
 306         node_remap_end_vaddr[nid] = node_remap_start_vaddr[nid] +
 307                 (node_remap_size[nid] * PAGE_SIZE);
 308         node_remap_alloc_vaddr[nid] = node_remap_start_vaddr[nid] +
 309                 ALIGN(sizeof(pg_data_t), PAGE_SIZE);
 310
 311         printk(KERN_DEBUG "node %d will remap to vaddr %08lx - %08lx\n", nid,
 312                 (ulong) node_remap_start_vaddr[nid],
 313                 (ulong) node_remap_end_vaddr[nid]);
 314 }
 315
 316 void __init initmem_init(unsigned long start_pfn,
 317                                   unsigned long end_pfn)
 318 {
 319         int nid;
 320         long kva_target_pfn;
 321
 322         /*
 323          * When mapping a NUMA machine we allocate the node_mem_map arrays
 324          * from node local memory.  They are then mapped directly into KVA
 325          * between zone normal and vmalloc space.  Calculate the size of
 326          * this space and use it to adjust the boundary between ZONE_NORMAL
 327          * and ZONE_HIGHMEM.
 328          */
 329
 330         get_memcfg_numa();
 331
 332         kva_pages = round_up(calculate_numa_remap_pages(), PTRS_PER_PTE);
 333
 334         kva_target_pfn = round_down(max_low_pfn - kva_pages, PTRS_PER_PTE);
 335         do {
 336                 kva_start_pfn = find_e820_area(kva_target_pfn<<PAGE_SHIFT,
 337                                         max_low_pfn<<PAGE_SHIFT,
 338                                         kva_pages<<PAGE_SHIFT,
 339                                         PTRS_PER_PTE<<PAGE_SHIFT) >> PAGE_SHIFT;
 340                 kva_target_pfn -= PTRS_PER_PTE;
 341         } while (kva_start_pfn == -1UL && kva_target_pfn > min_low_pfn);
 342
 343         if (kva_start_pfn == -1UL)
 344                 panic("Can not get kva space\n");
 345
 346         printk(KERN_INFO "kva_start_pfn ~ %lx max_low_pfn ~ %lx\n",
 347                 kva_start_pfn, max_low_pfn);
 348         printk(KERN_INFO "max_pfn = %lx\n", max_pfn);
 349
 350         /* avoid clash with initrd */
 351         reserve_early(kva_start_pfn<<PAGE_SHIFT,
 352                       (kva_start_pfn + kva_pages)<<PAGE_SHIFT,
 353                      "KVA PG");
 354 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 355         highstart_pfn = highend_pfn = max_pfn;
 356         if (max_pfn > max_low_pfn)
 357                 highstart_pfn = max_low_pfn;
 358         printk(KERN_NOTICE "%ldMB HIGHMEM available.\n",
 359                pages_to_mb(highend_pfn - highstart_pfn));
 360         num_physpages = highend_pfn;
 361         high_memory = (void *) __va(highstart_pfn * PAGE_SIZE - 1) + 1;
 362 #else
 363         num_physpages = max_low_pfn;
 364         high_memory = (void *) __va(max_low_pfn * PAGE_SIZE - 1) + 1;
 365 #endif
 366         printk(KERN_NOTICE "%ldMB LOWMEM available.\n",
 367                         pages_to_mb(max_low_pfn));
 368         printk(KERN_DEBUG "max_low_pfn = %lx, highstart_pfn = %lx\n",
 369                         max_low_pfn, highstart_pfn);
 370
 371         printk(KERN_DEBUG "Low memory ends at vaddr %08lx\n",
 372                         (ulong) pfn_to_kaddr(max_low_pfn));
 373         for_each_online_node(nid) {
 374                 init_remap_allocator(nid);
 375
 376                 allocate_pgdat(nid);
 377         }
 378         remap_numa_kva();
 379
 380         printk(KERN_DEBUG "High memory starts at vaddr %08lx\n",
 381                         (ulong) pfn_to_kaddr(highstart_pfn));
 382         for_each_online_node(nid)
 383                 propagate_e820_map_node(nid);
 384
 385         for_each_online_node(nid)
 386                 memset(NODE_DATA(nid), 0, sizeof(struct pglist_data));
 387
 388         NODE_DATA(0)->bdata = &node0_bdata;
 389         setup_bootmem_allocator();
 390 }
 391
 392 void __init set_highmem_pages_init(void)
 393 {
 394 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 395         struct zone *zone;
 396         int nid;
 397
 398         for_each_zone(zone) {
 399                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
 400
 401                 if (!is_highmem(zone))
 402                         continue;
 403
 404                 zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
 405                 zone_end_pfn = zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
 406
 407                 nid = zone_to_nid(zone);
 408                 printk(KERN_INFO "Initializing %s for node %d (%08lx:%08lx)\n",
 409                                 zone->name, nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
 410
 411                 add_highpages_with_active_regions(nid, zone_start_pfn,
 412                                  zone_end_pfn);
 413         }
 414         totalram_pages += totalhigh_pages;
 415 #endif
 416 }
 417
 418 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
 419 static int paddr_to_nid(u64 addr)
 420 {
 421         int nid;
 422         unsigned long pfn = PFN_DOWN(addr);
 423
 424         for_each_node(nid)
 425                 if (node_start_pfn[nid] <= pfn &&
 426                     pfn < node_end_pfn[nid])
 427                         return nid;
 428
 429         return -1;
 430 }
 431
 432 /*
 433  * This function is used to ask node id BEFORE memmap and mem_section's
 434  * initialization (pfn_to_nid() can't be used yet).
 435  * If _PXM is not defined on ACPI's DSDT, node id must be found by this.
 436  */
 437 int memory_add_physaddr_to_nid(u64 addr)
 438 {
 439         int nid = paddr_to_nid(addr);
 440         return (nid >= 0) ? nid : 0;
 441 }
 442
 443 EXPORT_SYMBOL_GPL(memory_add_physaddr_to_nid);
 444 #endif
 445