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/acpi.h>
  22 #include <asm/amd_nb.h>
  23
  24 #include "numa_internal.h"
  25
  26 struct pglist_data *node_data[MAX_NUMNODES] __read_mostly;
  27 EXPORT_SYMBOL(node_data);
  28
  29 nodemask_t numa_nodes_parsed __initdata;
  30
  31 static struct numa_meminfo numa_meminfo
  32 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
  33 __initdata
  34 #endif
  35 ;
  36
  37 static int numa_distance_cnt;
  38 static u8 *numa_distance;
  39
  40 static int __init numa_add_memblk_to(int nid, u64 start, u64 end,
  41                                      struct numa_meminfo *mi)
  42 {
  43         /* ignore zero length blks */
  44         if (start == end)
  45                 return 0;
  46
  47         /* whine about and ignore invalid blks */
  48         if (start > end || nid < 0 || nid >= MAX_NUMNODES) {
  49                 pr_warning("NUMA: Warning: invalid memblk node %d (%Lx-%Lx)\n",
  50                            nid, start, end);
  51                 return 0;
  52         }
  53
  54         if (mi->nr_blks >= NR_NODE_MEMBLKS) {
  55                 pr_err("NUMA: too many memblk ranges\n");
  56                 return -EINVAL;
  57         }
  58
  59         mi->blk[mi->nr_blks].start = start;
  60         mi->blk[mi->nr_blks].end = end;
  61         mi->blk[mi->nr_blks].nid = nid;
  62         mi->nr_blks++;
  63         return 0;
  64 }
  65
  66 /**
  67  * numa_remove_memblk_from - Remove one numa_memblk from a numa_meminfo
  68  * @idx: Index of memblk to remove
  69  * @mi: numa_meminfo to remove memblk from
  70  *
  71  * Remove @idx'th numa_memblk from @mi by shifting @mi->blk[] and
  72  * decrementing @mi->nr_blks.
  73  */
  74 void __init numa_remove_memblk_from(int idx, struct numa_meminfo *mi)
  75 {
  76         mi->nr_blks--;
  77         memmove(&mi->blk[idx], &mi->blk[idx + 1],
  78                 (mi->nr_blks - idx) * sizeof(mi->blk[0]));
  79 }
  80
  81 /**
  82  * numa_add_memblk - Add one numa_memblk to numa_meminfo
  83  * @nid: NUMA node ID of the new memblk
  84  * @start: Start address of the new memblk
  85  * @end: End address of the new memblk
  86  *
  87  * Add a new memblk to the default numa_meminfo.
  88  *
  89  * RETURNS:
  90  * 0 on success, -errno on failure.
  91  */
  92 int __init numa_add_memblk(int nid, u64 start, u64 end)
  93 {
  94         return numa_add_memblk_to(nid, start, end, &numa_meminfo);
  95 }
  96
  97 /* Initialize bootmem allocator for a node */
  98 static void __init
  99 setup_node_bootmem(int nid, unsigned long start, unsigned long end)
 100 {
 101         const u64 nd_low = (u64)MAX_DMA_PFN << PAGE_SHIFT;
 102         const u64 nd_high = (u64)max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT;
 103         const size_t nd_size = roundup(sizeof(pg_data_t), PAGE_SIZE);
 104         unsigned long nd_pa;
 105         int tnid;
 106
 107         /*
 108          * Don't confuse VM with a node that doesn't have the
 109          * minimum amount of memory:
 110          */
 111         if (end && (end - start) < NODE_MIN_SIZE)
 112                 return;
 113
 114         start = roundup(start, ZONE_ALIGN);
 115
 116         printk(KERN_INFO "Initmem setup node %d %016lx-%016lx\n",
 117                nid, start, end);
 118
 119         /*
 120          * Try to allocate node data on local node and then fall back to
 121          * all nodes.  Never allocate in DMA zone.
 122          */
 123         nd_pa = memblock_x86_find_in_range_node(nid, nd_low, nd_high,
 124                                                 nd_size, SMP_CACHE_BYTES);
 125         if (nd_pa == MEMBLOCK_ERROR)
 126                 nd_pa = memblock_find_in_range(nd_low, nd_high,
 127                                                nd_size, SMP_CACHE_BYTES);
 128         if (nd_pa == MEMBLOCK_ERROR) {
 129                 pr_err("Cannot find %lu bytes in node %d\n", nd_size, nid);
 130                 return;
 131         }
 132         memblock_x86_reserve_range(nd_pa, nd_pa + nd_size, "NODE_DATA");
 133
 134         /* report and initialize */
 135         printk(KERN_INFO "  NODE_DATA [%016lx - %016lx]\n",
 136                nd_pa, nd_pa + nd_size - 1);
 137         tnid = early_pfn_to_nid(nd_pa >> PAGE_SHIFT);
 138         if (tnid != nid)
 139                 printk(KERN_INFO "    NODE_DATA(%d) on node %d\n", nid, tnid);
 140
 141         node_data[nid] = __va(nd_pa);
 142         memset(NODE_DATA(nid), 0, sizeof(pg_data_t));
 143         NODE_DATA(nid)->node_id = nid;
 144         NODE_DATA(nid)->node_start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
 145         NODE_DATA(nid)->node_spanned_pages = (end - start) >> PAGE_SHIFT;
 146
 147         node_set_online(nid);
 148 }
 149
 150 /**
 151  * numa_cleanup_meminfo - Cleanup a numa_meminfo
 152  * @mi: numa_meminfo to clean up
 153  *
 154  * Sanitize @mi by merging and removing unncessary memblks.  Also check for
 155  * conflicts and clear unused memblks.
 156  *
 157  * RETURNS:
 158  * 0 on success, -errno on failure.
 159  */
 160 int __init numa_cleanup_meminfo(struct numa_meminfo *mi)
 161 {
 162         const u64 low = 0;
 163         const u64 high = (u64)max_pfn << PAGE_SHIFT;
 164         int i, j, k;
 165
 166         for (i = 0; i < mi->nr_blks; i++) {
 167                 struct numa_memblk *bi = &mi->blk[i];
 168
 169                 /* make sure all blocks are inside the limits */
 170                 bi->start = max(bi->start, low);
 171                 bi->end = min(bi->end, high);
 172
 173                 /* and there's no empty block */
 174                 if (bi->start >= bi->end) {
 175                         numa_remove_memblk_from(i--, mi);
 176                         continue;
 177                 }
 178
 179                 for (j = i + 1; j < mi->nr_blks; j++) {
 180                         struct numa_memblk *bj = &mi->blk[j];
 181                         unsigned long start, end;
 182
 183                         /*
 184                          * See whether there are overlapping blocks.  Whine
 185                          * about but allow overlaps of the same nid.  They
 186                          * will be merged below.
 187                          */
 188                         if (bi->end > bj->start && bi->start < bj->end) {
 189                                 if (bi->nid != bj->nid) {
 190                                         pr_err("NUMA: node %d (%Lx-%Lx) overlaps with node %d (%Lx-%Lx)\n",
 191                                                bi->nid, bi->start, bi->end,
 192                                                bj->nid, bj->start, bj->end);
 193                                         return -EINVAL;
 194                                 }
 195                                 pr_warning("NUMA: Warning: node %d (%Lx-%Lx) overlaps with itself (%Lx-%Lx)\n",
 196                                            bi->nid, bi->start, bi->end,
 197                                            bj->start, bj->end);
 198                         }
 199
 200                         /*
 201                          * Join together blocks on the same node, holes
 202                          * between which don't overlap with memory on other
 203                          * nodes.
 204                          */
 205                         if (bi->nid != bj->nid)
 206                                 continue;
 207                         start = max(min(bi->start, bj->start), low);
 208                         end = min(max(bi->end, bj->end), high);
 209                         for (k = 0; k < mi->nr_blks; k++) {
 210                                 struct numa_memblk *bk = &mi->blk[k];
 211
 212                                 if (bi->nid == bk->nid)
 213                                         continue;
 214                                 if (start < bk->end && end > bk->start)
 215                                         break;
 216                         }
 217                         if (k < mi->nr_blks)
 218                                 continue;
 219                         printk(KERN_INFO "NUMA: Node %d [%Lx,%Lx) + [%Lx,%Lx) -> [%lx,%lx)\n",
 220                                bi->nid, bi->start, bi->end, bj->start, bj->end,
 221                                start, end);
 222                         bi->start = start;
 223                         bi->end = end;
 224                         numa_remove_memblk_from(j--, mi);
 225                 }
 226         }
 227
 228         for (i = mi->nr_blks; i < ARRAY_SIZE(mi->blk); i++) {
 229                 mi->blk[i].start = mi->blk[i].end = 0;
 230                 mi->blk[i].nid = NUMA_NO_NODE;
 231         }
 232
 233         return 0;
 234 }
 235
 236 /*
 237  * Set nodes, which have memory in @mi, in *@nodemask.
 238  */
 239 static void __init numa_nodemask_from_meminfo(nodemask_t *nodemask,
 240                                               const struct numa_meminfo *mi)
 241 {
 242         int i;
 243
 244         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mi->blk); i++)
 245                 if (mi->blk[i].start != mi->blk[i].end &&
 246                     mi->blk[i].nid != NUMA_NO_NODE)
 247                         node_set(mi->blk[i].nid, *nodemask);
 248 }
 249
 250 /**
 251  * numa_reset_distance - Reset NUMA distance table
 252  *
 253  * The current table is freed.  The next numa_set_distance() call will
 254  * create a new one.
 255  */
 256 void __init numa_reset_distance(void)
 257 {
 258         size_t size = numa_distance_cnt * numa_distance_cnt * sizeof(numa_distance[0]);
 259
 260         /* numa_distance could be 1LU marking allocation failure, test cnt */
 261         if (numa_distance_cnt)
 262                 memblock_x86_free_range(__pa(numa_distance),
 263                                         __pa(numa_distance) + size);
 264         numa_distance_cnt = 0;
 265         numa_distance = NULL;   /* enable table creation */
 266 }
 267
 268 static int __init numa_alloc_distance(void)
 269 {
 270         nodemask_t nodes_parsed;
 271         size_t size;
 272         int i, j, cnt = 0;
 273         u64 phys;
 274
 275         /* size the new table and allocate it */
 276         nodes_parsed = numa_nodes_parsed;
 277         numa_nodemask_from_meminfo(&nodes_parsed, &numa_meminfo);
 278
 279         for_each_node_mask(i, nodes_parsed)
 280                 cnt = i;
 281         cnt++;
 282         size = cnt * cnt * sizeof(numa_distance[0]);
 283
 284         phys = memblock_find_in_range(0, (u64)max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT,
 285                                       size, PAGE_SIZE);
 286         if (phys == MEMBLOCK_ERROR) {
 287                 pr_warning("NUMA: Warning: can't allocate distance table!\n");
 288                 /* don't retry until explicitly reset */
 289                 numa_distance = (void *)1LU;
 290                 return -ENOMEM;
 291         }
 292         memblock_x86_reserve_range(phys, phys + size, "NUMA DIST");
 293
 294         numa_distance = __va(phys);
 295         numa_distance_cnt = cnt;
 296
 297         /* fill with the default distances */
 298         for (i = 0; i < cnt; i++)
 299                 for (j = 0; j < cnt; j++)
 300                         numa_distance[i * cnt + j] = i == j ?
 301                                 LOCAL_DISTANCE : REMOTE_DISTANCE;
 302         printk(KERN_DEBUG "NUMA: Initialized distance table, cnt=%d\n", cnt);
 303
 304         return 0;
 305 }
 306
 307 /**
 308  * numa_set_distance - Set NUMA distance from one NUMA to another
 309  * @from: the 'from' node to set distance
 310  * @to: the 'to'  node to set distance
 311  * @distance: NUMA distance
 312  *
 313  * Set the distance from node @from to @to to @distance.  If distance table
 314  * doesn't exist, one which is large enough to accommodate all the currently
 315  * known nodes will be created.
 316  *
 317  * If such table cannot be allocated, a warning is printed and further
 318  * calls are ignored until the distance table is reset with
 319  * numa_reset_distance().
 320  *
 321  * If @from or @to is higher than the highest known node at the time of
 322  * table creation or @distance doesn't make sense, the call is ignored.
 323  * This is to allow simplification of specific NUMA config implementations.
 324  */
 325 void __init numa_set_distance(int from, int to, int distance)
 326 {
 327         if (!numa_distance && numa_alloc_distance() < 0)
 328                 return;
 329
 330         if (from >= numa_distance_cnt || to >= numa_distance_cnt) {
 331                 printk_once(KERN_DEBUG "NUMA: Debug: distance out of bound, from=%d to=%d distance=%d\n",
 332                             from, to, distance);
 333                 return;
 334         }
 335
 336         if ((u8)distance != distance ||
 337             (from == to && distance != LOCAL_DISTANCE)) {
 338                 pr_warn_once("NUMA: Warning: invalid distance parameter, from=%d to=%d distance=%d\n",
 339                              from, to, distance);
 340                 return;
 341         }
 342
 343         numa_distance[from * numa_distance_cnt + to] = distance;
 344 }
 345
 346 int __node_distance(int from, int to)
 347 {
 348         if (from >= numa_distance_cnt || to >= numa_distance_cnt)
 349                 return from == to ? LOCAL_DISTANCE : REMOTE_DISTANCE;
 350         return numa_distance[from * numa_distance_cnt + to];
 351 }
 352 EXPORT_SYMBOL(__node_distance);
 353
 354 /*
 355  * Sanity check to catch more bad NUMA configurations (they are amazingly
 356  * common).  Make sure the nodes cover all memory.
 357  */
 358 static bool __init numa_meminfo_cover_memory(const struct numa_meminfo *mi)
 359 {
 360         unsigned long numaram, e820ram;
 361         int i;
 362
 363         numaram = 0;
 364         for (i = 0; i < mi->nr_blks; i++) {
 365                 unsigned long s = mi->blk[i].start >> PAGE_SHIFT;
 366                 unsigned long e = mi->blk[i].end >> PAGE_SHIFT;
 367                 numaram += e - s;
 368                 numaram -= __absent_pages_in_range(mi->blk[i].nid, s, e);
 369                 if ((long)numaram < 0)
 370                         numaram = 0;
 371         }
 372
 373         e820ram = max_pfn - (memblock_x86_hole_size(0,
 374                                         max_pfn << PAGE_SHIFT) >> PAGE_SHIFT);
 375         /* We seem to lose 3 pages somewhere. Allow 1M of slack. */
 376         if ((long)(e820ram - numaram) >= (1 << (20 - PAGE_SHIFT))) {
 377                 printk(KERN_ERR "NUMA: nodes only cover %luMB of your %luMB e820 RAM. Not used.\n",
 378                        (numaram << PAGE_SHIFT) >> 20,
 379                        (e820ram << PAGE_SHIFT) >> 20);
 380                 return false;
 381         }
 382         return true;
 383 }
 384
 385 static int __init numa_register_memblks(struct numa_meminfo *mi)
 386 {
 387         int i, nid;
 388
 389         /* Account for nodes with cpus and no memory */
 390         node_possible_map = numa_nodes_parsed;
 391         numa_nodemask_from_meminfo(&node_possible_map, mi);
 392         if (WARN_ON(nodes_empty(node_possible_map)))
 393                 return -EINVAL;
 394
 395         for (i = 0; i < mi->nr_blks; i++)
 396                 memblock_x86_register_active_regions(mi->blk[i].nid,
 397                                         mi->blk[i].start >> PAGE_SHIFT,
 398                                         mi->blk[i].end >> PAGE_SHIFT);
 399
 400         /* for out of order entries */
 401         sort_node_map();
 402         if (!numa_meminfo_cover_memory(mi))
 403                 return -EINVAL;
 404
 405         /* Finally register nodes. */
 406         for_each_node_mask(nid, node_possible_map) {
 407                 u64 start = (u64)max_pfn << PAGE_SHIFT;
 408                 u64 end = 0;
 409
 410                 for (i = 0; i < mi->nr_blks; i++) {
 411                         if (nid != mi->blk[i].nid)
 412                                 continue;
 413                         start = min(mi->blk[i].start, start);
 414                         end = max(mi->blk[i].end, end);
 415                 }
 416
 417                 if (start < end)
 418                         setup_node_bootmem(nid, start, end);
 419         }
 420
 421         return 0;
 422 }
 423
 424 /**
 425  * dummy_numma_init - Fallback dummy NUMA init
 426  *
 427  * Used if there's no underlying NUMA architecture, NUMA initialization
 428  * fails, or NUMA is disabled on the command line.
 429  *
 430  * Must online at least one node and add memory blocks that cover all
 431  * allowed memory.  This function must not fail.
 432  */
 433 static int __init dummy_numa_init(void)
 434 {
 435         printk(KERN_INFO "%s\n",
 436                numa_off ? "NUMA turned off" : "No NUMA configuration found");
 437         printk(KERN_INFO "Faking a node at %016lx-%016lx\n",
 438                0LU, max_pfn << PAGE_SHIFT);
 439
 440         node_set(0, numa_nodes_parsed);
 441         numa_add_memblk(0, 0, (u64)max_pfn << PAGE_SHIFT);
 442
 443         return 0;
 444 }
 445
 446 static int __init numa_init(int (*init_func)(void))
 447 {
 448         int i;
 449         int ret;
 450
 451         for (i = 0; i < MAX_LOCAL_APIC; i++)
 452                 set_apicid_to_node(i, NUMA_NO_NODE);
 453
 454         nodes_clear(numa_nodes_parsed);
 455         nodes_clear(node_possible_map);
 456         nodes_clear(node_online_map);
 457         memset(&numa_meminfo, 0, sizeof(numa_meminfo));
 458         remove_all_active_ranges();
 459         numa_reset_distance();
 460
 461         ret = init_func();
 462         if (ret < 0)
 463                 return ret;
 464         ret = numa_cleanup_meminfo(&numa_meminfo);
 465         if (ret < 0)
 466                 return ret;
 467
 468         numa_emulation(&numa_meminfo, numa_distance_cnt);
 469
 470         ret = numa_register_memblks(&numa_meminfo);
 471         if (ret < 0)
 472                 return ret;
 473
 474         for (i = 0; i < nr_cpu_ids; i++) {
 475                 int nid = early_cpu_to_node(i);
 476
 477                 if (nid == NUMA_NO_NODE)
 478                         continue;
 479                 if (!node_online(nid))
 480                         numa_clear_node(i);
 481         }
 482         numa_init_array();
 483         return 0;
 484 }
 485
 486 void __init initmem_init(void)
 487 {
 488         if (!numa_off) {
 489 #ifdef CONFIG_ACPI_NUMA
 490                 if (!numa_init(x86_acpi_numa_init))
 491                         return;
 492 #endif
 493 #ifdef CONFIG_AMD_NUMA
 494                 if (!numa_init(amd_numa_init))
 495                         return;
 496 #endif
 497         }
 498
 499         numa_init(dummy_numa_init);
 500 }
 501
 502 unsigned long __init numa_free_all_bootmem(void)
 503 {
 504         unsigned long pages = 0;
 505         int i;
 506
 507         for_each_online_node(i)
 508                 pages += free_all_bootmem_node(NODE_DATA(i));
 509
 510         pages += free_all_memory_core_early(MAX_NUMNODES);
 511
 512         return pages;
 513 }
 514
 515 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
 516 int memory_add_physaddr_to_nid(u64 start)
 517 {
 518         struct numa_meminfo *mi = &numa_meminfo;
 519         int nid = mi->blk[0].nid;
 520         int i;
 521
 522         for (i = 0; i < mi->nr_blks; i++)
 523                 if (mi->blk[i].start <= start && mi->blk[i].end > start)
 524                         nid = mi->blk[i].nid;
 525         return nid;
 526 }
 527 EXPORT_SYMBOL_GPL(memory_add_physaddr_to_nid);
 528 #endif