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