Merge branch 'next' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/djbw/async_tx
[pandora-kernel.git] / 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 struct memnode memnode;
32
33 static unsigned long __initdata nodemap_addr;
34 static unsigned long __initdata nodemap_size;
35
36 static struct numa_meminfo numa_meminfo __initdata;
37
38 static int numa_distance_cnt;
39 static u8 *numa_distance;
40
41 /*
42  * Given a shift value, try to populate memnodemap[]
43  * Returns :
44  * 1 if OK
45  * 0 if memnodmap[] too small (of shift too small)
46  * -1 if node overlap or lost ram (shift too big)
47  */
48 static int __init populate_memnodemap(const struct numa_meminfo *mi, int shift)
49 {
50         unsigned long addr, end;
51         int i, res = -1;
52
53         memset(memnodemap, 0xff, sizeof(s16)*memnodemapsize);
54         for (i = 0; i < mi->nr_blks; i++) {
55                 addr = mi->blk[i].start;
56                 end = mi->blk[i].end;
57                 if (addr >= end)
58                         continue;
59                 if ((end >> shift) >= memnodemapsize)
60                         return 0;
61                 do {
62                         if (memnodemap[addr >> shift] != NUMA_NO_NODE)
63                                 return -1;
64                         memnodemap[addr >> shift] = mi->blk[i].nid;
65                         addr += (1UL << shift);
66                 } while (addr < end);
67                 res = 1;
68         }
69         return res;
70 }
71
72 static int __init allocate_cachealigned_memnodemap(void)
73 {
74         unsigned long addr;
75
76         memnodemap = memnode.embedded_map;
77         if (memnodemapsize <= ARRAY_SIZE(memnode.embedded_map))
78                 return 0;
79
80         addr = 0x8000;
81         nodemap_size = roundup(sizeof(s16) * memnodemapsize, L1_CACHE_BYTES);
82         nodemap_addr = memblock_find_in_range(addr, get_max_mapped(),
83                                       nodemap_size, L1_CACHE_BYTES);
84         if (nodemap_addr == MEMBLOCK_ERROR) {
85                 printk(KERN_ERR
86                        "NUMA: Unable to allocate Memory to Node hash map\n");
87                 nodemap_addr = nodemap_size = 0;
88                 return -1;
89         }
90         memnodemap = phys_to_virt(nodemap_addr);
91         memblock_x86_reserve_range(nodemap_addr, nodemap_addr + nodemap_size, "MEMNODEMAP");
92
93         printk(KERN_DEBUG "NUMA: Allocated memnodemap from %lx - %lx\n",
94                nodemap_addr, nodemap_addr + nodemap_size);
95         return 0;
96 }
97
98 /*
99  * The LSB of all start and end addresses in the node map is the value of the
100  * maximum possible shift.
101  */
102 static int __init extract_lsb_from_nodes(const struct numa_meminfo *mi)
103 {
104         int i, nodes_used = 0;
105         unsigned long start, end;
106         unsigned long bitfield = 0, memtop = 0;
107
108         for (i = 0; i < mi->nr_blks; i++) {
109                 start = mi->blk[i].start;
110                 end = mi->blk[i].end;
111                 if (start >= end)
112                         continue;
113                 bitfield |= start;
114                 nodes_used++;
115                 if (end > memtop)
116                         memtop = end;
117         }
118         if (nodes_used <= 1)
119                 i = 63;
120         else
121                 i = find_first_bit(&bitfield, sizeof(unsigned long)*8);
122         memnodemapsize = (memtop >> i)+1;
123         return i;
124 }
125
126 static int __init compute_hash_shift(const struct numa_meminfo *mi)
127 {
128         int shift;
129
130         shift = extract_lsb_from_nodes(mi);
131         if (allocate_cachealigned_memnodemap())
132                 return -1;
133         printk(KERN_DEBUG "NUMA: Using %d for the hash shift.\n",
134                 shift);
135
136         if (populate_memnodemap(mi, shift) != 1) {
137                 printk(KERN_INFO "Your memory is not aligned you need to "
138                        "rebuild your kernel with a bigger NODEMAPSIZE "
139                        "shift=%d\n", shift);
140                 return -1;
141         }
142         return shift;
143 }
144
145 int __meminit  __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
146 {
147         return phys_to_nid(pfn << PAGE_SHIFT);
148 }
149
150 static void * __init early_node_mem(int nodeid, unsigned long start,
151                                     unsigned long end, unsigned long size,
152                                     unsigned long align)
153 {
154         unsigned long mem;
155
156         /*
157          * put it on high as possible
158          * something will go with NODE_DATA
159          */
160         if (start < (MAX_DMA_PFN<<PAGE_SHIFT))
161                 start = MAX_DMA_PFN<<PAGE_SHIFT;
162         if (start < (MAX_DMA32_PFN<<PAGE_SHIFT) &&
163             end > (MAX_DMA32_PFN<<PAGE_SHIFT))
164                 start = MAX_DMA32_PFN<<PAGE_SHIFT;
165         mem = memblock_x86_find_in_range_node(nodeid, start, end, size, align);
166         if (mem != MEMBLOCK_ERROR)
167                 return __va(mem);
168
169         /* extend the search scope */
170         end = max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT;
171         start = MAX_DMA_PFN << PAGE_SHIFT;
172         mem = memblock_find_in_range(start, end, size, align);
173         if (mem != MEMBLOCK_ERROR)
174                 return __va(mem);
175
176         printk(KERN_ERR "Cannot find %lu bytes in node %d\n",
177                        size, nodeid);
178
179         return NULL;
180 }
181
182 static int __init numa_add_memblk_to(int nid, u64 start, u64 end,
183                                      struct numa_meminfo *mi)
184 {
185         /* ignore zero length blks */
186         if (start == end)
187                 return 0;
188
189         /* whine about and ignore invalid blks */
190         if (start > end || nid < 0 || nid >= MAX_NUMNODES) {
191                 pr_warning("NUMA: Warning: invalid memblk node %d (%Lx-%Lx)\n",
192                            nid, start, end);
193                 return 0;
194         }
195
196         if (mi->nr_blks >= NR_NODE_MEMBLKS) {
197                 pr_err("NUMA: too many memblk ranges\n");
198                 return -EINVAL;
199         }
200
201         mi->blk[mi->nr_blks].start = start;
202         mi->blk[mi->nr_blks].end = end;
203         mi->blk[mi->nr_blks].nid = nid;
204         mi->nr_blks++;
205         return 0;
206 }
207
208 /**
209  * numa_remove_memblk_from - Remove one numa_memblk from a numa_meminfo
210  * @idx: Index of memblk to remove
211  * @mi: numa_meminfo to remove memblk from
212  *
213  * Remove @idx'th numa_memblk from @mi by shifting @mi->blk[] and
214  * decrementing @mi->nr_blks.
215  */
216 void __init numa_remove_memblk_from(int idx, struct numa_meminfo *mi)
217 {
218         mi->nr_blks--;
219         memmove(&mi->blk[idx], &mi->blk[idx + 1],
220                 (mi->nr_blks - idx) * sizeof(mi->blk[0]));
221 }
222
223 /**
224  * numa_add_memblk - Add one numa_memblk to numa_meminfo
225  * @nid: NUMA node ID of the new memblk
226  * @start: Start address of the new memblk
227  * @end: End address of the new memblk
228  *
229  * Add a new memblk to the default numa_meminfo.
230  *
231  * RETURNS:
232  * 0 on success, -errno on failure.
233  */
234 int __init numa_add_memblk(int nid, u64 start, u64 end)
235 {
236         return numa_add_memblk_to(nid, start, end, &numa_meminfo);
237 }
238
239 /* Initialize bootmem allocator for a node */
240 void __init
241 setup_node_bootmem(int nodeid, unsigned long start, unsigned long end)
242 {
243         unsigned long start_pfn, last_pfn, nodedata_phys;
244         const int pgdat_size = roundup(sizeof(pg_data_t), PAGE_SIZE);
245         int nid;
246
247         if (!end)
248                 return;
249
250         /*
251          * Don't confuse VM with a node that doesn't have the
252          * minimum amount of memory:
253          */
254         if (end && (end - start) < NODE_MIN_SIZE)
255                 return;
256
257         start = roundup(start, ZONE_ALIGN);
258
259         printk(KERN_INFO "Initmem setup node %d %016lx-%016lx\n", nodeid,
260                start, end);
261
262         start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
263         last_pfn = end >> PAGE_SHIFT;
264
265         node_data[nodeid] = early_node_mem(nodeid, start, end, pgdat_size,
266                                            SMP_CACHE_BYTES);
267         if (node_data[nodeid] == NULL)
268                 return;
269         nodedata_phys = __pa(node_data[nodeid]);
270         memblock_x86_reserve_range(nodedata_phys, nodedata_phys + pgdat_size, "NODE_DATA");
271         printk(KERN_INFO "  NODE_DATA [%016lx - %016lx]\n", nodedata_phys,
272                 nodedata_phys + pgdat_size - 1);
273         nid = phys_to_nid(nodedata_phys);
274         if (nid != nodeid)
275                 printk(KERN_INFO "    NODE_DATA(%d) on node %d\n", nodeid, nid);
276
277         memset(NODE_DATA(nodeid), 0, sizeof(pg_data_t));
278         NODE_DATA(nodeid)->node_id = nodeid;
279         NODE_DATA(nodeid)->node_start_pfn = start_pfn;
280         NODE_DATA(nodeid)->node_spanned_pages = last_pfn - start_pfn;
281
282         node_set_online(nodeid);
283 }
284
285 /**
286  * numa_cleanup_meminfo - Cleanup a numa_meminfo
287  * @mi: numa_meminfo to clean up
288  *
289  * Sanitize @mi by merging and removing unncessary memblks.  Also check for
290  * conflicts and clear unused memblks.
291  *
292  * RETURNS:
293  * 0 on success, -errno on failure.
294  */
295 int __init numa_cleanup_meminfo(struct numa_meminfo *mi)
296 {
297         const u64 low = 0;
298         const u64 high = (u64)max_pfn << PAGE_SHIFT;
299         int i, j, k;
300
301         for (i = 0; i < mi->nr_blks; i++) {
302                 struct numa_memblk *bi = &mi->blk[i];
303
304                 /* make sure all blocks are inside the limits */
305                 bi->start = max(bi->start, low);
306                 bi->end = min(bi->end, high);
307
308                 /* and there's no empty block */
309                 if (bi->start == bi->end) {
310                         numa_remove_memblk_from(i--, mi);
311                         continue;
312                 }
313
314                 for (j = i + 1; j < mi->nr_blks; j++) {
315                         struct numa_memblk *bj = &mi->blk[j];
316                         unsigned long start, end;
317
318                         /*
319                          * See whether there are overlapping blocks.  Whine
320                          * about but allow overlaps of the same nid.  They
321                          * will be merged below.
322                          */
323                         if (bi->end > bj->start && bi->start < bj->end) {
324                                 if (bi->nid != bj->nid) {
325                                         pr_err("NUMA: node %d (%Lx-%Lx) overlaps with node %d (%Lx-%Lx)\n",
326                                                bi->nid, bi->start, bi->end,
327                                                bj->nid, bj->start, bj->end);
328                                         return -EINVAL;
329                                 }
330                                 pr_warning("NUMA: Warning: node %d (%Lx-%Lx) overlaps with itself (%Lx-%Lx)\n",
331                                            bi->nid, bi->start, bi->end,
332                                            bj->start, bj->end);
333                         }
334
335                         /*
336                          * Join together blocks on the same node, holes
337                          * between which don't overlap with memory on other
338                          * nodes.
339                          */
340                         if (bi->nid != bj->nid)
341                                 continue;
342                         start = max(min(bi->start, bj->start), low);
343                         end = min(max(bi->end, bj->end), high);
344                         for (k = 0; k < mi->nr_blks; k++) {
345                                 struct numa_memblk *bk = &mi->blk[k];
346
347                                 if (bi->nid == bk->nid)
348                                         continue;
349                                 if (start < bk->end && end > bk->start)
350                                         break;
351                         }
352                         if (k < mi->nr_blks)
353                                 continue;
354                         printk(KERN_INFO "NUMA: Node %d [%Lx,%Lx) + [%Lx,%Lx) -> [%lx,%lx)\n",
355                                bi->nid, bi->start, bi->end, bj->start, bj->end,
356                                start, end);
357                         bi->start = start;
358                         bi->end = end;
359                         numa_remove_memblk_from(j--, mi);
360                 }
361         }
362
363         for (i = mi->nr_blks; i < ARRAY_SIZE(mi->blk); i++) {
364                 mi->blk[i].start = mi->blk[i].end = 0;
365                 mi->blk[i].nid = NUMA_NO_NODE;
366         }
367
368         return 0;
369 }
370
371 /*
372  * Set nodes, which have memory in @mi, in *@nodemask.
373  */
374 static void __init numa_nodemask_from_meminfo(nodemask_t *nodemask,
375                                               const struct numa_meminfo *mi)
376 {
377         int i;
378
379         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mi->blk); i++)
380                 if (mi->blk[i].start != mi->blk[i].end &&
381                     mi->blk[i].nid != NUMA_NO_NODE)
382                         node_set(mi->blk[i].nid, *nodemask);
383 }
384
385 /**
386  * numa_reset_distance - Reset NUMA distance table
387  *
388  * The current table is freed.  The next numa_set_distance() call will
389  * create a new one.
390  */
391 void __init numa_reset_distance(void)
392 {
393         size_t size = numa_distance_cnt * numa_distance_cnt * sizeof(numa_distance[0]);
394
395         /* numa_distance could be 1LU marking allocation failure, test cnt */
396         if (numa_distance_cnt)
397                 memblock_x86_free_range(__pa(numa_distance),
398                                         __pa(numa_distance) + size);
399         numa_distance_cnt = 0;
400         numa_distance = NULL;   /* enable table creation */
401 }
402
403 static int __init numa_alloc_distance(void)
404 {
405         nodemask_t nodes_parsed;
406         size_t size;
407         int i, j, cnt = 0;
408         u64 phys;
409
410         /* size the new table and allocate it */
411         nodes_parsed = numa_nodes_parsed;
412         numa_nodemask_from_meminfo(&nodes_parsed, &numa_meminfo);
413
414         for_each_node_mask(i, nodes_parsed)
415                 cnt = i;
416         cnt++;
417         size = cnt * cnt * sizeof(numa_distance[0]);
418
419         phys = memblock_find_in_range(0, (u64)max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT,
420                                       size, PAGE_SIZE);
421         if (phys == MEMBLOCK_ERROR) {
422                 pr_warning("NUMA: Warning: can't allocate distance table!\n");
423                 /* don't retry until explicitly reset */
424                 numa_distance = (void *)1LU;
425                 return -ENOMEM;
426         }
427         memblock_x86_reserve_range(phys, phys + size, "NUMA DIST");
428
429         numa_distance = __va(phys);
430         numa_distance_cnt = cnt;
431
432         /* fill with the default distances */
433         for (i = 0; i < cnt; i++)
434                 for (j = 0; j < cnt; j++)
435                         numa_distance[i * cnt + j] = i == j ?
436                                 LOCAL_DISTANCE : REMOTE_DISTANCE;
437         printk(KERN_DEBUG "NUMA: Initialized distance table, cnt=%d\n", cnt);
438
439         return 0;
440 }
441
442 /**
443  * numa_set_distance - Set NUMA distance from one NUMA to another
444  * @from: the 'from' node to set distance
445  * @to: the 'to'  node to set distance
446  * @distance: NUMA distance
447  *
448  * Set the distance from node @from to @to to @distance.  If distance table
449  * doesn't exist, one which is large enough to accommodate all the currently
450  * known nodes will be created.
451  *
452  * If such table cannot be allocated, a warning is printed and further
453  * calls are ignored until the distance table is reset with
454  * numa_reset_distance().
455  *
456  * If @from or @to is higher than the highest known node at the time of
457  * table creation or @distance doesn't make sense, the call is ignored.
458  * This is to allow simplification of specific NUMA config implementations.
459  */
460 void __init numa_set_distance(int from, int to, int distance)
461 {
462         if (!numa_distance && numa_alloc_distance() < 0)
463                 return;
464
465         if (from >= numa_distance_cnt || to >= numa_distance_cnt) {
466                 printk_once(KERN_DEBUG "NUMA: Debug: distance out of bound, from=%d to=%d distance=%d\n",
467                             from, to, distance);
468                 return;
469         }
470
471         if ((u8)distance != distance ||
472             (from == to && distance != LOCAL_DISTANCE)) {
473                 pr_warn_once("NUMA: Warning: invalid distance parameter, from=%d to=%d distance=%d\n",
474                              from, to, distance);
475                 return;
476         }
477
478         numa_distance[from * numa_distance_cnt + to] = distance;
479 }
480
481 int __node_distance(int from, int to)
482 {
483         if (from >= numa_distance_cnt || to >= numa_distance_cnt)
484                 return from == to ? LOCAL_DISTANCE : REMOTE_DISTANCE;
485         return numa_distance[from * numa_distance_cnt + to];
486 }
487 EXPORT_SYMBOL(__node_distance);
488
489 /*
490  * Sanity check to catch more bad NUMA configurations (they are amazingly
491  * common).  Make sure the nodes cover all memory.
492  */
493 static bool __init numa_meminfo_cover_memory(const struct numa_meminfo *mi)
494 {
495         unsigned long numaram, e820ram;
496         int i;
497
498         numaram = 0;
499         for (i = 0; i < mi->nr_blks; i++) {
500                 unsigned long s = mi->blk[i].start >> PAGE_SHIFT;
501                 unsigned long e = mi->blk[i].end >> PAGE_SHIFT;
502                 numaram += e - s;
503                 numaram -= __absent_pages_in_range(mi->blk[i].nid, s, e);
504                 if ((long)numaram < 0)
505                         numaram = 0;
506         }
507
508         e820ram = max_pfn - (memblock_x86_hole_size(0,
509                                         max_pfn << PAGE_SHIFT) >> PAGE_SHIFT);
510         /* We seem to lose 3 pages somewhere. Allow 1M of slack. */
511         if ((long)(e820ram - numaram) >= (1 << (20 - PAGE_SHIFT))) {
512                 printk(KERN_ERR "NUMA: nodes only cover %luMB of your %luMB e820 RAM. Not used.\n",
513                        (numaram << PAGE_SHIFT) >> 20,
514                        (e820ram << PAGE_SHIFT) >> 20);
515                 return false;
516         }
517         return true;
518 }
519
520 static int __init numa_register_memblks(struct numa_meminfo *mi)
521 {
522         int i, nid;
523
524         /* Account for nodes with cpus and no memory */
525         node_possible_map = numa_nodes_parsed;
526         numa_nodemask_from_meminfo(&node_possible_map, mi);
527         if (WARN_ON(nodes_empty(node_possible_map)))
528                 return -EINVAL;
529
530         memnode_shift = compute_hash_shift(mi);
531         if (memnode_shift < 0) {
532                 printk(KERN_ERR "NUMA: No NUMA node hash function found. Contact maintainer\n");
533                 return -EINVAL;
534         }
535
536         for (i = 0; i < mi->nr_blks; i++)
537                 memblock_x86_register_active_regions(mi->blk[i].nid,
538                                         mi->blk[i].start >> PAGE_SHIFT,
539                                         mi->blk[i].end >> PAGE_SHIFT);
540
541         /* for out of order entries */
542         sort_node_map();
543         if (!numa_meminfo_cover_memory(mi))
544                 return -EINVAL;
545
546         /* Finally register nodes. */
547         for_each_node_mask(nid, node_possible_map) {
548                 u64 start = (u64)max_pfn << PAGE_SHIFT;
549                 u64 end = 0;
550
551                 for (i = 0; i < mi->nr_blks; i++) {
552                         if (nid != mi->blk[i].nid)
553                                 continue;
554                         start = min(mi->blk[i].start, start);
555                         end = max(mi->blk[i].end, end);
556                 }
557
558                 if (start < end)
559                         setup_node_bootmem(nid, start, end);
560         }
561
562         return 0;
563 }
564
565 /**
566  * dummy_numma_init - Fallback dummy NUMA init
567  *
568  * Used if there's no underlying NUMA architecture, NUMA initialization
569  * fails, or NUMA is disabled on the command line.
570  *
571  * Must online at least one node and add memory blocks that cover all
572  * allowed memory.  This function must not fail.
573  */
574 static int __init dummy_numa_init(void)
575 {
576         printk(KERN_INFO "%s\n",
577                numa_off ? "NUMA turned off" : "No NUMA configuration found");
578         printk(KERN_INFO "Faking a node at %016lx-%016lx\n",
579                0LU, max_pfn << PAGE_SHIFT);
580
581         node_set(0, numa_nodes_parsed);
582         numa_add_memblk(0, 0, (u64)max_pfn << PAGE_SHIFT);
583
584         return 0;
585 }
586
587 static int __init numa_init(int (*init_func)(void))
588 {
589         int i;
590         int ret;
591
592         for (i = 0; i < MAX_LOCAL_APIC; i++)
593                 set_apicid_to_node(i, NUMA_NO_NODE);
594
595         nodes_clear(numa_nodes_parsed);
596         nodes_clear(node_possible_map);
597         nodes_clear(node_online_map);
598         memset(&numa_meminfo, 0, sizeof(numa_meminfo));
599         remove_all_active_ranges();
600         numa_reset_distance();
601
602         ret = init_func();
603         if (ret < 0)
604                 return ret;
605         ret = numa_cleanup_meminfo(&numa_meminfo);
606         if (ret < 0)
607                 return ret;
608
609         numa_emulation(&numa_meminfo, numa_distance_cnt);
610
611         ret = numa_register_memblks(&numa_meminfo);
612         if (ret < 0)
613                 return ret;
614
615         for (i = 0; i < nr_cpu_ids; i++) {
616                 int nid = early_cpu_to_node(i);
617
618                 if (nid == NUMA_NO_NODE)
619                         continue;
620                 if (!node_online(nid))
621                         numa_clear_node(i);
622         }
623         numa_init_array();
624         return 0;
625 }
626
627 void __init initmem_init(void)
628 {
629         int ret;
630
631         if (!numa_off) {
632 #ifdef CONFIG_ACPI_NUMA
633                 ret = numa_init(x86_acpi_numa_init);
634                 if (!ret)
635                         return;
636 #endif
637 #ifdef CONFIG_AMD_NUMA
638                 ret = numa_init(amd_numa_init);
639                 if (!ret)
640                         return;
641 #endif
642         }
643
644         numa_init(dummy_numa_init);
645 }
646
647 unsigned long __init numa_free_all_bootmem(void)
648 {
649         unsigned long pages = 0;
650         int i;
651
652         for_each_online_node(i)
653                 pages += free_all_bootmem_node(NODE_DATA(i));
654
655         pages += free_all_memory_core_early(MAX_NUMNODES);
656
657         return pages;
658 }
659
660 int __cpuinit numa_cpu_node(int cpu)
661 {
662         int apicid = early_per_cpu(x86_cpu_to_apicid, cpu);
663
664         if (apicid != BAD_APICID)
665                 return __apicid_to_node[apicid];
666         return NUMA_NO_NODE;
667 }