]> err.no Git - linux-2.6/blob - arch/x86/mm/numa_64.c
x86: fixup NR-CPUS patch for numa
[linux-2.6] / 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/mmzone.h>
11 #include <linux/ctype.h>
12 #include <linux/module.h>
13 #include <linux/nodemask.h>
14 #include <linux/sched.h>
15
16 #include <asm/e820.h>
17 #include <asm/proto.h>
18 #include <asm/dma.h>
19 #include <asm/numa.h>
20 #include <asm/acpi.h>
21 #include <asm/k8.h>
22
23 #ifndef Dprintk
24 #define Dprintk(x...)
25 #endif
26
27 struct pglist_data *node_data[MAX_NUMNODES] __read_mostly;
28 EXPORT_SYMBOL(node_data);
29
30 bootmem_data_t plat_node_bdata[MAX_NUMNODES];
31
32 struct memnode memnode;
33
34 u16 x86_cpu_to_node_map_init[NR_CPUS] = {
35         [0 ... NR_CPUS-1] = NUMA_NO_NODE
36 };
37 void *x86_cpu_to_node_map_early_ptr;
38 DEFINE_PER_CPU(u16, x86_cpu_to_node_map) = NUMA_NO_NODE;
39 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(x86_cpu_to_node_map);
40
41 u16 apicid_to_node[MAX_LOCAL_APIC] __cpuinitdata = {
42         [0 ... MAX_LOCAL_APIC-1] = NUMA_NO_NODE
43 };
44
45 cpumask_t node_to_cpumask_map[MAX_NUMNODES] __read_mostly;
46 EXPORT_SYMBOL(node_to_cpumask_map);
47
48 int numa_off __initdata;
49 unsigned long __initdata nodemap_addr;
50 unsigned long __initdata nodemap_size;
51
52 /*
53  * Given a shift value, try to populate memnodemap[]
54  * Returns :
55  * 1 if OK
56  * 0 if memnodmap[] too small (of shift too small)
57  * -1 if node overlap or lost ram (shift too big)
58  */
59 static int __init populate_memnodemap(const struct bootnode *nodes,
60                                       int numnodes, int shift)
61 {
62         unsigned long addr, end;
63         int i, res = -1;
64
65         memset(memnodemap, 0xff, memnodemapsize);
66         for (i = 0; i < numnodes; i++) {
67                 addr = nodes[i].start;
68                 end = nodes[i].end;
69                 if (addr >= end)
70                         continue;
71                 if ((end >> shift) >= memnodemapsize)
72                         return 0;
73                 do {
74                         if (memnodemap[addr >> shift] != 0xff)
75                                 return -1;
76                         memnodemap[addr >> shift] = i;
77                         addr += (1UL << shift);
78                 } while (addr < end);
79                 res = 1;
80         }
81         return res;
82 }
83
84 static int __init allocate_cachealigned_memnodemap(void)
85 {
86         unsigned long pad, pad_addr;
87
88         memnodemap = memnode.embedded_map;
89         if (memnodemapsize <= ARRAY_SIZE(memnode.embedded_map))
90                 return 0;
91
92         pad = L1_CACHE_BYTES - 1;
93         pad_addr = 0x8000;
94         nodemap_size = pad + memnodemapsize;
95         nodemap_addr = find_e820_area(pad_addr, end_pfn<<PAGE_SHIFT,
96                                       nodemap_size);
97         if (nodemap_addr == -1UL) {
98                 printk(KERN_ERR
99                        "NUMA: Unable to allocate Memory to Node hash map\n");
100                 nodemap_addr = nodemap_size = 0;
101                 return -1;
102         }
103         pad_addr = (nodemap_addr + pad) & ~pad;
104         memnodemap = phys_to_virt(pad_addr);
105
106         printk(KERN_DEBUG "NUMA: Allocated memnodemap from %lx - %lx\n",
107                nodemap_addr, nodemap_addr + nodemap_size);
108         return 0;
109 }
110
111 /*
112  * The LSB of all start and end addresses in the node map is the value of the
113  * maximum possible shift.
114  */
115 static int __init extract_lsb_from_nodes(const struct bootnode *nodes,
116                                          int numnodes)
117 {
118         int i, nodes_used = 0;
119         unsigned long start, end;
120         unsigned long bitfield = 0, memtop = 0;
121
122         for (i = 0; i < numnodes; i++) {
123                 start = nodes[i].start;
124                 end = nodes[i].end;
125                 if (start >= end)
126                         continue;
127                 bitfield |= start;
128                 nodes_used++;
129                 if (end > memtop)
130                         memtop = end;
131         }
132         if (nodes_used <= 1)
133                 i = 63;
134         else
135                 i = find_first_bit(&bitfield, sizeof(unsigned long)*8);
136         memnodemapsize = (memtop >> i)+1;
137         return i;
138 }
139
140 int __init compute_hash_shift(struct bootnode *nodes, int numnodes)
141 {
142         int shift;
143
144         shift = extract_lsb_from_nodes(nodes, numnodes);
145         if (allocate_cachealigned_memnodemap())
146                 return -1;
147         printk(KERN_DEBUG "NUMA: Using %d for the hash shift.\n",
148                 shift);
149
150         if (populate_memnodemap(nodes, numnodes, shift) != 1) {
151                 printk(KERN_INFO "Your memory is not aligned you need to "
152                        "rebuild your kernel with a bigger NODEMAPSIZE "
153                        "shift=%d\n", shift);
154                 return -1;
155         }
156         return shift;
157 }
158
159 int early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
160 {
161         return phys_to_nid(pfn << PAGE_SHIFT);
162 }
163
164 static void * __init early_node_mem(int nodeid, unsigned long start,
165                                     unsigned long end, unsigned long size)
166 {
167         unsigned long mem = find_e820_area(start, end, size);
168         void *ptr;
169
170         if (mem != -1L)
171                 return __va(mem);
172         ptr = __alloc_bootmem_nopanic(size,
173                                 SMP_CACHE_BYTES, __pa(MAX_DMA_ADDRESS));
174         if (ptr == NULL) {
175                 printk(KERN_ERR "Cannot find %lu bytes in node %d\n",
176                        size, nodeid);
177                 return NULL;
178         }
179         return ptr;
180 }
181
182 /* Initialize bootmem allocator for a node */
183 void __init setup_node_bootmem(int nodeid, unsigned long start,
184                                unsigned long end)
185 {
186         unsigned long start_pfn, end_pfn, bootmap_pages, bootmap_size;
187         unsigned long bootmap_start, nodedata_phys;
188         void *bootmap;
189         const int pgdat_size = round_up(sizeof(pg_data_t), PAGE_SIZE);
190
191         start = round_up(start, ZONE_ALIGN);
192
193         printk(KERN_INFO "Bootmem setup node %d %016lx-%016lx\n", nodeid,
194                start, end);
195
196         start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
197         end_pfn = end >> PAGE_SHIFT;
198
199         node_data[nodeid] = early_node_mem(nodeid, start, end, pgdat_size);
200         if (node_data[nodeid] == NULL)
201                 return;
202         nodedata_phys = __pa(node_data[nodeid]);
203
204         memset(NODE_DATA(nodeid), 0, sizeof(pg_data_t));
205         NODE_DATA(nodeid)->bdata = &plat_node_bdata[nodeid];
206         NODE_DATA(nodeid)->node_start_pfn = start_pfn;
207         NODE_DATA(nodeid)->node_spanned_pages = end_pfn - start_pfn;
208
209         /* Find a place for the bootmem map */
210         bootmap_pages = bootmem_bootmap_pages(end_pfn - start_pfn);
211         bootmap_start = round_up(nodedata_phys + pgdat_size, PAGE_SIZE);
212         bootmap = early_node_mem(nodeid, bootmap_start, end,
213                                         bootmap_pages<<PAGE_SHIFT);
214         if (bootmap == NULL)  {
215                 if (nodedata_phys < start || nodedata_phys >= end)
216                         free_bootmem((unsigned long)node_data[nodeid],
217                                      pgdat_size);
218                 node_data[nodeid] = NULL;
219                 return;
220         }
221         bootmap_start = __pa(bootmap);
222         Dprintk("bootmap start %lu pages %lu\n", bootmap_start, bootmap_pages);
223
224         bootmap_size = init_bootmem_node(NODE_DATA(nodeid),
225                                          bootmap_start >> PAGE_SHIFT,
226                                          start_pfn, end_pfn);
227
228         free_bootmem_with_active_regions(nodeid, end);
229
230         reserve_bootmem_node(NODE_DATA(nodeid), nodedata_phys, pgdat_size);
231         reserve_bootmem_node(NODE_DATA(nodeid), bootmap_start,
232                              bootmap_pages<<PAGE_SHIFT);
233 #ifdef CONFIG_ACPI_NUMA
234         srat_reserve_add_area(nodeid);
235 #endif
236         node_set_online(nodeid);
237 }
238
239 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
240 /* Initialize final allocator for a zone */
241 static void __init flat_setup_node_zones(int nodeid)
242 {
243         unsigned long start_pfn, end_pfn, memmapsize, limit;
244
245         start_pfn = node_start_pfn(nodeid);
246         end_pfn = node_end_pfn(nodeid);
247
248         Dprintk(KERN_INFO "Setting up memmap for node %d %lx-%lx\n",
249                 nodeid, start_pfn, end_pfn);
250
251         /*
252          * Try to allocate mem_map at end to not fill up precious <4GB
253          * memory.
254          */
255         memmapsize = sizeof(struct page) * (end_pfn-start_pfn);
256         limit = end_pfn << PAGE_SHIFT;
257
258         NODE_DATA(nodeid)->node_mem_map =
259                 __alloc_bootmem_core(NODE_DATA(nodeid)->bdata,
260                                      memmapsize, SMP_CACHE_BYTES,
261                                      round_down(limit - memmapsize, PAGE_SIZE),
262                                      limit);
263 }
264 #else
265 #define flat_setup_node_zones(i) do {} while (0)
266 #endif
267
268 /*
269  * There are unfortunately some poorly designed mainboards around that
270  * only connect memory to a single CPU. This breaks the 1:1 cpu->node
271  * mapping. To avoid this fill in the mapping for all possible CPUs,
272  * as the number of CPUs is not known yet. We round robin the existing
273  * nodes.
274  */
275 void __init numa_init_array(void)
276 {
277         int rr, i;
278
279         rr = first_node(node_online_map);
280         for (i = 0; i < NR_CPUS; i++) {
281                 if (cpu_to_node(i) != NUMA_NO_NODE)
282                         continue;
283                 numa_set_node(i, rr);
284                 rr = next_node(rr, node_online_map);
285                 if (rr == MAX_NUMNODES)
286                         rr = first_node(node_online_map);
287         }
288 }
289
290 #ifdef CONFIG_NUMA_EMU
291 /* Numa emulation */
292 char *cmdline __initdata;
293
294 /*
295  * Setups up nid to range from addr to addr + size.  If the end
296  * boundary is greater than max_addr, then max_addr is used instead.
297  * The return value is 0 if there is additional memory left for
298  * allocation past addr and -1 otherwise.  addr is adjusted to be at
299  * the end of the node.
300  */
301 static int __init setup_node_range(int nid, struct bootnode *nodes, u64 *addr,
302                                    u64 size, u64 max_addr)
303 {
304         int ret = 0;
305
306         nodes[nid].start = *addr;
307         *addr += size;
308         if (*addr >= max_addr) {
309                 *addr = max_addr;
310                 ret = -1;
311         }
312         nodes[nid].end = *addr;
313         node_set(nid, node_possible_map);
314         printk(KERN_INFO "Faking node %d at %016Lx-%016Lx (%LuMB)\n", nid,
315                nodes[nid].start, nodes[nid].end,
316                (nodes[nid].end - nodes[nid].start) >> 20);
317         return ret;
318 }
319
320 /*
321  * Splits num_nodes nodes up equally starting at node_start.  The return value
322  * is the number of nodes split up and addr is adjusted to be at the end of the
323  * last node allocated.
324  */
325 static int __init split_nodes_equally(struct bootnode *nodes, u64 *addr,
326                                       u64 max_addr, int node_start,
327                                       int num_nodes)
328 {
329         unsigned int big;
330         u64 size;
331         int i;
332
333         if (num_nodes <= 0)
334                 return -1;
335         if (num_nodes > MAX_NUMNODES)
336                 num_nodes = MAX_NUMNODES;
337         size = (max_addr - *addr - e820_hole_size(*addr, max_addr)) /
338                num_nodes;
339         /*
340          * Calculate the number of big nodes that can be allocated as a result
341          * of consolidating the leftovers.
342          */
343         big = ((size & ~FAKE_NODE_MIN_HASH_MASK) * num_nodes) /
344               FAKE_NODE_MIN_SIZE;
345
346         /* Round down to nearest FAKE_NODE_MIN_SIZE. */
347         size &= FAKE_NODE_MIN_HASH_MASK;
348         if (!size) {
349                 printk(KERN_ERR "Not enough memory for each node.  "
350                        "NUMA emulation disabled.\n");
351                 return -1;
352         }
353
354         for (i = node_start; i < num_nodes + node_start; i++) {
355                 u64 end = *addr + size;
356
357                 if (i < big)
358                         end += FAKE_NODE_MIN_SIZE;
359                 /*
360                  * The final node can have the remaining system RAM.  Other
361                  * nodes receive roughly the same amount of available pages.
362                  */
363                 if (i == num_nodes + node_start - 1)
364                         end = max_addr;
365                 else
366                         while (end - *addr - e820_hole_size(*addr, end) <
367                                size) {
368                                 end += FAKE_NODE_MIN_SIZE;
369                                 if (end > max_addr) {
370                                         end = max_addr;
371                                         break;
372                                 }
373                         }
374                 if (setup_node_range(i, nodes, addr, end - *addr, max_addr) < 0)
375                         break;
376         }
377         return i - node_start + 1;
378 }
379
380 /*
381  * Splits the remaining system RAM into chunks of size.  The remaining memory is
382  * always assigned to a final node and can be asymmetric.  Returns the number of
383  * nodes split.
384  */
385 static int __init split_nodes_by_size(struct bootnode *nodes, u64 *addr,
386                                       u64 max_addr, int node_start, u64 size)
387 {
388         int i = node_start;
389         size = (size << 20) & FAKE_NODE_MIN_HASH_MASK;
390         while (!setup_node_range(i++, nodes, addr, size, max_addr))
391                 ;
392         return i - node_start;
393 }
394
395 /*
396  * Sets up the system RAM area from start_pfn to end_pfn according to the
397  * numa=fake command-line option.
398  */
399 static int __init numa_emulation(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
400 {
401         struct bootnode nodes[MAX_NUMNODES];
402         u64 size, addr = start_pfn << PAGE_SHIFT;
403         u64 max_addr = end_pfn << PAGE_SHIFT;
404         int num_nodes = 0, num = 0, coeff_flag, coeff = -1, i;
405
406         memset(&nodes, 0, sizeof(nodes));
407         /*
408          * If the numa=fake command-line is just a single number N, split the
409          * system RAM into N fake nodes.
410          */
411         if (!strchr(cmdline, '*') && !strchr(cmdline, ',')) {
412                 long n = simple_strtol(cmdline, NULL, 0);
413
414                 num_nodes = split_nodes_equally(nodes, &addr, max_addr, 0, n);
415                 if (num_nodes < 0)
416                         return num_nodes;
417                 goto out;
418         }
419
420         /* Parse the command line. */
421         for (coeff_flag = 0; ; cmdline++) {
422                 if (*cmdline && isdigit(*cmdline)) {
423                         num = num * 10 + *cmdline - '0';
424                         continue;
425                 }
426                 if (*cmdline == '*') {
427                         if (num > 0)
428                                 coeff = num;
429                         coeff_flag = 1;
430                 }
431                 if (!*cmdline || *cmdline == ',') {
432                         if (!coeff_flag)
433                                 coeff = 1;
434                         /*
435                          * Round down to the nearest FAKE_NODE_MIN_SIZE.
436                          * Command-line coefficients are in megabytes.
437                          */
438                         size = ((u64)num << 20) & FAKE_NODE_MIN_HASH_MASK;
439                         if (size)
440                                 for (i = 0; i < coeff; i++, num_nodes++)
441                                         if (setup_node_range(num_nodes, nodes,
442                                                 &addr, size, max_addr) < 0)
443                                                 goto done;
444                         if (!*cmdline)
445                                 break;
446                         coeff_flag = 0;
447                         coeff = -1;
448                 }
449                 num = 0;
450         }
451 done:
452         if (!num_nodes)
453                 return -1;
454         /* Fill remainder of system RAM, if appropriate. */
455         if (addr < max_addr) {
456                 if (coeff_flag && coeff < 0) {
457                         /* Split remaining nodes into num-sized chunks */
458                         num_nodes += split_nodes_by_size(nodes, &addr, max_addr,
459                                                          num_nodes, num);
460                         goto out;
461                 }
462                 switch (*(cmdline - 1)) {
463                 case '*':
464                         /* Split remaining nodes into coeff chunks */
465                         if (coeff <= 0)
466                                 break;
467                         num_nodes += split_nodes_equally(nodes, &addr, max_addr,
468                                                          num_nodes, coeff);
469                         break;
470                 case ',':
471                         /* Do not allocate remaining system RAM */
472                         break;
473                 default:
474                         /* Give one final node */
475                         setup_node_range(num_nodes, nodes, &addr,
476                                          max_addr - addr, max_addr);
477                         num_nodes++;
478                 }
479         }
480 out:
481         memnode_shift = compute_hash_shift(nodes, num_nodes);
482         if (memnode_shift < 0) {
483                 memnode_shift = 0;
484                 printk(KERN_ERR "No NUMA hash function found.  NUMA emulation "
485                        "disabled.\n");
486                 return -1;
487         }
488
489         /*
490          * We need to vacate all active ranges that may have been registered by
491          * SRAT and set acpi_numa to -1 so that srat_disabled() always returns
492          * true.  NUMA emulation has succeeded so we will not scan ACPI nodes.
493          */
494         remove_all_active_ranges();
495 #ifdef CONFIG_ACPI_NUMA
496         acpi_numa = -1;
497 #endif
498         for_each_node_mask(i, node_possible_map) {
499                 e820_register_active_regions(i, nodes[i].start >> PAGE_SHIFT,
500                                                 nodes[i].end >> PAGE_SHIFT);
501                 setup_node_bootmem(i, nodes[i].start, nodes[i].end);
502         }
503         acpi_fake_nodes(nodes, num_nodes);
504         numa_init_array();
505         return 0;
506 }
507 #endif /* CONFIG_NUMA_EMU */
508
509 void __init numa_initmem_init(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
510 {
511         int i;
512
513         nodes_clear(node_possible_map);
514
515 #ifdef CONFIG_NUMA_EMU
516         if (cmdline && !numa_emulation(start_pfn, end_pfn))
517                 return;
518         nodes_clear(node_possible_map);
519 #endif
520
521 #ifdef CONFIG_ACPI_NUMA
522         if (!numa_off && !acpi_scan_nodes(start_pfn << PAGE_SHIFT,
523                                           end_pfn << PAGE_SHIFT))
524                 return;
525         nodes_clear(node_possible_map);
526 #endif
527
528 #ifdef CONFIG_K8_NUMA
529         if (!numa_off && !k8_scan_nodes(start_pfn<<PAGE_SHIFT,
530                                         end_pfn<<PAGE_SHIFT))
531                 return;
532         nodes_clear(node_possible_map);
533 #endif
534         printk(KERN_INFO "%s\n",
535                numa_off ? "NUMA turned off" : "No NUMA configuration found");
536
537         printk(KERN_INFO "Faking a node at %016lx-%016lx\n",
538                start_pfn << PAGE_SHIFT,
539                end_pfn << PAGE_SHIFT);
540         /* setup dummy node covering all memory */
541         memnode_shift = 63;
542         memnodemap = memnode.embedded_map;
543         memnodemap[0] = 0;
544         nodes_clear(node_online_map);
545         node_set_online(0);
546         node_set(0, node_possible_map);
547         for (i = 0; i < NR_CPUS; i++)
548                 numa_set_node(i, 0);
549         /* cpumask_of_cpu() may not be available during early startup */
550         memset(&node_to_cpumask_map[0], 0, sizeof(node_to_cpumask_map[0]));
551         cpu_set(0, node_to_cpumask_map[0]);
552         e820_register_active_regions(0, start_pfn, end_pfn);
553         setup_node_bootmem(0, start_pfn << PAGE_SHIFT, end_pfn << PAGE_SHIFT);
554 }
555
556 __cpuinit void numa_add_cpu(int cpu)
557 {
558         set_bit(cpu, (unsigned long *)&node_to_cpumask_map[cpu_to_node(cpu)]);
559 }
560
561 void __cpuinit numa_set_node(int cpu, int node)
562 {
563         u16 *cpu_to_node_map = x86_cpu_to_node_map_early_ptr;
564
565         cpu_pda(cpu)->nodenumber = node;
566
567         if(cpu_to_node_map)
568                 cpu_to_node_map[cpu] = node;
569         else if(per_cpu_offset(cpu))
570                 per_cpu(x86_cpu_to_node_map, cpu) = node;
571         else
572                 Dprintk(KERN_INFO "Setting node for non-present cpu %d\n", cpu);
573 }
574
575 unsigned long __init numa_free_all_bootmem(void)
576 {
577         unsigned long pages = 0;
578         int i;
579
580         for_each_online_node(i)
581                 pages += free_all_bootmem_node(NODE_DATA(i));
582
583         return pages;
584 }
585
586 void __init paging_init(void)
587 {
588         unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES];
589         int i;
590
591         memset(max_zone_pfns, 0, sizeof(max_zone_pfns));
592         max_zone_pfns[ZONE_DMA] = MAX_DMA_PFN;
593         max_zone_pfns[ZONE_DMA32] = MAX_DMA32_PFN;
594         max_zone_pfns[ZONE_NORMAL] = end_pfn;
595
596         sparse_memory_present_with_active_regions(MAX_NUMNODES);
597         sparse_init();
598
599         for_each_online_node(i)
600                 flat_setup_node_zones(i);
601
602         free_area_init_nodes(max_zone_pfns);
603 }
604
605 static __init int numa_setup(char *opt)
606 {
607         if (!opt)
608                 return -EINVAL;
609         if (!strncmp(opt, "off", 3))
610                 numa_off = 1;
611 #ifdef CONFIG_NUMA_EMU
612         if (!strncmp(opt, "fake=", 5))
613                 cmdline = opt + 5;
614 #endif
615 #ifdef CONFIG_ACPI_NUMA
616         if (!strncmp(opt, "noacpi", 6))
617                 acpi_numa = -1;
618         if (!strncmp(opt, "hotadd=", 7))
619                 hotadd_percent = simple_strtoul(opt+7, NULL, 10);
620 #endif
621         return 0;
622 }
623 early_param("numa", numa_setup);
624
625 /*
626  * Setup early cpu_to_node.
627  *
628  * Populate cpu_to_node[] only if x86_cpu_to_apicid[],
629  * and apicid_to_node[] tables have valid entries for a CPU.
630  * This means we skip cpu_to_node[] initialisation for NUMA
631  * emulation and faking node case (when running a kernel compiled
632  * for NUMA on a non NUMA box), which is OK as cpu_to_node[]
633  * is already initialized in a round robin manner at numa_init_array,
634  * prior to this call, and this initialization is good enough
635  * for the fake NUMA cases.
636  */
637 void __init init_cpu_to_node(void)
638 {
639         int i;
640
641         for (i = 0; i < NR_CPUS; i++) {
642                 u16 apicid = x86_cpu_to_apicid_init[i];
643
644                 if (apicid == BAD_APICID)
645                         continue;
646                 if (apicid_to_node[apicid] == NUMA_NO_NODE)
647                         continue;
648                 numa_set_node(i, apicid_to_node[apicid]);
649         }
650 }
651
652