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
  42 struct pglist_data *node_data[MAX_NUMNODES] __read_mostly;
  43 EXPORT_SYMBOL(node_data);
  44 static bootmem_data_t node0_bdata;
  45
  46 /*
  47  * numa interface - we expect the numa architecture specific code to have
  48  *                  populated the following initialisation.
  49  *
  50  * 1) node_online_map  - the map of all nodes configured (online) in the system
  51  * 2) node_start_pfn   - the starting page frame number for a node
  52  * 3) node_end_pfn     - the ending page fram number for a node
  53  */
  54 unsigned long node_start_pfn[MAX_NUMNODES] __read_mostly;
  55 unsigned long node_end_pfn[MAX_NUMNODES] __read_mostly;
  56
  57
  58 #ifdef CONFIG_DISCONTIGMEM
  59 /*
  60  * 4) physnode_map     - the mapping between a pfn and owning node
  61  * physnode_map keeps track of the physical memory layout of a generic
  62  * numa node on a 64Mb break (each element of the array will
  63  * represent 64Mb of memory and will be marked by the node id.  so,
  64  * if the first gig is on node 0, and the second gig is on node 1
  65  * physnode_map will contain:
  66  *
  67  *     physnode_map[0-15] = 0;
  68  *     physnode_map[16-31] = 1;
  69  *     physnode_map[32- ] = -1;
  70  */
  71 s8 physnode_map[MAX_ELEMENTS] __read_mostly = { [0 ... (MAX_ELEMENTS - 1)] = -1};
  72 EXPORT_SYMBOL(physnode_map);
  73
  74 void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end)
  75 {
  76         unsigned long pfn;
  77
  78         printk(KERN_INFO "Node: %d, start_pfn: %ld, end_pfn: %ld\n",
  79                         nid, start, end);
  80         printk(KERN_DEBUG "  Setting physnode_map array to node %d for pfns:\n", nid);
  81         printk(KERN_DEBUG "  ");
  82         for (pfn = start; pfn < end; pfn += PAGES_PER_ELEMENT) {
  83                 physnode_map[pfn / PAGES_PER_ELEMENT] = nid;
  84                 printk(KERN_CONT "%ld ", pfn);
  85         }
  86         printk(KERN_CONT "\n");
  87 }
  88
  89 unsigned long node_memmap_size_bytes(int nid, unsigned long start_pfn,
  90                                               unsigned long end_pfn)
  91 {
  92         unsigned long nr_pages = end_pfn - start_pfn;
  93
  94         if (!nr_pages)
  95                 return 0;
  96
  97         return (nr_pages + 1) * sizeof(struct page);
  98 }
  99 #endif
 100
 101 extern unsigned long find_max_low_pfn(void);
 102 extern void add_one_highpage_init(struct page *, int, int);
 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("NUMA - single node, flat memory mode\n");
 121
 122         /* Run the memory configuration and find the top of memory. */
 123         find_max_pfn();
 124         node_start_pfn[0] = 0;
 125         node_end_pfn[0] = max_pfn;
 126         memory_present(0, 0, max_pfn);
 127         node_remap_size[0] = node_memmap_size_bytes(0, 0, max_pfn);
 128
 129         /* Indicate there is one node available. */
 130         nodes_clear(node_online_map);
 131         node_set_online(0);
 132         return 1;
 133 }
 134
 135 /*
 136  * Find the highest page frame number we have available for the node
 137  */
 138 static void __init propagate_e820_map_node(int nid)
 139 {
 140         if (node_end_pfn[nid] > max_pfn)
 141                 node_end_pfn[nid] = max_pfn;
 142         /*
 143          * if a user has given mem=XXXX, then we need to make sure
 144          * that the node _starts_ before that, too, not just ends
 145          */
 146         if (node_start_pfn[nid] > max_pfn)
 147                 node_start_pfn[nid] = max_pfn;
 148         BUG_ON(node_start_pfn[nid] > node_end_pfn[nid]);
 149 }
 150
 151 /*
 152  * Allocate memory for the pg_data_t for this node via a crude pre-bootmem
 153  * method.  For node zero take this from the bottom of memory, for
 154  * subsequent nodes place them at node_remap_start_vaddr which contains
 155  * node local data in physically node local memory.  See setup_memory()
 156  * for details.
 157  */
 158 static void __init allocate_pgdat(int nid)
 159 {
 160         if (nid && node_has_online_mem(nid))
 161                 NODE_DATA(nid) = (pg_data_t *)node_remap_start_vaddr[nid];
 162         else {
 163                 unsigned long pgdat_phys;
 164                 pgdat_phys = find_e820_area(min_low_pfn<<PAGE_SHIFT,
 165                                  max_low_pfn<<PAGE_SHIFT, sizeof(pg_data_t),
 166                                  PAGE_SIZE);
 167                 NODE_DATA(nid) = (pg_data_t *)(pfn_to_kaddr(pgdat_phys>>PAGE_SHIFT));
 168                 reserve_early(pgdat_phys, pgdat_phys + sizeof(pg_data_t),
 169                               "NODE_DATA");
 170         }
 171 }
 172
 173 #ifdef CONFIG_DISCONTIGMEM
 174 /*
 175  * In the discontig memory model, a portion of the kernel virtual area (KVA)
 176  * is reserved and portions of nodes are mapped using it. This is to allow
 177  * node-local memory to be allocated for structures that would normally require
 178  * ZONE_NORMAL. The memory is allocated with alloc_remap() and callers
 179  * should be prepared to allocate from the bootmem allocator instead. This KVA
 180  * mechanism is incompatible with SPARSEMEM as it makes assumptions about the
 181  * layout of memory that are broken if alloc_remap() succeeds for some of the
 182  * map and fails for others
 183  */
 184 static unsigned long node_remap_start_pfn[MAX_NUMNODES];
 185 static void *node_remap_end_vaddr[MAX_NUMNODES];
 186 static void *node_remap_alloc_vaddr[MAX_NUMNODES];
 187 static unsigned long node_remap_offset[MAX_NUMNODES];
 188
 189 void *alloc_remap(int nid, unsigned long size)
 190 {
 191         void *allocation = node_remap_alloc_vaddr[nid];
 192
 193         size = ALIGN(size, L1_CACHE_BYTES);
 194
 195         if (!allocation || (allocation + size) >= node_remap_end_vaddr[nid])
 196                 return 0;
 197
 198         node_remap_alloc_vaddr[nid] += size;
 199         memset(allocation, 0, size);
 200
 201         return allocation;
 202 }
 203
 204 void __init remap_numa_kva(void)
 205 {
 206         void *vaddr;
 207         unsigned long pfn;
 208         int node;
 209
 210         for_each_online_node(node) {
 211                 for (pfn=0; pfn < node_remap_size[node]; pfn += PTRS_PER_PTE) {
 212                         vaddr = node_remap_start_vaddr[node]+(pfn<<PAGE_SHIFT);
 213                         set_pmd_pfn((ulong) vaddr,
 214                                 node_remap_start_pfn[node] + pfn,
 215                                 PAGE_KERNEL_LARGE);
 216                 }
 217         }
 218 }
 219
 220 static unsigned long calculate_numa_remap_pages(void)
 221 {
 222         int nid;
 223         unsigned long size, reserve_pages = 0;
 224         unsigned long pfn;
 225
 226         for_each_online_node(nid) {
 227                 unsigned old_end_pfn = node_end_pfn[nid];
 228
 229                 /*
 230                  * The acpi/srat node info can show hot-add memroy zones
 231                  * where memory could be added but not currently present.
 232                  */
 233                 if (node_start_pfn[nid] > max_pfn)
 234                         continue;
 235                 if (node_end_pfn[nid] > max_pfn)
 236                         node_end_pfn[nid] = max_pfn;
 237
 238                 /* ensure the remap includes space for the pgdat. */
 239                 size = node_remap_size[nid] + sizeof(pg_data_t);
 240
 241                 /* convert size to large (pmd size) pages, rounding up */
 242                 size = (size + LARGE_PAGE_BYTES - 1) / LARGE_PAGE_BYTES;
 243                 /* now the roundup is correct, convert to PAGE_SIZE pages */
 244                 size = size * PTRS_PER_PTE;
 245
 246                 /*
 247                  * Validate the region we are allocating only contains valid
 248                  * pages.
 249                  */
 250                 for (pfn = node_end_pfn[nid] - size;
 251                      pfn < node_end_pfn[nid]; pfn++)
 252                         if (!page_is_ram(pfn))
 253                                 break;
 254
 255                 if (pfn != node_end_pfn[nid])
 256                         size = 0;
 257
 258                 printk("Reserving %ld pages of KVA for lmem_map of node %d\n",
 259                                 size, nid);
 260                 node_remap_size[nid] = size;
 261                 node_remap_offset[nid] = reserve_pages;
 262                 reserve_pages += size;
 263                 printk("Shrinking node %d from %ld pages to %ld pages\n",
 264                         nid, node_end_pfn[nid], node_end_pfn[nid] - size);
 265
 266                 if (node_end_pfn[nid] & (PTRS_PER_PTE-1)) {
 267                         /*
 268                          * Align node_end_pfn[] and node_remap_start_pfn[] to
 269                          * pmd boundary. remap_numa_kva will barf otherwise.
 270                          */
 271                         printk("Shrinking node %d further by %ld pages for proper alignment\n",
 272                                 nid, node_end_pfn[nid] & (PTRS_PER_PTE-1));
 273                         size +=  node_end_pfn[nid] & (PTRS_PER_PTE-1);
 274                 }
 275
 276                 node_end_pfn[nid] -= size;
 277                 node_remap_start_pfn[nid] = node_end_pfn[nid];
 278                 shrink_active_range(nid, old_end_pfn, node_end_pfn[nid]);
 279         }
 280         printk("Reserving total of %ld pages for numa KVA remap\n",
 281                         reserve_pages);
 282         return reserve_pages;
 283 }
 284
 285 static void init_remap_allocator(int nid)
 286 {
 287         node_remap_start_vaddr[nid] = pfn_to_kaddr(
 288                         kva_start_pfn + node_remap_offset[nid]);
 289         node_remap_end_vaddr[nid] = node_remap_start_vaddr[nid] +
 290                 (node_remap_size[nid] * PAGE_SIZE);
 291         node_remap_alloc_vaddr[nid] = node_remap_start_vaddr[nid] +
 292                 ALIGN(sizeof(pg_data_t), PAGE_SIZE);
 293
 294         printk ("node %d will remap to vaddr %08lx - %08lx\n", nid,
 295                 (ulong) node_remap_start_vaddr[nid],
 296                 (ulong) pfn_to_kaddr(highstart_pfn
 297                    + node_remap_offset[nid] + node_remap_size[nid]));
 298 }
 299 #else
 300 void *alloc_remap(int nid, unsigned long size)
 301 {
 302         return NULL;
 303 }
 304
 305 static unsigned long calculate_numa_remap_pages(void)
 306 {
 307         return 0;
 308 }
 309
 310 static void init_remap_allocator(int nid)
 311 {
 312 }
 313
 314 void __init remap_numa_kva(void)
 315 {
 316 }
 317 #endif /* CONFIG_DISCONTIGMEM */
 318
 319 extern void setup_bootmem_allocator(void);
 320 unsigned long __init setup_memory(void)
 321 {
 322         int nid;
 323         unsigned long system_start_pfn, system_max_low_pfn;
 324         unsigned long wasted_pages;
 325
 326         /*
 327          * When mapping a NUMA machine we allocate the node_mem_map arrays
 328          * from node local memory.  They are then mapped directly into KVA
 329          * between zone normal and vmalloc space.  Calculate the size of
 330          * this space and use it to adjust the boundary between ZONE_NORMAL
 331          * and ZONE_HIGHMEM.
 332          */
 333         get_memcfg_numa();
 334
 335         kva_pages = calculate_numa_remap_pages();
 336
 337         /* partially used pages are not usable - thus round upwards */
 338         system_start_pfn = min_low_pfn = PFN_UP(init_pg_tables_end);
 339
 340         kva_start_pfn = find_max_low_pfn() - kva_pages;
 341
 342 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
 343         /* Numa kva area is below the initrd */
 344         if (initrd_start)
 345                 kva_start_pfn = PFN_DOWN(initrd_start - PAGE_OFFSET)
 346                         - kva_pages;
 347 #endif
 348
 349         /*
 350          * We waste pages past at the end of the KVA for no good reason other
 351          * than how it is located. This is bad.
 352          */
 353         wasted_pages = kva_start_pfn & (PTRS_PER_PTE-1);
 354         kva_start_pfn -= wasted_pages;
 355         kva_pages += wasted_pages;
 356
 357         system_max_low_pfn = max_low_pfn = find_max_low_pfn();
 358         printk("kva_start_pfn ~ %ld find_max_low_pfn() ~ %ld\n",
 359                 kva_start_pfn, max_low_pfn);
 360         printk("max_pfn = %ld\n", max_pfn);
 361
 362         /* avoid clash with initrd */
 363         reserve_early(kva_start_pfn<<PAGE_SHIFT,
 364                       (kva_start_pfn + kva_pages)<<PAGE_SHIFT,
 365                      "KVA PG");
 366 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 367         highstart_pfn = highend_pfn = max_pfn;
 368         if (max_pfn > system_max_low_pfn)
 369                 highstart_pfn = system_max_low_pfn;
 370         printk(KERN_NOTICE "%ldMB HIGHMEM available.\n",
 371                pages_to_mb(highend_pfn - highstart_pfn));
 372         num_physpages = highend_pfn;
 373         high_memory = (void *) __va(highstart_pfn * PAGE_SIZE - 1) + 1;
 374 #else
 375         num_physpages = system_max_low_pfn;
 376         high_memory = (void *) __va(system_max_low_pfn * PAGE_SIZE - 1) + 1;
 377 #endif
 378         printk(KERN_NOTICE "%ldMB LOWMEM available.\n",
 379                         pages_to_mb(system_max_low_pfn));
 380         printk("min_low_pfn = %ld, max_low_pfn = %ld, highstart_pfn = %ld\n",
 381                         min_low_pfn, max_low_pfn, highstart_pfn);
 382
 383         printk("Low memory ends at vaddr %08lx\n",
 384                         (ulong) pfn_to_kaddr(max_low_pfn));
 385         for_each_online_node(nid) {
 386                 init_remap_allocator(nid);
 387
 388                 allocate_pgdat(nid);
 389         }
 390         printk("High memory starts at vaddr %08lx\n",
 391                         (ulong) pfn_to_kaddr(highstart_pfn));
 392         for_each_online_node(nid)
 393                 propagate_e820_map_node(nid);
 394
 395         memset(NODE_DATA(0), 0, sizeof(struct pglist_data));
 396         NODE_DATA(0)->bdata = &node0_bdata;
 397         setup_bootmem_allocator();
 398         return max_low_pfn;
 399 }
 400
 401 void __init zone_sizes_init(void)
 402 {
 403         int nid;
 404         unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES];
 405         memset(max_zone_pfns, 0, sizeof(max_zone_pfns));
 406         max_zone_pfns[ZONE_DMA] =
 407                 virt_to_phys((char *)MAX_DMA_ADDRESS) >> PAGE_SHIFT;
 408         max_zone_pfns[ZONE_NORMAL] = max_low_pfn;
 409 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 410         max_zone_pfns[ZONE_HIGHMEM] = highend_pfn;
 411 #endif
 412
 413         /* If SRAT has not registered memory, register it now */
 414         if (find_max_pfn_with_active_regions() == 0) {
 415                 for_each_online_node(nid) {
 416                         if (node_has_online_mem(nid))
 417                                 add_active_range(nid, node_start_pfn[nid],
 418                                                         node_end_pfn[nid]);
 419                 }
 420         }
 421
 422         free_area_init_nodes(max_zone_pfns);
 423         return;
 424 }
 425
 426 void __init set_highmem_pages_init(int bad_ppro)
 427 {
 428 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 429         struct zone *zone;
 430         struct page *page;
 431
 432         for_each_zone(zone) {
 433                 unsigned long node_pfn, zone_start_pfn, zone_end_pfn;
 434
 435                 if (!is_highmem(zone))
 436                         continue;
 437
 438                 zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
 439                 zone_end_pfn = zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
 440
 441                 printk("Initializing %s for node %d (%08lx:%08lx)\n",
 442                                 zone->name, zone_to_nid(zone),
 443                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
 444
 445                 for (node_pfn = zone_start_pfn; node_pfn < zone_end_pfn; node_pfn++) {
 446                         if (!pfn_valid(node_pfn))
 447                                 continue;
 448                         page = pfn_to_page(node_pfn);
 449                         add_one_highpage_init(page, node_pfn, bad_ppro);
 450                 }
 451         }
 452         totalram_pages += totalhigh_pages;
 453 #endif
 454 }
 455
 456 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
 457 static int paddr_to_nid(u64 addr)
 458 {
 459         int nid;
 460         unsigned long pfn = PFN_DOWN(addr);
 461
 462         for_each_node(nid)
 463                 if (node_start_pfn[nid] <= pfn &&
 464                     pfn < node_end_pfn[nid])
 465                         return nid;
 466
 467         return -1;
 468 }
 469
 470 /*
 471  * This function is used to ask node id BEFORE memmap and mem_section's
 472  * initialization (pfn_to_nid() can't be used yet).
 473  * If _PXM is not defined on ACPI's DSDT, node id must be found by this.
 474  */
 475 int memory_add_physaddr_to_nid(u64 addr)
 476 {
 477         int nid = paddr_to_nid(addr);
 478         return (nid >= 0) ? nid : 0;
 479 }
 480
 481 EXPORT_SYMBOL_GPL(memory_add_physaddr_to_nid);
 482 #endif