arch/i386/mm/discontig.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/config.h>
  26 #include <linux/mm.h>
  27 #include <linux/bootmem.h>
  28 #include <linux/mmzone.h>
  29 #include <linux/highmem.h>
  30 #include <linux/initrd.h>
  31 #include <linux/nodemask.h>
  32 #include <asm/e820.h>
  33 #include <asm/setup.h>
  34 #include <asm/mmzone.h>
  35 #include <bios_ebda.h>
  36
  37 struct pglist_data *node_data[MAX_NUMNODES];
  38 bootmem_data_t node0_bdata;
  39
  40 /*
  41  * numa interface - we expect the numa architecture specfic code to have
  42  *                  populated the following initialisation.
  43  *
  44  * 1) node_online_map  - the map of all nodes configured (online) in the system
  45  * 2) physnode_map     - the mapping between a pfn and owning node
  46  * 3) node_start_pfn   - the starting page frame number for a node
  47  * 3) node_end_pfn     - the ending page fram number for a node
  48  */
  49
  50 /*
  51  * physnode_map keeps track of the physical memory layout of a generic
  52  * numa node on a 256Mb break (each element of the array will
  53  * represent 256Mb of memory and will be marked by the node id.  so,
  54  * if the first gig is on node 0, and the second gig is on node 1
  55  * physnode_map will contain:
  56  *
  57  *     physnode_map[0-3] = 0;
  58  *     physnode_map[4-7] = 1;
  59  *     physnode_map[8- ] = -1;
  60  */
  61 s8 physnode_map[MAX_ELEMENTS] = { [0 ... (MAX_ELEMENTS - 1)] = -1};
  62
  63 void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end)
  64 {
  65         unsigned long pfn;
  66
  67         printk(KERN_INFO "Node: %d, start_pfn: %ld, end_pfn: %ld\n",
  68                         nid, start, end);
  69         printk(KERN_DEBUG "  Setting physnode_map array to node %d for pfns:\n", nid);
  70         printk(KERN_DEBUG "  ");
  71         for (pfn = start; pfn < end; pfn += PAGES_PER_ELEMENT) {
  72                 physnode_map[pfn / PAGES_PER_ELEMENT] = nid;
  73                 printk("%ld ", pfn);
  74         }
  75         printk("\n");
  76 }
  77
  78 unsigned long node_memmap_size_bytes(int nid, unsigned long start_pfn,
  79                                               unsigned long end_pfn)
  80 {
  81         unsigned long nr_pages = end_pfn - start_pfn;
  82
  83         if (!nr_pages)
  84                 return 0;
  85
  86         return (nr_pages + 1) * sizeof(struct page);
  87 }
  88
  89 unsigned long node_start_pfn[MAX_NUMNODES];
  90 unsigned long node_end_pfn[MAX_NUMNODES];
  91
  92 extern unsigned long find_max_low_pfn(void);
  93 extern void find_max_pfn(void);
  94 extern void one_highpage_init(struct page *, int, int);
  95
  96 extern struct e820map e820;
  97 extern unsigned long init_pg_tables_end;
  98 extern unsigned long highend_pfn, highstart_pfn;
  99 extern unsigned long max_low_pfn;
 100 extern unsigned long totalram_pages;
 101 extern unsigned long totalhigh_pages;
 102
 103 #define LARGE_PAGE_BYTES (PTRS_PER_PTE * PAGE_SIZE)
 104
 105 unsigned long node_remap_start_pfn[MAX_NUMNODES];
 106 unsigned long node_remap_size[MAX_NUMNODES];
 107 unsigned long node_remap_offset[MAX_NUMNODES];
 108 void *node_remap_start_vaddr[MAX_NUMNODES];
 109 void set_pmd_pfn(unsigned long vaddr, unsigned long pfn, pgprot_t flags);
 110
 111 void *node_remap_end_vaddr[MAX_NUMNODES];
 112 void *node_remap_alloc_vaddr[MAX_NUMNODES];
 113
 114 /*
 115  * FLAT - support for basic PC memory model with discontig enabled, essentially
 116  *        a single node with all available processors in it with a flat
 117  *        memory map.
 118  */
 119 int __init get_memcfg_numa_flat(void)
 120 {
 121         printk("NUMA - single node, flat memory mode\n");
 122
 123         /* Run the memory configuration and find the top of memory. */
 124         find_max_pfn();
 125         node_start_pfn[0] = 0;
 126         node_end_pfn[0] = max_pfn;
 127         memory_present(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 find_max_pfn_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         if (node_start_pfn[nid] > node_end_pfn[nid])
 149                 BUG();
 150 }
 151
 152 /* Find the owning node for a pfn. */
 153 int early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
 154 {
 155         int nid;
 156
 157         for_each_node(nid) {
 158                 if (node_end_pfn[nid] == 0)
 159                         break;
 160                 if (node_start_pfn[nid] <= pfn && node_end_pfn[nid] >= pfn)
 161                         return nid;
 162         }
 163
 164         return 0;
 165 }
 166
 167 /*
 168  * Allocate memory for the pg_data_t for this node via a crude pre-bootmem
 169  * method.  For node zero take this from the bottom of memory, for
 170  * subsequent nodes place them at node_remap_start_vaddr which contains
 171  * node local data in physically node local memory.  See setup_memory()
 172  * for details.
 173  */
 174 static void __init allocate_pgdat(int nid)
 175 {
 176         if (nid && node_has_online_mem(nid))
 177                 NODE_DATA(nid) = (pg_data_t *)node_remap_start_vaddr[nid];
 178         else {
 179                 NODE_DATA(nid) = (pg_data_t *)(__va(min_low_pfn << PAGE_SHIFT));
 180                 min_low_pfn += PFN_UP(sizeof(pg_data_t));
 181         }
 182 }
 183
 184 void *alloc_remap(int nid, unsigned long size)
 185 {
 186         void *allocation = node_remap_alloc_vaddr[nid];
 187
 188         size = ALIGN(size, L1_CACHE_BYTES);
 189
 190         if (!allocation || (allocation + size) >= node_remap_end_vaddr[nid])
 191                 return 0;
 192
 193         node_remap_alloc_vaddr[nid] += size;
 194         memset(allocation, 0, size);
 195
 196         return allocation;
 197 }
 198
 199 void __init remap_numa_kva(void)
 200 {
 201         void *vaddr;
 202         unsigned long pfn;
 203         int node;
 204
 205         for_each_online_node(node) {
 206                 for (pfn=0; pfn < node_remap_size[node]; pfn += PTRS_PER_PTE) {
 207                         vaddr = node_remap_start_vaddr[node]+(pfn<<PAGE_SHIFT);
 208                         set_pmd_pfn((ulong) vaddr,
 209                                 node_remap_start_pfn[node] + pfn,
 210                                 PAGE_KERNEL_LARGE);
 211                 }
 212         }
 213 }
 214
 215 static unsigned long calculate_numa_remap_pages(void)
 216 {
 217         int nid;
 218         unsigned long size, reserve_pages = 0;
 219
 220         for_each_online_node(nid) {
 221                 /*
 222                  * The acpi/srat node info can show hot-add memroy zones
 223                  * where memory could be added but not currently present.
 224                  */
 225                 if (node_start_pfn[nid] > max_pfn)
 226                         continue;
 227                 if (node_end_pfn[nid] > max_pfn)
 228                         node_end_pfn[nid] = max_pfn;
 229
 230                 /* ensure the remap includes space for the pgdat. */
 231                 size = node_remap_size[nid] + sizeof(pg_data_t);
 232
 233                 /* convert size to large (pmd size) pages, rounding up */
 234                 size = (size + LARGE_PAGE_BYTES - 1) / LARGE_PAGE_BYTES;
 235                 /* now the roundup is correct, convert to PAGE_SIZE pages */
 236                 size = size * PTRS_PER_PTE;
 237                 printk("Reserving %ld pages of KVA for lmem_map of node %d\n",
 238                                 size, nid);
 239                 node_remap_size[nid] = size;
 240                 node_remap_offset[nid] = reserve_pages;
 241                 reserve_pages += size;
 242                 printk("Shrinking node %d from %ld pages to %ld pages\n",
 243                         nid, node_end_pfn[nid], node_end_pfn[nid] - size);
 244                 node_end_pfn[nid] -= size;
 245                 node_remap_start_pfn[nid] = node_end_pfn[nid];
 246         }
 247         printk("Reserving total of %ld pages for numa KVA remap\n",
 248                         reserve_pages);
 249         return reserve_pages;
 250 }
 251
 252 extern void setup_bootmem_allocator(void);
 253 unsigned long __init setup_memory(void)
 254 {
 255         int nid;
 256         unsigned long system_start_pfn, system_max_low_pfn;
 257         unsigned long reserve_pages;
 258
 259         /*
 260          * When mapping a NUMA machine we allocate the node_mem_map arrays
 261          * from node local memory.  They are then mapped directly into KVA
 262          * between zone normal and vmalloc space.  Calculate the size of
 263          * this space and use it to adjust the boundry between ZONE_NORMAL
 264          * and ZONE_HIGHMEM.
 265          */
 266         find_max_pfn();
 267         get_memcfg_numa();
 268
 269         reserve_pages = calculate_numa_remap_pages();
 270
 271         /* partially used pages are not usable - thus round upwards */
 272         system_start_pfn = min_low_pfn = PFN_UP(init_pg_tables_end);
 273
 274         system_max_low_pfn = max_low_pfn = find_max_low_pfn() - reserve_pages;
 275         printk("reserve_pages = %ld find_max_low_pfn() ~ %ld\n",
 276                         reserve_pages, max_low_pfn + reserve_pages);
 277         printk("max_pfn = %ld\n", max_pfn);
 278 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 279         highstart_pfn = highend_pfn = max_pfn;
 280         if (max_pfn > system_max_low_pfn)
 281                 highstart_pfn = system_max_low_pfn;
 282         printk(KERN_NOTICE "%ldMB HIGHMEM available.\n",
 283                pages_to_mb(highend_pfn - highstart_pfn));
 284 #endif
 285         printk(KERN_NOTICE "%ldMB LOWMEM available.\n",
 286                         pages_to_mb(system_max_low_pfn));
 287         printk("min_low_pfn = %ld, max_low_pfn = %ld, highstart_pfn = %ld\n",
 288                         min_low_pfn, max_low_pfn, highstart_pfn);
 289
 290         printk("Low memory ends at vaddr %08lx\n",
 291                         (ulong) pfn_to_kaddr(max_low_pfn));
 292         for_each_online_node(nid) {
 293                 node_remap_start_vaddr[nid] = pfn_to_kaddr(
 294                                 highstart_pfn + node_remap_offset[nid]);
 295                 /* Init the node remap allocator */
 296                 node_remap_end_vaddr[nid] = node_remap_start_vaddr[nid] +
 297                         (node_remap_size[nid] * PAGE_SIZE);
 298                 node_remap_alloc_vaddr[nid] = node_remap_start_vaddr[nid] +
 299                         ALIGN(sizeof(pg_data_t), PAGE_SIZE);
 300
 301                 allocate_pgdat(nid);
 302                 printk ("node %d will remap to vaddr %08lx - %08lx\n", nid,
 303                         (ulong) node_remap_start_vaddr[nid],
 304                         (ulong) pfn_to_kaddr(highstart_pfn
 305                            + node_remap_offset[nid] + node_remap_size[nid]));
 306         }
 307         printk("High memory starts at vaddr %08lx\n",
 308                         (ulong) pfn_to_kaddr(highstart_pfn));
 309         vmalloc_earlyreserve = reserve_pages * PAGE_SIZE;
 310         for_each_online_node(nid)
 311                 find_max_pfn_node(nid);
 312
 313         memset(NODE_DATA(0), 0, sizeof(struct pglist_data));
 314         NODE_DATA(0)->bdata = &node0_bdata;
 315         setup_bootmem_allocator();
 316         return max_low_pfn;
 317 }
 318
 319 void __init zone_sizes_init(void)
 320 {
 321         int nid;
 322
 323         /*
 324          * Insert nodes into pgdat_list backward so they appear in order.
 325          * Clobber node 0's links and NULL out pgdat_list before starting.
 326          */
 327         pgdat_list = NULL;
 328         for (nid = MAX_NUMNODES - 1; nid >= 0; nid--) {
 329                 if (!node_online(nid))
 330                         continue;
 331                 NODE_DATA(nid)->pgdat_next = pgdat_list;
 332                 pgdat_list = NODE_DATA(nid);
 333         }
 334
 335         for_each_online_node(nid) {
 336                 unsigned long zones_size[MAX_NR_ZONES] = {0, 0, 0};
 337                 unsigned long *zholes_size;
 338                 unsigned int max_dma;
 339
 340                 unsigned long low = max_low_pfn;
 341                 unsigned long start = node_start_pfn[nid];
 342                 unsigned long high = node_end_pfn[nid];
 343
 344                 max_dma = virt_to_phys((char *)MAX_DMA_ADDRESS) >> PAGE_SHIFT;
 345
 346                 if (node_has_online_mem(nid)){
 347                         if (start > low) {
 348 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 349                                 BUG_ON(start > high);
 350                                 zones_size[ZONE_HIGHMEM] = high - start;
 351 #endif
 352                         } else {
 353                                 if (low < max_dma)
 354                                         zones_size[ZONE_DMA] = low;
 355                                 else {
 356                                         BUG_ON(max_dma > low);
 357                                         BUG_ON(low > high);
 358                                         zones_size[ZONE_DMA] = max_dma;
 359                                         zones_size[ZONE_NORMAL] = low - max_dma;
 360 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 361                                         zones_size[ZONE_HIGHMEM] = high - low;
 362 #endif
 363                                 }
 364                         }
 365                 }
 366
 367                 zholes_size = get_zholes_size(nid);
 368
 369                 free_area_init_node(nid, NODE_DATA(nid), zones_size, start,
 370                                 zholes_size);
 371         }
 372         return;
 373 }
 374
 375 void __init set_highmem_pages_init(int bad_ppro)
 376 {
 377 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 378         struct zone *zone;
 379
 380         for_each_zone(zone) {
 381                 unsigned long node_pfn, node_high_size, zone_start_pfn;
 382                 struct page * zone_mem_map;
 383
 384                 if (!is_highmem(zone))
 385                         continue;
 386
 387                 printk("Initializing %s for node %d\n", zone->name,
 388                         zone->zone_pgdat->node_id);
 389
 390                 node_high_size = zone->spanned_pages;
 391                 zone_mem_map = zone->zone_mem_map;
 392                 zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
 393
 394                 for (node_pfn = 0; node_pfn < node_high_size; node_pfn++) {
 395                         one_highpage_init((struct page *)(zone_mem_map + node_pfn),
 396                                           zone_start_pfn + node_pfn, bad_ppro);
 397                 }
 398         }
 399         totalram_pages += totalhigh_pages;
 400 #endif
 401 }