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 256Mb break (each element of the array will
  63  * represent 256Mb 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[0-3] = 0;
  68  *     physnode_map[4-7] = 1;
  69  *     physnode_map[8- ] = -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("%ld ", pfn);
  85         }
  86         printk("\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         propagate_e820_map();
 124         node_start_pfn[0] = 0;
 125         node_end_pfn[0] = max_pfn;
 126         memory_present(0, 0, max_pfn);
 127
 128         /* Indicate there is one node available. */
 129         nodes_clear(node_online_map);
 130         node_set_online(0);
 131         return 1;
 132 }
 133
 134 /*
 135  * Find the highest page frame number we have available for the node
 136  */
 137 static void __init propagate_e820_map_node(int nid)
 138 {
 139         if (node_end_pfn[nid] > max_pfn)
 140                 node_end_pfn[nid] = max_pfn;
 141         /*
 142          * if a user has given mem=XXXX, then we need to make sure
 143          * that the node _starts_ before that, too, not just ends
 144          */
 145         if (node_start_pfn[nid] > max_pfn)
 146                 node_start_pfn[nid] = max_pfn;
 147         BUG_ON(node_start_pfn[nid] > node_end_pfn[nid]);
 148 }
 149
 150 /*
 151  * Allocate memory for the pg_data_t for this node via a crude pre-bootmem
 152  * method.  For node zero take this from the bottom of memory, for
 153  * subsequent nodes place them at node_remap_start_vaddr which contains
 154  * node local data in physically node local memory.  See setup_memory()
 155  * for details.
 156  */
 157 static void __init allocate_pgdat(int nid)
 158 {
 159         if (nid && node_has_online_mem(nid) && node_remap_start_vaddr[nid])
 160                 NODE_DATA(nid) = (pg_data_t *)node_remap_start_vaddr[nid];
 161         else {
 162                 NODE_DATA(nid) = (pg_data_t *)(pfn_to_kaddr(min_low_pfn));
 163                 min_low_pfn += PFN_UP(sizeof(pg_data_t));
 164         }
 165 }
 166
 167 /*
 168  * In the DISCONTIGMEM and SPARSEMEM memory model, a portion of the kernel
 169  * virtual address space (KVA) is reserved and portions of nodes are mapped
 170  * using it. This is to allow node-local memory to be allocated for
 171  * structures that would normally require ZONE_NORMAL. The memory is
 172  * allocated with alloc_remap() and callers should be prepared to allocate
 173  * from the bootmem allocator instead.
 174  */
 175 static unsigned long node_remap_start_pfn[MAX_NUMNODES];
 176 static void *node_remap_end_vaddr[MAX_NUMNODES];
 177 static void *node_remap_alloc_vaddr[MAX_NUMNODES];
 178 static unsigned long node_remap_offset[MAX_NUMNODES];
 179
 180 void *alloc_remap(int nid, unsigned long size)
 181 {
 182         void *allocation = node_remap_alloc_vaddr[nid];
 183
 184         size = ALIGN(size, L1_CACHE_BYTES);
 185
 186         if (!allocation || (allocation + size) >= node_remap_end_vaddr[nid])
 187                 return 0;
 188
 189         node_remap_alloc_vaddr[nid] += size;
 190         memset(allocation, 0, size);
 191
 192         return allocation;
 193 }
 194
 195 void __init remap_numa_kva(void)
 196 {
 197         void *vaddr;
 198         unsigned long pfn;
 199         int node;
 200
 201         for_each_online_node(node) {
 202                 for (pfn=0; pfn < node_remap_size[node]; pfn += PTRS_PER_PTE) {
 203                         vaddr = node_remap_start_vaddr[node]+(pfn<<PAGE_SHIFT);
 204                         set_pmd_pfn((ulong) vaddr,
 205                                 node_remap_start_pfn[node] + pfn,
 206                                 PAGE_KERNEL_LARGE);
 207                 }
 208         }
 209 }
 210
 211 static unsigned long calculate_numa_remap_pages(void)
 212 {
 213         int nid;
 214         unsigned long size, reserve_pages = 0;
 215         unsigned long pfn;
 216
 217         for_each_online_node(nid) {
 218                 unsigned old_end_pfn = node_end_pfn[nid];
 219
 220                 /*
 221                  * The acpi/srat node info can show hot-add memroy zones
 222                  * where memory could be added but not currently present.
 223                  */
 224                 if (node_start_pfn[nid] > max_pfn)
 225                         continue;
 226                 if (node_end_pfn[nid] > max_pfn)
 227                         node_end_pfn[nid] = max_pfn;
 228
 229                 /* ensure the remap includes space for the pgdat. */
 230                 size = node_remap_size[nid] + sizeof(pg_data_t);
 231
 232                 /* convert size to large (pmd size) pages, rounding up */
 233                 size = (size + LARGE_PAGE_BYTES - 1) / LARGE_PAGE_BYTES;
 234                 /* now the roundup is correct, convert to PAGE_SIZE pages */
 235                 size = size * PTRS_PER_PTE;
 236
 237                 /*
 238                  * Validate the region we are allocating only contains valid
 239                  * pages.
 240                  */
 241                 for (pfn = node_end_pfn[nid] - size;
 242                      pfn < node_end_pfn[nid]; pfn++)
 243                         if (!page_is_ram(pfn))
 244                                 break;
 245
 246                 if (pfn != node_end_pfn[nid])
 247                         size = 0;
 248
 249                 printk("Reserving %ld pages of KVA for lmem_map of node %d\n",
 250                                 size, nid);
 251                 node_remap_size[nid] = size;
 252                 node_remap_offset[nid] = reserve_pages;
 253                 reserve_pages += size;
 254                 printk("Shrinking node %d from %ld pages to %ld pages\n",
 255                         nid, node_end_pfn[nid], node_end_pfn[nid] - size);
 256
 257                 if (node_end_pfn[nid] & (PTRS_PER_PTE-1)) {
 258                         /*
 259                          * Align node_end_pfn[] and node_remap_start_pfn[] to
 260                          * pmd boundary. remap_numa_kva will barf otherwise.
 261                          */
 262                         printk("Shrinking node %d further by %ld pages for proper alignment\n",
 263                                 nid, node_end_pfn[nid] & (PTRS_PER_PTE-1));
 264                         size +=  node_end_pfn[nid] & (PTRS_PER_PTE-1);
 265                 }
 266
 267                 node_end_pfn[nid] -= size;
 268                 node_remap_start_pfn[nid] = node_end_pfn[nid];
 269                 shrink_active_range(nid, old_end_pfn, node_end_pfn[nid]);
 270         }
 271         printk("Reserving total of %ld pages for numa KVA remap\n",
 272                         reserve_pages);
 273         return reserve_pages;
 274 }
 275
 276 static void init_remap_allocator(int nid)
 277 {
 278         node_remap_start_vaddr[nid] = pfn_to_kaddr(
 279                         kva_start_pfn + node_remap_offset[nid]);
 280         node_remap_end_vaddr[nid] = node_remap_start_vaddr[nid] +
 281                 (node_remap_size[nid] * PAGE_SIZE);
 282         node_remap_alloc_vaddr[nid] = node_remap_start_vaddr[nid] +
 283                 ALIGN(sizeof(pg_data_t), PAGE_SIZE);
 284
 285         printk ("node %d will remap to vaddr %08lx - %08lx\n", nid,
 286                 (ulong) node_remap_start_vaddr[nid],
 287                 (ulong) pfn_to_kaddr(highstart_pfn
 288                    + node_remap_offset[nid] + node_remap_size[nid]));
 289 }
 290
 291 extern void setup_bootmem_allocator(void);
 292 unsigned long __init setup_memory(void)
 293 {
 294         int nid;
 295         unsigned long system_start_pfn, system_max_low_pfn;
 296         unsigned long wasted_pages;
 297
 298         /*
 299          * When mapping a NUMA machine we allocate the node_mem_map arrays
 300          * from node local memory.  They are then mapped directly into KVA
 301          * between zone normal and vmalloc space.  Calculate the size of
 302          * this space and use it to adjust the boundary between ZONE_NORMAL
 303          * and ZONE_HIGHMEM.
 304          */
 305         get_memcfg_numa();
 306
 307         kva_pages = calculate_numa_remap_pages();
 308
 309         /* partially used pages are not usable - thus round upwards */
 310         system_start_pfn = min_low_pfn = PFN_UP(init_pg_tables_end);
 311
 312         kva_start_pfn = find_max_low_pfn() - kva_pages;
 313
 314 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
 315         /* Numa kva area is below the initrd */
 316         if (initrd_start)
 317                 kva_start_pfn = PFN_DOWN(initrd_start - PAGE_OFFSET)
 318                         - kva_pages;
 319 #endif
 320
 321         /*
 322          * We waste pages past at the end of the KVA for no good reason other
 323          * than how it is located. This is bad.
 324          */
 325         wasted_pages = kva_start_pfn & (PTRS_PER_PTE-1);
 326         kva_start_pfn -= wasted_pages;
 327         kva_pages += wasted_pages;
 328
 329         system_max_low_pfn = max_low_pfn = find_max_low_pfn();
 330         printk("kva_start_pfn ~ %ld find_max_low_pfn() ~ %ld\n",
 331                 kva_start_pfn, max_low_pfn);
 332         printk("max_pfn = %ld\n", max_pfn);
 333 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 334         highstart_pfn = highend_pfn = max_pfn;
 335         if (max_pfn > system_max_low_pfn)
 336                 highstart_pfn = system_max_low_pfn;
 337         printk(KERN_NOTICE "%ldMB HIGHMEM available.\n",
 338                pages_to_mb(highend_pfn - highstart_pfn));
 339         num_physpages = highend_pfn;
 340         high_memory = (void *) __va(highstart_pfn * PAGE_SIZE - 1) + 1;
 341 #else
 342         num_physpages = system_max_low_pfn;
 343         high_memory = (void *) __va(system_max_low_pfn * PAGE_SIZE - 1) + 1;
 344 #endif
 345         printk(KERN_NOTICE "%ldMB LOWMEM available.\n",
 346                         pages_to_mb(system_max_low_pfn));
 347         printk("min_low_pfn = %ld, max_low_pfn = %ld, highstart_pfn = %ld\n",
 348                         min_low_pfn, max_low_pfn, highstart_pfn);
 349
 350         printk("Low memory ends at vaddr %08lx\n",
 351                         (ulong) pfn_to_kaddr(max_low_pfn));
 352         for_each_online_node(nid) {
 353                 init_remap_allocator(nid);
 354
 355                 allocate_pgdat(nid);
 356         }
 357         printk("High memory starts at vaddr %08lx\n",
 358                         (ulong) pfn_to_kaddr(highstart_pfn));
 359         for_each_online_node(nid)
 360                 propagate_e820_map_node(nid);
 361
 362         memset(NODE_DATA(0), 0, sizeof(struct pglist_data));
 363         NODE_DATA(0)->bdata = &node0_bdata;
 364         setup_bootmem_allocator();
 365         return max_low_pfn;
 366 }
 367
 368 void __init numa_kva_reserve(void)
 369 {
 370         if (kva_pages)
 371                 reserve_bootmem(PFN_PHYS(kva_start_pfn), PFN_PHYS(kva_pages),
 372                                 BOOTMEM_DEFAULT);
 373 }
 374
 375 void __init zone_sizes_init(void)
 376 {
 377         int nid;
 378         unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES];
 379         memset(max_zone_pfns, 0, sizeof(max_zone_pfns));
 380         max_zone_pfns[ZONE_DMA] =
 381                 virt_to_phys((char *)MAX_DMA_ADDRESS) >> PAGE_SHIFT;
 382         max_zone_pfns[ZONE_NORMAL] = max_low_pfn;
 383 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 384         max_zone_pfns[ZONE_HIGHMEM] = highend_pfn;
 385 #endif
 386
 387         /* If SRAT has not registered memory, register it now */
 388         if (find_max_pfn_with_active_regions() == 0) {
 389                 for_each_online_node(nid) {
 390                         if (node_has_online_mem(nid))
 391                                 add_active_range(nid, node_start_pfn[nid],
 392                                                         node_end_pfn[nid]);
 393                 }
 394         }
 395
 396         free_area_init_nodes(max_zone_pfns);
 397         return;
 398 }
 399
 400 void __init set_highmem_pages_init(int bad_ppro)
 401 {
 402 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 403         struct zone *zone;
 404         struct page *page;
 405
 406         for_each_zone(zone) {
 407                 unsigned long node_pfn, zone_start_pfn, zone_end_pfn;
 408
 409                 if (!is_highmem(zone))
 410                         continue;
 411
 412                 zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
 413                 zone_end_pfn = zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
 414
 415                 printk("Initializing %s for node %d (%08lx:%08lx)\n",
 416                                 zone->name, zone_to_nid(zone),
 417                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
 418
 419                 for (node_pfn = zone_start_pfn; node_pfn < zone_end_pfn; node_pfn++) {
 420                         if (!pfn_valid(node_pfn))
 421                                 continue;
 422                         page = pfn_to_page(node_pfn);
 423                         add_one_highpage_init(page, node_pfn, bad_ppro);
 424                 }
 425         }
 426         totalram_pages += totalhigh_pages;
 427 #endif
 428 }
 429
 430 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
 431 static int paddr_to_nid(u64 addr)
 432 {
 433         int nid;
 434         unsigned long pfn = PFN_DOWN(addr);
 435
 436         for_each_node(nid)
 437                 if (node_start_pfn[nid] <= pfn &&
 438                     pfn < node_end_pfn[nid])
 439                         return nid;
 440
 441         return -1;
 442 }
 443
 444 /*
 445  * This function is used to ask node id BEFORE memmap and mem_section's
 446  * initialization (pfn_to_nid() can't be used yet).
 447  * If _PXM is not defined on ACPI's DSDT, node id must be found by this.
 448  */
 449 int memory_add_physaddr_to_nid(u64 addr)
 450 {
 451         int nid = paddr_to_nid(addr);
 452         return (nid >= 0) ? nid : 0;
 453 }
 454
 455 EXPORT_SYMBOL_GPL(memory_add_physaddr_to_nid);
 456 #endif