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 #include <asm/proto.h>
  42
  43 struct pglist_data *node_data[MAX_NUMNODES] __read_mostly;
  44 EXPORT_SYMBOL(node_data);
  45 static bootmem_data_t node0_bdata;
  46
  47 /*
  48  * numa interface - we expect the numa architecture specific code to have
  49  *                  populated the following initialisation.
  50  *
  51  * 1) node_online_map  - the map of all nodes configured (online) in the system
  52  * 2) node_start_pfn   - the starting page frame number for a node
  53  * 3) node_end_pfn     - the ending page fram number for a node
  54  */
  55 unsigned long node_start_pfn[MAX_NUMNODES] __read_mostly;
  56 unsigned long node_end_pfn[MAX_NUMNODES] __read_mostly;
  57
  58
  59 #ifdef CONFIG_DISCONTIGMEM
  60 /*
  61  * 4) physnode_map     - the mapping between a pfn and owning node
  62  * physnode_map keeps track of the physical memory layout of a generic
  63  * numa node on a 64Mb break (each element of the array will
  64  * represent 64Mb of memory and will be marked by the node id.  so,
  65  * if the first gig is on node 0, and the second gig is on node 1
  66  * physnode_map will contain:
  67  *
  68  *     physnode_map[0-15] = 0;
  69  *     physnode_map[16-31] = 1;
  70  *     physnode_map[32- ] = -1;
  71  */
  72 s8 physnode_map[MAX_ELEMENTS] __read_mostly = { [0 ... (MAX_ELEMENTS - 1)] = -1};
  73 EXPORT_SYMBOL(physnode_map);
  74
  75 void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end)
  76 {
  77         unsigned long pfn;
  78
  79         printk(KERN_INFO "Node: %d, start_pfn: %ld, end_pfn: %ld\n",
  80                         nid, start, end);
  81         printk(KERN_DEBUG "  Setting physnode_map array to node %d for pfns:\n", nid);
  82         printk(KERN_DEBUG "  ");
  83         for (pfn = start; pfn < end; pfn += PAGES_PER_ELEMENT) {
  84                 physnode_map[pfn / PAGES_PER_ELEMENT] = nid;
  85                 printk(KERN_CONT "%ld ", pfn);
  86         }
  87         printk(KERN_CONT "\n");
  88 }
  89
  90 unsigned long node_memmap_size_bytes(int nid, unsigned long start_pfn,
  91                                               unsigned long end_pfn)
  92 {
  93         unsigned long nr_pages = end_pfn - start_pfn;
  94
  95         if (!nr_pages)
  96                 return 0;
  97
  98         return (nr_pages + 1) * sizeof(struct page);
  99 }
 100 #endif
 101
 102 extern unsigned long find_max_low_pfn(void);
 103 extern void add_one_highpage_init(struct page *, int, int);
 104 extern unsigned long highend_pfn, highstart_pfn;
 105
 106 #define LARGE_PAGE_BYTES (PTRS_PER_PTE * PAGE_SIZE)
 107
 108 unsigned long node_remap_size[MAX_NUMNODES];
 109 static void *node_remap_start_vaddr[MAX_NUMNODES];
 110 void set_pmd_pfn(unsigned long vaddr, unsigned long pfn, pgprot_t flags);
 111
 112 static unsigned long kva_start_pfn;
 113 static unsigned long kva_pages;
 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         node_remap_size[0] = node_memmap_size_bytes(0, 0, max_pfn);
 129
 130         /* Indicate there is one node available. */
 131         nodes_clear(node_online_map);
 132         node_set_online(0);
 133         return 1;
 134 }
 135
 136 /*
 137  * Find the highest page frame number we have available for the node
 138  */
 139 static void __init propagate_e820_map_node(int nid)
 140 {
 141         if (node_end_pfn[nid] > max_pfn)
 142                 node_end_pfn[nid] = max_pfn;
 143         /*
 144          * if a user has given mem=XXXX, then we need to make sure
 145          * that the node _starts_ before that, too, not just ends
 146          */
 147         if (node_start_pfn[nid] > max_pfn)
 148                 node_start_pfn[nid] = max_pfn;
 149         BUG_ON(node_start_pfn[nid] > node_end_pfn[nid]);
 150 }
 151
 152 /*
 153  * Allocate memory for the pg_data_t for this node via a crude pre-bootmem
 154  * method.  For node zero take this from the bottom of memory, for
 155  * subsequent nodes place them at node_remap_start_vaddr which contains
 156  * node local data in physically node local memory.  See setup_memory()
 157  * for details.
 158  */
 159 static void __init allocate_pgdat(int nid)
 160 {
 161         if (nid && node_has_online_mem(nid))
 162                 NODE_DATA(nid) = (pg_data_t *)node_remap_start_vaddr[nid];
 163         else {
 164                 unsigned long pgdat_phys;
 165                 pgdat_phys = find_e820_area(min_low_pfn<<PAGE_SHIFT,
 166                                  (nid ? max_low_pfn:max_pfn_mapped)<<PAGE_SHIFT,
 167                                  sizeof(pg_data_t),
 168                                  PAGE_SIZE);
 169                 NODE_DATA(nid) = (pg_data_t *)(pfn_to_kaddr(pgdat_phys>>PAGE_SHIFT));
 170                 reserve_early(pgdat_phys, pgdat_phys + sizeof(pg_data_t),
 171                               "NODE_DATA");
 172         }
 173         printk(KERN_DEBUG "allocate_pgdat: node %d NODE_DATA %08lx\n",
 174                 nid, (unsigned long)NODE_DATA(nid));
 175 }
 176
 177 #ifdef CONFIG_DISCONTIGMEM
 178 /*
 179  * In the discontig memory model, a portion of the kernel virtual area (KVA)
 180  * is reserved and portions of nodes are mapped using it. This is to allow
 181  * node-local memory to be allocated for structures that would normally require
 182  * ZONE_NORMAL. The memory is allocated with alloc_remap() and callers
 183  * should be prepared to allocate from the bootmem allocator instead. This KVA
 184  * mechanism is incompatible with SPARSEMEM as it makes assumptions about the
 185  * layout of memory that are broken if alloc_remap() succeeds for some of the
 186  * map and fails for others
 187  */
 188 static unsigned long node_remap_start_pfn[MAX_NUMNODES];
 189 static void *node_remap_end_vaddr[MAX_NUMNODES];
 190 static void *node_remap_alloc_vaddr[MAX_NUMNODES];
 191 static unsigned long node_remap_offset[MAX_NUMNODES];
 192
 193 void *alloc_remap(int nid, unsigned long size)
 194 {
 195         void *allocation = node_remap_alloc_vaddr[nid];
 196
 197         size = ALIGN(size, L1_CACHE_BYTES);
 198
 199         if (!allocation || (allocation + size) >= node_remap_end_vaddr[nid])
 200                 return 0;
 201
 202         node_remap_alloc_vaddr[nid] += size;
 203         memset(allocation, 0, size);
 204
 205         return allocation;
 206 }
 207
 208 void __init remap_numa_kva(void)
 209 {
 210         void *vaddr;
 211         unsigned long pfn;
 212         int node;
 213
 214         for_each_online_node(node) {
 215                 printk(KERN_DEBUG "remap_numa_kva: node %d\n", node);
 216                 for (pfn=0; pfn < node_remap_size[node]; pfn += PTRS_PER_PTE) {
 217                         vaddr = node_remap_start_vaddr[node]+(pfn<<PAGE_SHIFT);
 218                         printk(KERN_DEBUG "remap_numa_kva: %08lx to pfn %08lx\n",
 219                                 (unsigned long)vaddr,
 220                                 node_remap_start_pfn[node] + pfn);
 221                         set_pmd_pfn((ulong) vaddr,
 222                                 node_remap_start_pfn[node] + pfn,
 223                                 PAGE_KERNEL_LARGE);
 224                 }
 225         }
 226 }
 227
 228 static unsigned long calculate_numa_remap_pages(void)
 229 {
 230         int nid;
 231         unsigned long size, reserve_pages = 0;
 232         unsigned long pfn;
 233
 234         for_each_online_node(nid) {
 235                 unsigned old_end_pfn = node_end_pfn[nid];
 236
 237                 /*
 238                  * The acpi/srat node info can show hot-add memroy zones
 239                  * where memory could be added but not currently present.
 240                  */
 241                 if (node_start_pfn[nid] > max_pfn)
 242                         continue;
 243                 if (node_end_pfn[nid] > max_pfn)
 244                         node_end_pfn[nid] = max_pfn;
 245
 246                 /* ensure the remap includes space for the pgdat. */
 247                 size = node_remap_size[nid] + sizeof(pg_data_t);
 248
 249                 /* convert size to large (pmd size) pages, rounding up */
 250                 size = (size + LARGE_PAGE_BYTES - 1) / LARGE_PAGE_BYTES;
 251                 /* now the roundup is correct, convert to PAGE_SIZE pages */
 252                 size = size * PTRS_PER_PTE;
 253
 254                 /*
 255                  * Validate the region we are allocating only contains valid
 256                  * pages.
 257                  */
 258                 for (pfn = node_end_pfn[nid] - size;
 259                      pfn < node_end_pfn[nid]; pfn++)
 260                         if (!page_is_ram(pfn))
 261                                 break;
 262
 263                 if (pfn != node_end_pfn[nid])
 264                         size = 0;
 265
 266                 printk("Reserving %ld pages of KVA for lmem_map of node %d\n",
 267                                 size, nid);
 268                 node_remap_size[nid] = size;
 269                 node_remap_offset[nid] = reserve_pages;
 270                 reserve_pages += size;
 271                 printk("Shrinking node %d from %ld pages to %ld pages\n",
 272                         nid, node_end_pfn[nid], node_end_pfn[nid] - size);
 273
 274                 if (node_end_pfn[nid] & (PTRS_PER_PTE-1)) {
 275                         /*
 276                          * Align node_end_pfn[] and node_remap_start_pfn[] to
 277                          * pmd boundary. remap_numa_kva will barf otherwise.
 278                          */
 279                         printk("Shrinking node %d further by %ld pages for proper alignment\n",
 280                                 nid, node_end_pfn[nid] & (PTRS_PER_PTE-1));
 281                         size +=  node_end_pfn[nid] & (PTRS_PER_PTE-1);
 282                 }
 283
 284                 node_end_pfn[nid] -= size;
 285                 node_remap_start_pfn[nid] = node_end_pfn[nid];
 286                 shrink_active_range(nid, old_end_pfn, node_end_pfn[nid]);
 287         }
 288         printk("Reserving total of %ld pages for numa KVA remap\n",
 289                         reserve_pages);
 290         return reserve_pages;
 291 }
 292
 293 static void init_remap_allocator(int nid)
 294 {
 295         node_remap_start_vaddr[nid] = pfn_to_kaddr(
 296                         kva_start_pfn + node_remap_offset[nid]);
 297         node_remap_end_vaddr[nid] = node_remap_start_vaddr[nid] +
 298                 (node_remap_size[nid] * PAGE_SIZE);
 299         node_remap_alloc_vaddr[nid] = node_remap_start_vaddr[nid] +
 300                 ALIGN(sizeof(pg_data_t), PAGE_SIZE);
 301
 302         printk ("node %d will remap to vaddr %08lx - %08lx\n", nid,
 303                 (ulong) node_remap_start_vaddr[nid],
 304                 (ulong) node_remap_end_vaddr[nid]);
 305 }
 306 #else
 307 void *alloc_remap(int nid, unsigned long size)
 308 {
 309         return NULL;
 310 }
 311
 312 static unsigned long calculate_numa_remap_pages(void)
 313 {
 314         return 0;
 315 }
 316
 317 static void init_remap_allocator(int nid)
 318 {
 319 }
 320
 321 void __init remap_numa_kva(void)
 322 {
 323 }
 324 #endif /* CONFIG_DISCONTIGMEM */
 325
 326 extern void setup_bootmem_allocator(void);
 327 unsigned long __init setup_memory(void)
 328 {
 329         int nid;
 330         unsigned long system_start_pfn, system_max_low_pfn;
 331
 332         /*
 333          * When mapping a NUMA machine we allocate the node_mem_map arrays
 334          * from node local memory.  They are then mapped directly into KVA
 335          * between zone normal and vmalloc space.  Calculate the size of
 336          * this space and use it to adjust the boundary between ZONE_NORMAL
 337          * and ZONE_HIGHMEM.
 338          */
 339         get_memcfg_numa();
 340
 341         kva_pages = round_up(calculate_numa_remap_pages(), PTRS_PER_PTE);
 342
 343         /* partially used pages are not usable - thus round upwards */
 344         system_start_pfn = min_low_pfn = PFN_UP(init_pg_tables_end);
 345
 346         system_max_low_pfn = max_low_pfn = find_max_low_pfn();
 347         kva_start_pfn = round_down(max_low_pfn - kva_pages, PTRS_PER_PTE);
 348         kva_start_pfn = find_e820_area(kva_start_pfn<<PAGE_SHIFT,
 349                                 max_low_pfn<<PAGE_SHIFT,
 350                                 kva_pages<<PAGE_SHIFT,
 351                                 PTRS_PER_PTE<<PAGE_SHIFT) >> PAGE_SHIFT;
 352
 353         printk("kva_start_pfn ~ %ld find_max_low_pfn() ~ %ld\n",
 354                 kva_start_pfn, max_low_pfn);
 355         printk("max_pfn = %ld\n", max_pfn);
 356
 357         /* avoid clash with initrd */
 358         reserve_early(kva_start_pfn<<PAGE_SHIFT,
 359                       (kva_start_pfn + kva_pages)<<PAGE_SHIFT,
 360                      "KVA PG");
 361 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 362         highstart_pfn = highend_pfn = max_pfn;
 363         if (max_pfn > system_max_low_pfn)
 364                 highstart_pfn = system_max_low_pfn;
 365         printk(KERN_NOTICE "%ldMB HIGHMEM available.\n",
 366                pages_to_mb(highend_pfn - highstart_pfn));
 367         num_physpages = highend_pfn;
 368         high_memory = (void *) __va(highstart_pfn * PAGE_SIZE - 1) + 1;
 369 #else
 370         num_physpages = system_max_low_pfn;
 371         high_memory = (void *) __va(system_max_low_pfn * PAGE_SIZE - 1) + 1;
 372 #endif
 373         printk(KERN_NOTICE "%ldMB LOWMEM available.\n",
 374                         pages_to_mb(system_max_low_pfn));
 375         printk("min_low_pfn = %ld, max_low_pfn = %ld, highstart_pfn = %ld\n",
 376                         min_low_pfn, max_low_pfn, highstart_pfn);
 377
 378         printk("Low memory ends at vaddr %08lx\n",
 379                         (ulong) pfn_to_kaddr(max_low_pfn));
 380         for_each_online_node(nid) {
 381                 init_remap_allocator(nid);
 382
 383                 allocate_pgdat(nid);
 384         }
 385         printk("High memory starts at vaddr %08lx\n",
 386                         (ulong) pfn_to_kaddr(highstart_pfn));
 387         for_each_online_node(nid)
 388                 propagate_e820_map_node(nid);
 389
 390         memset(NODE_DATA(0), 0, sizeof(struct pglist_data));
 391         NODE_DATA(0)->bdata = &node0_bdata;
 392         setup_bootmem_allocator();
 393         return max_low_pfn;
 394 }
 395
 396 void __init zone_sizes_init(void)
 397 {
 398         int nid;
 399         unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES];
 400         memset(max_zone_pfns, 0, sizeof(max_zone_pfns));
 401         max_zone_pfns[ZONE_DMA] =
 402                 virt_to_phys((char *)MAX_DMA_ADDRESS) >> PAGE_SHIFT;
 403         max_zone_pfns[ZONE_NORMAL] = max_low_pfn;
 404 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 405         max_zone_pfns[ZONE_HIGHMEM] = highend_pfn;
 406 #endif
 407
 408         /* If SRAT has not registered memory, register it now */
 409         if (find_max_pfn_with_active_regions() == 0) {
 410                 for_each_online_node(nid) {
 411                         if (node_has_online_mem(nid))
 412                                 add_active_range(nid, node_start_pfn[nid],
 413                                                         node_end_pfn[nid]);
 414                 }
 415         }
 416
 417         free_area_init_nodes(max_zone_pfns);
 418         return;
 419 }
 420
 421 void __init set_highmem_pages_init(int bad_ppro)
 422 {
 423 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 424         struct zone *zone;
 425         struct page *page;
 426
 427         for_each_zone(zone) {
 428                 unsigned long node_pfn, zone_start_pfn, zone_end_pfn;
 429
 430                 if (!is_highmem(zone))
 431                         continue;
 432
 433                 zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
 434                 zone_end_pfn = zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
 435
 436                 printk("Initializing %s for node %d (%08lx:%08lx)\n",
 437                                 zone->name, zone_to_nid(zone),
 438                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
 439
 440                 for (node_pfn = zone_start_pfn; node_pfn < zone_end_pfn; node_pfn++) {
 441                         if (!pfn_valid(node_pfn))
 442                                 continue;
 443                         page = pfn_to_page(node_pfn);
 444                         add_one_highpage_init(page, node_pfn, bad_ppro);
 445                 }
 446         }
 447         totalram_pages += totalhigh_pages;
 448 #endif
 449 }
 450
 451 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
 452 static int paddr_to_nid(u64 addr)
 453 {
 454         int nid;
 455         unsigned long pfn = PFN_DOWN(addr);
 456
 457         for_each_node(nid)
 458                 if (node_start_pfn[nid] <= pfn &&
 459                     pfn < node_end_pfn[nid])
 460                         return nid;
 461
 462         return -1;
 463 }
 464
 465 /*
 466  * This function is used to ask node id BEFORE memmap and mem_section's
 467  * initialization (pfn_to_nid() can't be used yet).
 468  * If _PXM is not defined on ACPI's DSDT, node id must be found by this.
 469  */
 470 int memory_add_physaddr_to_nid(u64 addr)
 471 {
 472         int nid = paddr_to_nid(addr);
 473         return (nid >= 0) ? nid : 0;
 474 }
 475
 476 EXPORT_SYMBOL_GPL(memory_add_physaddr_to_nid);
 477 #endif