x86: change NR_CPUS arrays in numa_64
[safe/jmp/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] __initdata = {
35         [0 ... NR_CPUS-1] = NUMA_NO_NODE
36 };
37 void *x86_cpu_to_node_map_early_ptr;
38 EXPORT_SYMBOL(x86_cpu_to_node_map_init);
39 EXPORT_SYMBOL(x86_cpu_to_node_map_early_ptr);
40 DEFINE_PER_CPU(u16, x86_cpu_to_node_map) = NUMA_NO_NODE;
41 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(x86_cpu_to_node_map);
42
43 u16 apicid_to_node[MAX_LOCAL_APIC] __cpuinitdata = {
44         [0 ... MAX_LOCAL_APIC-1] = NUMA_NO_NODE
45 };
46
47 cpumask_t node_to_cpumask_map[MAX_NUMNODES] __read_mostly;
48 EXPORT_SYMBOL(node_to_cpumask_map);
49
50 int numa_off __initdata;
51 unsigned long __initdata nodemap_addr;
52 unsigned long __initdata nodemap_size;
53
54 /*
55  * Given a shift value, try to populate memnodemap[]
56  * Returns :
57  * 1 if OK
58  * 0 if memnodmap[] too small (of shift too small)
59  * -1 if node overlap or lost ram (shift too big)
60  */
61 static int __init populate_memnodemap(const struct bootnode *nodes,
62                                       int numnodes, int shift)
63 {
64         unsigned long addr, end;
65         int i, res = -1;
66
67         memset(memnodemap, 0xff, memnodemapsize);
68         for (i = 0; i < numnodes; i++) {
69                 addr = nodes[i].start;
70                 end = nodes[i].end;
71                 if (addr >= end)
72                         continue;
73                 if ((end >> shift) >= memnodemapsize)
74                         return 0;
75                 do {
76                         if (memnodemap[addr >> shift] != 0xff)
77                                 return -1;
78                         memnodemap[addr >> shift] = i;
79                         addr += (1UL << shift);
80                 } while (addr < end);
81                 res = 1;
82         }
83         return res;
84 }
85
86 static int __init allocate_cachealigned_memnodemap(void)
87 {
88         unsigned long pad, pad_addr;
89
90         memnodemap = memnode.embedded_map;
91         if (memnodemapsize <= 48)
92                 return 0;
93
94         pad = L1_CACHE_BYTES - 1;
95         pad_addr = 0x8000;
96         nodemap_size = pad + memnodemapsize;
97         nodemap_addr = find_e820_area(pad_addr, end_pfn<<PAGE_SHIFT,
98                                       nodemap_size);
99         if (nodemap_addr == -1UL) {
100                 printk(KERN_ERR
101                        "NUMA: Unable to allocate Memory to Node hash map\n");
102                 nodemap_addr = nodemap_size = 0;
103                 return -1;
104         }
105         pad_addr = (nodemap_addr + pad) & ~pad;
106         memnodemap = phys_to_virt(pad_addr);
107
108         printk(KERN_DEBUG "NUMA: Allocated memnodemap from %lx - %lx\n",
109                nodemap_addr, nodemap_addr + nodemap_size);
110         return 0;
111 }
112
113 /*
114  * The LSB of all start and end addresses in the node map is the value of the
115  * maximum possible shift.
116  */
117 static int __init extract_lsb_from_nodes(const struct bootnode *nodes,
118                                          int numnodes)
119 {
120         int i, nodes_used = 0;
121         unsigned long start, end;
122         unsigned long bitfield = 0, memtop = 0;
123
124         for (i = 0; i < numnodes; i++) {
125                 start = nodes[i].start;
126                 end = nodes[i].end;
127                 if (start >= end)
128                         continue;
129                 bitfield |= start;
130                 nodes_used++;
131                 if (end > memtop)
132                         memtop = end;
133         }
134         if (nodes_used <= 1)
135                 i = 63;
136         else
137                 i = find_first_bit(&bitfield, sizeof(unsigned long)*8);
138         memnodemapsize = (memtop >> i)+1;
139         return i;
140 }
141
142 int __init compute_hash_shift(struct bootnode *nodes, int numnodes)
143 {
144         int shift;
145
146         shift = extract_lsb_from_nodes(nodes, numnodes);
147         if (allocate_cachealigned_memnodemap())
148                 return -1;
149         printk(KERN_DEBUG "NUMA: Using %d for the hash shift.\n",
150                 shift);
151
152         if (populate_memnodemap(nodes, numnodes, shift) != 1) {
153                 printk(KERN_INFO "Your memory is not aligned you need to "
154                        "rebuild your kernel with a bigger NODEMAPSIZE "
155                        "shift=%d\n", shift);
156                 return -1;
157         }
158         return shift;
159 }
160
161 int early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
162 {
163         return phys_to_nid(pfn << PAGE_SHIFT);
164 }
165
166 static void * __init early_node_mem(int nodeid, unsigned long start,
167                                     unsigned long end, unsigned long size)
168 {
169         unsigned long mem = find_e820_area(start, end, size);
170         void *ptr;
171
172         if (mem != -1L)
173                 return __va(mem);
174         ptr = __alloc_bootmem_nopanic(size,
175                                 SMP_CACHE_BYTES, __pa(MAX_DMA_ADDRESS));
176         if (ptr == NULL) {
177                 printk(KERN_ERR "Cannot find %lu bytes in node %d\n",
178                        size, nodeid);
179                 return NULL;
180         }
181         return ptr;
182 }
183
184 /* Initialize bootmem allocator for a node */
185 void __init setup_node_bootmem(int nodeid, unsigned long start,
186                                unsigned long end)
187 {
188         unsigned long start_pfn, end_pfn, bootmap_pages, bootmap_size;
189         unsigned long bootmap_start, nodedata_phys;
190         void *bootmap;
191         const int pgdat_size = round_up(sizeof(pg_data_t), PAGE_SIZE);
192
193         start = round_up(start, ZONE_ALIGN);
194
195         printk(KERN_INFO "Bootmem setup node %d %016lx-%016lx\n", nodeid,
196                start, end);
197
198         start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
199         end_pfn = end >> PAGE_SHIFT;
200
201         node_data[nodeid] = early_node_mem(nodeid, start, end, pgdat_size);
202         if (node_data[nodeid] == NULL)
203                 return;
204         nodedata_phys = __pa(node_data[nodeid]);
205
206         memset(NODE_DATA(nodeid), 0, sizeof(pg_data_t));
207         NODE_DATA(nodeid)->bdata = &plat_node_bdata[nodeid];
208         NODE_DATA(nodeid)->node_start_pfn = start_pfn;
209         NODE_DATA(nodeid)->node_spanned_pages = end_pfn - start_pfn;
210
211         /* Find a place for the bootmem map */
212         bootmap_pages = bootmem_bootmap_pages(end_pfn - start_pfn);
213         bootmap_start = round_up(nodedata_phys + pgdat_size, PAGE_SIZE);
214         bootmap = early_node_mem(nodeid, bootmap_start, end,
215                                         bootmap_pages<<PAGE_SHIFT);
216         if (bootmap == NULL)  {
217                 if (nodedata_phys < start || nodedata_phys >= end)
218                         free_bootmem((unsigned long)node_data[nodeid],
219                                      pgdat_size);
220                 node_data[nodeid] = NULL;
221                 return;
222         }
223         bootmap_start = __pa(bootmap);
224         Dprintk("bootmap start %lu pages %lu\n", bootmap_start, bootmap_pages);
225
226         bootmap_size = init_bootmem_node(NODE_DATA(nodeid),
227                                          bootmap_start >> PAGE_SHIFT,
228                                          start_pfn, end_pfn);
229
230         free_bootmem_with_active_regions(nodeid, end);
231
232         reserve_bootmem_node(NODE_DATA(nodeid), nodedata_phys, pgdat_size);
233         reserve_bootmem_node(NODE_DATA(nodeid), bootmap_start,
234                              bootmap_pages<<PAGE_SHIFT);
235 #ifdef CONFIG_ACPI_NUMA
236         srat_reserve_add_area(nodeid);
237 #endif
238         node_set_online(nodeid);
239 }
240
241 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
242 /* Initialize final allocator for a zone */
243 static void __init flat_setup_node_zones(int nodeid)
244 {
245         unsigned long start_pfn, end_pfn, memmapsize, limit;
246
247         start_pfn = node_start_pfn(nodeid);
248         end_pfn = node_end_pfn(nodeid);
249
250         Dprintk(KERN_INFO "Setting up memmap for node %d %lx-%lx\n",
251                 nodeid, start_pfn, end_pfn);
252
253         /*
254          * Try to allocate mem_map at end to not fill up precious <4GB
255          * memory.
256          */
257         memmapsize = sizeof(struct page) * (end_pfn-start_pfn);
258         limit = end_pfn << PAGE_SHIFT;
259
260         NODE_DATA(nodeid)->node_mem_map =
261                 __alloc_bootmem_core(NODE_DATA(nodeid)->bdata,
262                                      memmapsize, SMP_CACHE_BYTES,
263                                      round_down(limit - memmapsize, PAGE_SIZE),
264                                      limit);
265 }
266 #else
267 #define flat_setup_node_zones(i) do {} while (0)
268 #endif
269
270 /*
271  * There are unfortunately some poorly designed mainboards around that
272  * only connect memory to a single CPU. This breaks the 1:1 cpu->node
273  * mapping. To avoid this fill in the mapping for all possible CPUs,
274  * as the number of CPUs is not known yet. We round robin the existing
275  * nodes.
276  */
277 void __init numa_init_array(void)
278 {
279         int rr, i;
280
281         rr = first_node(node_online_map);
282         for (i = 0; i < NR_CPUS; i++) {
283                 if (cpu_to_node(i) != NUMA_NO_NODE)
284                         continue;
285                 numa_set_node(i, rr);
286                 rr = next_node(rr, node_online_map);
287                 if (rr == MAX_NUMNODES)
288                         rr = first_node(node_online_map);
289         }
290 }
291
292 #ifdef CONFIG_NUMA_EMU
293 /* Numa emulation */
294 char *cmdline __initdata;
295
296 /*
297  * Setups up nid to range from addr to addr + size.  If the end
298  * boundary is greater than max_addr, then max_addr is used instead.
299  * The return value is 0 if there is additional memory left for
300  * allocation past addr and -1 otherwise.  addr is adjusted to be at
301  * the end of the node.
302  */
303 static int __init setup_node_range(int nid, struct bootnode *nodes, u64 *addr,
304                                    u64 size, u64 max_addr)
305 {
306         int ret = 0;
307
308         nodes[nid].start = *addr;
309         *addr += size;
310         if (*addr >= max_addr) {
311                 *addr = max_addr;
312                 ret = -1;
313         }
314         nodes[nid].end = *addr;
315         node_set(nid, node_possible_map);
316         printk(KERN_INFO "Faking node %d at %016Lx-%016Lx (%LuMB)\n", nid,
317                nodes[nid].start, nodes[nid].end,
318                (nodes[nid].end - nodes[nid].start) >> 20);
319         return ret;
320 }
321
322 /*
323  * Splits num_nodes nodes up equally starting at node_start.  The return value
324  * is the number of nodes split up and addr is adjusted to be at the end of the
325  * last node allocated.
326  */
327 static int __init split_nodes_equally(struct bootnode *nodes, u64 *addr,
328                                       u64 max_addr, int node_start,
329                                       int num_nodes)
330 {
331         unsigned int big;
332         u64 size;
333         int i;
334
335         if (num_nodes <= 0)
336                 return -1;
337         if (num_nodes > MAX_NUMNODES)
338                 num_nodes = MAX_NUMNODES;
339         size = (max_addr - *addr - e820_hole_size(*addr, max_addr)) /
340                num_nodes;
341         /*
342          * Calculate the number of big nodes that can be allocated as a result
343          * of consolidating the leftovers.
344          */
345         big = ((size & ~FAKE_NODE_MIN_HASH_MASK) * num_nodes) /
346               FAKE_NODE_MIN_SIZE;
347
348         /* Round down to nearest FAKE_NODE_MIN_SIZE. */
349         size &= FAKE_NODE_MIN_HASH_MASK;
350         if (!size) {
351                 printk(KERN_ERR "Not enough memory for each node.  "
352                        "NUMA emulation disabled.\n");
353                 return -1;
354         }
355
356         for (i = node_start; i < num_nodes + node_start; i++) {
357                 u64 end = *addr + size;
358
359                 if (i < big)
360                         end += FAKE_NODE_MIN_SIZE;
361                 /*
362                  * The final node can have the remaining system RAM.  Other
363                  * nodes receive roughly the same amount of available pages.
364                  */
365                 if (i == num_nodes + node_start - 1)
366                         end = max_addr;
367                 else
368                         while (end - *addr - e820_hole_size(*addr, end) <
369                                size) {
370                                 end += FAKE_NODE_MIN_SIZE;
371                                 if (end > max_addr) {
372                                         end = max_addr;
373                                         break;
374                                 }
375                         }
376                 if (setup_node_range(i, nodes, addr, end - *addr, max_addr) < 0)
377                         break;
378         }
379         return i - node_start + 1;
380 }
381
382 /*
383  * Splits the remaining system RAM into chunks of size.  The remaining memory is
384  * always assigned to a final node and can be asymmetric.  Returns the number of
385  * nodes split.
386  */
387 static int __init split_nodes_by_size(struct bootnode *nodes, u64 *addr,
388                                       u64 max_addr, int node_start, u64 size)
389 {
390         int i = node_start;
391         size = (size << 20) & FAKE_NODE_MIN_HASH_MASK;
392         while (!setup_node_range(i++, nodes, addr, size, max_addr))
393                 ;
394         return i - node_start;
395 }
396
397 /*
398  * Sets up the system RAM area from start_pfn to end_pfn according to the
399  * numa=fake command-line option.
400  */
401 static int __init numa_emulation(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
402 {
403         struct bootnode nodes[MAX_NUMNODES];
404         u64 size, addr = start_pfn << PAGE_SHIFT;
405         u64 max_addr = end_pfn << PAGE_SHIFT;
406         int num_nodes = 0, num = 0, coeff_flag, coeff = -1, i;
407
408         memset(&nodes, 0, sizeof(nodes));
409         /*
410          * If the numa=fake command-line is just a single number N, split the
411          * system RAM into N fake nodes.
412          */
413         if (!strchr(cmdline, '*') && !strchr(cmdline, ',')) {
414                 long n = simple_strtol(cmdline, NULL, 0);
415
416                 num_nodes = split_nodes_equally(nodes, &addr, max_addr, 0, n);
417                 if (num_nodes < 0)
418                         return num_nodes;
419                 goto out;
420         }
421
422         /* Parse the command line. */
423         for (coeff_flag = 0; ; cmdline++) {
424                 if (*cmdline && isdigit(*cmdline)) {
425                         num = num * 10 + *cmdline - '0';
426                         continue;
427                 }
428                 if (*cmdline == '*') {
429                         if (num > 0)
430                                 coeff = num;
431                         coeff_flag = 1;
432                 }
433                 if (!*cmdline || *cmdline == ',') {
434                         if (!coeff_flag)
435                                 coeff = 1;
436                         /*
437                          * Round down to the nearest FAKE_NODE_MIN_SIZE.
438                          * Command-line coefficients are in megabytes.
439                          */
440                         size = ((u64)num << 20) & FAKE_NODE_MIN_HASH_MASK;
441                         if (size)
442                                 for (i = 0; i < coeff; i++, num_nodes++)
443                                         if (setup_node_range(num_nodes, nodes,
444                                                 &addr, size, max_addr) < 0)
445                                                 goto done;
446                         if (!*cmdline)
447                                 break;
448                         coeff_flag = 0;
449                         coeff = -1;
450                 }
451                 num = 0;
452         }
453 done:
454         if (!num_nodes)
455                 return -1;
456         /* Fill remainder of system RAM, if appropriate. */
457         if (addr < max_addr) {
458                 if (coeff_flag && coeff < 0) {
459                         /* Split remaining nodes into num-sized chunks */
460                         num_nodes += split_nodes_by_size(nodes, &addr, max_addr,
461                                                          num_nodes, num);
462                         goto out;
463                 }
464                 switch (*(cmdline - 1)) {
465                 case '*':
466                         /* Split remaining nodes into coeff chunks */
467                         if (coeff <= 0)
468                                 break;
469                         num_nodes += split_nodes_equally(nodes, &addr, max_addr,
470                                                          num_nodes, coeff);
471                         break;
472                 case ',':
473                         /* Do not allocate remaining system RAM */
474                         break;
475                 default:
476                         /* Give one final node */
477                         setup_node_range(num_nodes, nodes, &addr,
478                                          max_addr - addr, max_addr);
479                         num_nodes++;
480                 }
481         }
482 out:
483         memnode_shift = compute_hash_shift(nodes, num_nodes);
484         if (memnode_shift < 0) {
485                 memnode_shift = 0;
486                 printk(KERN_ERR "No NUMA hash function found.  NUMA emulation "
487                        "disabled.\n");
488                 return -1;
489         }
490
491         /*
492          * We need to vacate all active ranges that may have been registered by
493          * SRAT and set acpi_numa to -1 so that srat_disabled() always returns
494          * true.  NUMA emulation has succeeded so we will not scan ACPI nodes.
495          */
496         remove_all_active_ranges();
497 #ifdef CONFIG_ACPI_NUMA
498         acpi_numa = -1;
499 #endif
500         for_each_node_mask(i, node_possible_map) {
501                 e820_register_active_regions(i, nodes[i].start >> PAGE_SHIFT,
502                                                 nodes[i].end >> PAGE_SHIFT);
503                 setup_node_bootmem(i, nodes[i].start, nodes[i].end);
504         }
505         acpi_fake_nodes(nodes, num_nodes);
506         numa_init_array();
507         return 0;
508 }
509 #endif /* CONFIG_NUMA_EMU */
510
511 void __init numa_initmem_init(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
512 {
513         int i;
514
515         nodes_clear(node_possible_map);
516
517 #ifdef CONFIG_NUMA_EMU
518         if (cmdline && !numa_emulation(start_pfn, end_pfn))
519                 return;
520         nodes_clear(node_possible_map);
521 #endif
522
523 #ifdef CONFIG_ACPI_NUMA
524         if (!numa_off && !acpi_scan_nodes(start_pfn << PAGE_SHIFT,
525                                           end_pfn << PAGE_SHIFT))
526                 return;
527         nodes_clear(node_possible_map);
528 #endif
529
530 #ifdef CONFIG_K8_NUMA
531         if (!numa_off && !k8_scan_nodes(start_pfn<<PAGE_SHIFT,
532                                         end_pfn<<PAGE_SHIFT))
533                 return;
534         nodes_clear(node_possible_map);
535 #endif
536         printk(KERN_INFO "%s\n",
537                numa_off ? "NUMA turned off" : "No NUMA configuration found");
538
539         printk(KERN_INFO "Faking a node at %016lx-%016lx\n",
540                start_pfn << PAGE_SHIFT,
541                end_pfn << PAGE_SHIFT);
542         /* setup dummy node covering all memory */
543         memnode_shift = 63;
544         memnodemap = memnode.embedded_map;
545         memnodemap[0] = 0;
546         nodes_clear(node_online_map);
547         node_set_online(0);
548         node_set(0, node_possible_map);
549         for (i = 0; i < NR_CPUS; i++)
550                 numa_set_node(i, 0);
551         /* cpumask_of_cpu() may not be available during early startup */
552         memset(&node_to_cpumask_map[0], 0, sizeof(node_to_cpumask_map[0]));
553         cpu_set(0, node_to_cpumask_map[0]);
554         e820_register_active_regions(0, start_pfn, end_pfn);
555         setup_node_bootmem(0, start_pfn << PAGE_SHIFT, end_pfn << PAGE_SHIFT);
556 }
557
558 __cpuinit void numa_add_cpu(int cpu)
559 {
560         set_bit(cpu, (unsigned long *)&node_to_cpumask_map[cpu_to_node(cpu)]);
561 }
562
563 void __cpuinit numa_set_node(int cpu, int node)
564 {
565         u16 *cpu_to_node_map = (u16 *)x86_cpu_to_node_map_early_ptr;
566
567         cpu_pda(cpu)->nodenumber = node;
568
569         if(cpu_to_node_map)
570                 cpu_to_node_map[cpu] = node;
571         else if(per_cpu_offset(cpu))
572                 per_cpu(x86_cpu_to_node_map, cpu) = node;
573         else
574                 Dprintk(KERN_INFO "Setting node for non-present cpu %d\n", cpu);
575 }
576
577 unsigned long __init numa_free_all_bootmem(void)
578 {
579         unsigned long pages = 0;
580         int i;
581
582         for_each_online_node(i)
583                 pages += free_all_bootmem_node(NODE_DATA(i));
584
585         return pages;
586 }
587
588 void __init paging_init(void)
589 {
590         unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES];
591         int i;
592
593         memset(max_zone_pfns, 0, sizeof(max_zone_pfns));
594         max_zone_pfns[ZONE_DMA] = MAX_DMA_PFN;
595         max_zone_pfns[ZONE_DMA32] = MAX_DMA32_PFN;
596         max_zone_pfns[ZONE_NORMAL] = end_pfn;
597
598         sparse_memory_present_with_active_regions(MAX_NUMNODES);
599         sparse_init();
600
601         for_each_online_node(i)
602                 flat_setup_node_zones(i);
603
604         free_area_init_nodes(max_zone_pfns);
605 }
606
607 static __init int numa_setup(char *opt)
608 {
609         if (!opt)
610                 return -EINVAL;
611         if (!strncmp(opt, "off", 3))
612                 numa_off = 1;
613 #ifdef CONFIG_NUMA_EMU
614         if (!strncmp(opt, "fake=", 5))
615                 cmdline = opt + 5;
616 #endif
617 #ifdef CONFIG_ACPI_NUMA
618         if (!strncmp(opt, "noacpi", 6))
619                 acpi_numa = -1;
620         if (!strncmp(opt, "hotadd=", 7))
621                 hotadd_percent = simple_strtoul(opt+7, NULL, 10);
622 #endif
623         return 0;
624 }
625 early_param("numa", numa_setup);
626
627 /*
628  * Setup early cpu_to_node.
629  *
630  * Populate cpu_to_node[] only if x86_cpu_to_apicid[],
631  * and apicid_to_node[] tables have valid entries for a CPU.
632  * This means we skip cpu_to_node[] initialisation for NUMA
633  * emulation and faking node case (when running a kernel compiled
634  * for NUMA on a non NUMA box), which is OK as cpu_to_node[]
635  * is already initialized in a round robin manner at numa_init_array,
636  * prior to this call, and this initialization is good enough
637  * for the fake NUMA cases.
638  */
639 void __init init_cpu_to_node(void)
640 {
641         int i;
642
643         for (i = 0; i < NR_CPUS; i++) {
644                 u16 apicid = x86_cpu_to_apicid_init[i];
645
646                 if (apicid == BAD_APICID)
647                         continue;
648                 if (apicid_to_node[apicid] == NUMA_NO_NODE)
649                         continue;
650                 numa_set_node(i, apicid_to_node[apicid]);
651         }
652 }
653
654