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) numnodes         - the total number of nodes configured 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 unsigned long node_start_pfn[MAX_NUMNODES];
  64 unsigned long node_end_pfn[MAX_NUMNODES];
  65
  66 extern unsigned long find_max_low_pfn(void);
  67 extern void find_max_pfn(void);
  68 extern void one_highpage_init(struct page *, int, int);
  69
  70 extern struct e820map e820;
  71 extern unsigned long init_pg_tables_end;
  72 extern unsigned long highend_pfn, highstart_pfn;
  73 extern unsigned long max_low_pfn;
  74 extern unsigned long totalram_pages;
  75 extern unsigned long totalhigh_pages;
  76
  77 #define LARGE_PAGE_BYTES (PTRS_PER_PTE * PAGE_SIZE)
  78
  79 unsigned long node_remap_start_pfn[MAX_NUMNODES];
  80 unsigned long node_remap_size[MAX_NUMNODES];
  81 unsigned long node_remap_offset[MAX_NUMNODES];
  82 void *node_remap_start_vaddr[MAX_NUMNODES];
  83 void set_pmd_pfn(unsigned long vaddr, unsigned long pfn, pgprot_t flags);
  84
  85 /*
  86  * FLAT - support for basic PC memory model with discontig enabled, essentially
  87  *        a single node with all available processors in it with a flat
  88  *        memory map.
  89  */
  90 int __init get_memcfg_numa_flat(void)
  91 {
  92         printk("NUMA - single node, flat memory mode\n");
  93
  94         /* Run the memory configuration and find the top of memory. */
  95         find_max_pfn();
  96         node_start_pfn[0]  = 0;
  97         node_end_pfn[0]   = max_pfn;
  98
  99         /* Indicate there is one node available. */
 100         node_set_online(0);
 101         numnodes = 1;
 102         return 1;
 103 }
 104
 105 /*
 106  * Find the highest page frame number we have available for the node
 107  */
 108 static void __init find_max_pfn_node(int nid)
 109 {
 110         if (node_end_pfn[nid] > max_pfn)
 111                 node_end_pfn[nid] = max_pfn;
 112         /*
 113          * if a user has given mem=XXXX, then we need to make sure
 114          * that the node _starts_ before that, too, not just ends
 115          */
 116         if (node_start_pfn[nid] > max_pfn)
 117                 node_start_pfn[nid] = max_pfn;
 118         if (node_start_pfn[nid] > node_end_pfn[nid])
 119                 BUG();
 120 }
 121
 122 /*
 123  * Allocate memory for the pg_data_t for this node via a crude pre-bootmem
 124  * method.  For node zero take this from the bottom of memory, for
 125  * subsequent nodes place them at node_remap_start_vaddr which contains
 126  * node local data in physically node local memory.  See setup_memory()
 127  * for details.
 128  */
 129 static void __init allocate_pgdat(int nid)
 130 {
 131         if (nid)
 132                 NODE_DATA(nid) = (pg_data_t *)node_remap_start_vaddr[nid];
 133         else {
 134                 NODE_DATA(nid) = (pg_data_t *)(__va(min_low_pfn << PAGE_SHIFT));
 135                 min_low_pfn += PFN_UP(sizeof(pg_data_t));
 136                 memset(NODE_DATA(nid), 0, sizeof(pg_data_t));
 137         }
 138 }
 139
 140 /*
 141  * Register fully available low RAM pages with the bootmem allocator.
 142  */
 143 static void __init register_bootmem_low_pages(unsigned long system_max_low_pfn)
 144 {
 145         int i;
 146
 147         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
 148                 unsigned long curr_pfn, last_pfn, size;
 149                 /*
 150                  * Reserve usable low memory
 151                  */
 152                 if (e820.map[i].type != E820_RAM)
 153                         continue;
 154                 /*
 155                  * We are rounding up the start address of usable memory:
 156                  */
 157                 curr_pfn = PFN_UP(e820.map[i].addr);
 158                 if (curr_pfn >= system_max_low_pfn)
 159                         continue;
 160                 /*
 161                  * ... and at the end of the usable range downwards:
 162                  */
 163                 last_pfn = PFN_DOWN(e820.map[i].addr + e820.map[i].size);
 164
 165                 if (last_pfn > system_max_low_pfn)
 166                         last_pfn = system_max_low_pfn;
 167
 168                 /*
 169                  * .. finally, did all the rounding and playing
 170                  * around just make the area go away?
 171                  */
 172                 if (last_pfn <= curr_pfn)
 173                         continue;
 174
 175                 size = last_pfn - curr_pfn;
 176                 free_bootmem_node(NODE_DATA(0), PFN_PHYS(curr_pfn), PFN_PHYS(size));
 177         }
 178 }
 179
 180 void __init remap_numa_kva(void)
 181 {
 182         void *vaddr;
 183         unsigned long pfn;
 184         int node;
 185
 186         for (node = 1; node < numnodes; ++node) {
 187                 for (pfn=0; pfn < node_remap_size[node]; pfn += PTRS_PER_PTE) {
 188                         vaddr = node_remap_start_vaddr[node]+(pfn<<PAGE_SHIFT);
 189                         set_pmd_pfn((ulong) vaddr,
 190                                 node_remap_start_pfn[node] + pfn,
 191                                 PAGE_KERNEL_LARGE);
 192                 }
 193         }
 194 }
 195
 196 static unsigned long calculate_numa_remap_pages(void)
 197 {
 198         int nid;
 199         unsigned long size, reserve_pages = 0;
 200
 201         for (nid = 1; nid < numnodes; nid++) {
 202                 /* calculate the size of the mem_map needed in bytes */
 203                 size = (node_end_pfn[nid] - node_start_pfn[nid] + 1)
 204                         * sizeof(struct page) + sizeof(pg_data_t);
 205                 /* convert size to large (pmd size) pages, rounding up */
 206                 size = (size + LARGE_PAGE_BYTES - 1) / LARGE_PAGE_BYTES;
 207                 /* now the roundup is correct, convert to PAGE_SIZE pages */
 208                 size = size * PTRS_PER_PTE;
 209                 printk("Reserving %ld pages of KVA for lmem_map of node %d\n",
 210                                 size, nid);
 211                 node_remap_size[nid] = size;
 212                 reserve_pages += size;
 213                 node_remap_offset[nid] = reserve_pages;
 214                 printk("Shrinking node %d from %ld pages to %ld pages\n",
 215                         nid, node_end_pfn[nid], node_end_pfn[nid] - size);
 216                 node_end_pfn[nid] -= size;
 217                 node_remap_start_pfn[nid] = node_end_pfn[nid];
 218         }
 219         printk("Reserving total of %ld pages for numa KVA remap\n",
 220                         reserve_pages);
 221         return reserve_pages;
 222 }
 223
 224 /*
 225  * workaround for Dell systems that neglect to reserve EBDA
 226  */
 227 static void __init reserve_ebda_region_node(void)
 228 {
 229         unsigned int addr;
 230         addr = get_bios_ebda();
 231         if (addr)
 232                 reserve_bootmem_node(NODE_DATA(0), addr, PAGE_SIZE);
 233 }
 234
 235 unsigned long __init setup_memory(void)
 236 {
 237         int nid;
 238         unsigned long bootmap_size, system_start_pfn, system_max_low_pfn;
 239         unsigned long reserve_pages, pfn;
 240
 241         /*
 242          * When mapping a NUMA machine we allocate the node_mem_map arrays
 243          * from node local memory.  They are then mapped directly into KVA
 244          * between zone normal and vmalloc space.  Calculate the size of
 245          * this space and use it to adjust the boundry between ZONE_NORMAL
 246          * and ZONE_HIGHMEM.
 247          */
 248         get_memcfg_numa();
 249
 250         /* Fill in the physnode_map */
 251         for (nid = 0; nid < numnodes; nid++) {
 252                 printk("Node: %d, start_pfn: %ld, end_pfn: %ld\n",
 253                                 nid, node_start_pfn[nid], node_end_pfn[nid]);
 254                 printk("  Setting physnode_map array to node %d for pfns:\n  ",
 255                                 nid);
 256                 for (pfn = node_start_pfn[nid]; pfn < node_end_pfn[nid];
 257                                         pfn += PAGES_PER_ELEMENT) {
 258                         physnode_map[pfn / PAGES_PER_ELEMENT] = nid;
 259                         printk("%ld ", pfn);
 260                 }
 261                 printk("\n");
 262         }
 263
 264         reserve_pages = calculate_numa_remap_pages();
 265
 266         /* partially used pages are not usable - thus round upwards */
 267         system_start_pfn = min_low_pfn = PFN_UP(init_pg_tables_end);
 268
 269         find_max_pfn();
 270         system_max_low_pfn = max_low_pfn = find_max_low_pfn() - reserve_pages;
 271         printk("reserve_pages = %ld find_max_low_pfn() ~ %ld\n",
 272                         reserve_pages, max_low_pfn + reserve_pages);
 273         printk("max_pfn = %ld\n", max_pfn);
 274 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 275         highstart_pfn = highend_pfn = max_pfn;
 276         if (max_pfn > system_max_low_pfn)
 277                 highstart_pfn = system_max_low_pfn;
 278         printk(KERN_NOTICE "%ldMB HIGHMEM available.\n",
 279                pages_to_mb(highend_pfn - highstart_pfn));
 280 #endif
 281         printk(KERN_NOTICE "%ldMB LOWMEM available.\n",
 282                         pages_to_mb(system_max_low_pfn));
 283         printk("min_low_pfn = %ld, max_low_pfn = %ld, highstart_pfn = %ld\n",
 284                         min_low_pfn, max_low_pfn, highstart_pfn);
 285
 286         printk("Low memory ends at vaddr %08lx\n",
 287                         (ulong) pfn_to_kaddr(max_low_pfn));
 288         for (nid = 0; nid < numnodes; nid++) {
 289                 node_remap_start_vaddr[nid] = pfn_to_kaddr(
 290                         (highstart_pfn + reserve_pages) - node_remap_offset[nid]);
 291                 allocate_pgdat(nid);
 292                 printk ("node %d will remap to vaddr %08lx - %08lx\n", nid,
 293                         (ulong) node_remap_start_vaddr[nid],
 294                         (ulong) pfn_to_kaddr(highstart_pfn + reserve_pages
 295                             - node_remap_offset[nid] + node_remap_size[nid]));
 296         }
 297         printk("High memory starts at vaddr %08lx\n",
 298                         (ulong) pfn_to_kaddr(highstart_pfn));
 299         vmalloc_earlyreserve = reserve_pages * PAGE_SIZE;
 300         for (nid = 0; nid < numnodes; nid++)
 301                 find_max_pfn_node(nid);
 302
 303         NODE_DATA(0)->bdata = &node0_bdata;
 304
 305         /*
 306          * Initialize the boot-time allocator (with low memory only):
 307          */
 308         bootmap_size = init_bootmem_node(NODE_DATA(0), min_low_pfn, 0, system_max_low_pfn);
 309
 310         register_bootmem_low_pages(system_max_low_pfn);
 311
 312         /*
 313          * Reserve the bootmem bitmap itself as well. We do this in two
 314          * steps (first step was init_bootmem()) because this catches
 315          * the (very unlikely) case of us accidentally initializing the
 316          * bootmem allocator with an invalid RAM area.
 317          */
 318         reserve_bootmem_node(NODE_DATA(0), HIGH_MEMORY, (PFN_PHYS(min_low_pfn) +
 319                  bootmap_size + PAGE_SIZE-1) - (HIGH_MEMORY));
 320
 321         /*
 322          * reserve physical page 0 - it's a special BIOS page on many boxes,
 323          * enabling clean reboots, SMP operation, laptop functions.
 324          */
 325         reserve_bootmem_node(NODE_DATA(0), 0, PAGE_SIZE);
 326
 327         /*
 328          * But first pinch a few for the stack/trampoline stuff
 329          * FIXME: Don't need the extra page at 4K, but need to fix
 330          * trampoline before removing it. (see the GDT stuff)
 331          */
 332         reserve_bootmem_node(NODE_DATA(0), PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
 333
 334         /* reserve EBDA region, it's a 4K region */
 335         reserve_ebda_region_node();
 336
 337 #ifdef CONFIG_ACPI_SLEEP
 338         /*
 339          * Reserve low memory region for sleep support.
 340          */
 341         acpi_reserve_bootmem();
 342 #endif
 343
 344         /*
 345          * Find and reserve possible boot-time SMP configuration:
 346          */
 347         find_smp_config();
 348
 349 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
 350         if (LOADER_TYPE && INITRD_START) {
 351                 if (INITRD_START + INITRD_SIZE <= (system_max_low_pfn << PAGE_SHIFT)) {
 352                         reserve_bootmem_node(NODE_DATA(0), INITRD_START, INITRD_SIZE);
 353                         initrd_start =
 354                                 INITRD_START ? INITRD_START + PAGE_OFFSET : 0;
 355                         initrd_end = initrd_start+INITRD_SIZE;
 356                 }
 357                 else {
 358                         printk(KERN_ERR "initrd extends beyond end of memory "
 359                             "(0x%08lx > 0x%08lx)\ndisabling initrd\n",
 360                             INITRD_START + INITRD_SIZE,
 361                             system_max_low_pfn << PAGE_SHIFT);
 362                         initrd_start = 0;
 363                 }
 364         }
 365 #endif
 366         return system_max_low_pfn;
 367 }
 368
 369 void __init zone_sizes_init(void)
 370 {
 371         int nid;
 372
 373         /*
 374          * Insert nodes into pgdat_list backward so they appear in order.
 375          * Clobber node 0's links and NULL out pgdat_list before starting.
 376          */
 377         pgdat_list = NULL;
 378         for (nid = numnodes - 1; nid >= 0; nid--) {
 379                 if (nid)
 380                         memset(NODE_DATA(nid), 0, sizeof(pg_data_t));
 381                 NODE_DATA(nid)->pgdat_next = pgdat_list;
 382                 pgdat_list = NODE_DATA(nid);
 383         }
 384
 385         for (nid = 0; nid < numnodes; nid++) {
 386                 unsigned long zones_size[MAX_NR_ZONES] = {0, 0, 0};
 387                 unsigned long *zholes_size;
 388                 unsigned int max_dma;
 389
 390                 unsigned long low = max_low_pfn;
 391                 unsigned long start = node_start_pfn[nid];
 392                 unsigned long high = node_end_pfn[nid];
 393
 394                 max_dma = virt_to_phys((char *)MAX_DMA_ADDRESS) >> PAGE_SHIFT;
 395
 396                 if (start > low) {
 397 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 398                         BUG_ON(start > high);
 399                         zones_size[ZONE_HIGHMEM] = high - start;
 400 #endif
 401                 } else {
 402                         if (low < max_dma)
 403                                 zones_size[ZONE_DMA] = low;
 404                         else {
 405                                 BUG_ON(max_dma > low);
 406                                 BUG_ON(low > high);
 407                                 zones_size[ZONE_DMA] = max_dma;
 408                                 zones_size[ZONE_NORMAL] = low - max_dma;
 409 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 410                                 zones_size[ZONE_HIGHMEM] = high - low;
 411 #endif
 412                         }
 413                 }
 414                 zholes_size = get_zholes_size(nid);
 415                 /*
 416                  * We let the lmem_map for node 0 be allocated from the
 417                  * normal bootmem allocator, but other nodes come from the
 418                  * remapped KVA area - mbligh
 419                  */
 420                 if (!nid)
 421                         free_area_init_node(nid, NODE_DATA(nid),
 422                                         zones_size, start, zholes_size);
 423                 else {
 424                         unsigned long lmem_map;
 425                         lmem_map = (unsigned long)node_remap_start_vaddr[nid];
 426                         lmem_map += sizeof(pg_data_t) + PAGE_SIZE - 1;
 427                         lmem_map &= PAGE_MASK;
 428                         NODE_DATA(nid)->node_mem_map = (struct page *)lmem_map;
 429                         free_area_init_node(nid, NODE_DATA(nid), zones_size,
 430                                 start, zholes_size);
 431                 }
 432         }
 433         return;
 434 }
 435
 436 void __init set_highmem_pages_init(int bad_ppro)
 437 {
 438 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 439         struct zone *zone;
 440
 441         for_each_zone(zone) {
 442                 unsigned long node_pfn, node_high_size, zone_start_pfn;
 443                 struct page * zone_mem_map;
 444
 445                 if (!is_highmem(zone))
 446                         continue;
 447
 448                 printk("Initializing %s for node %d\n", zone->name,
 449                         zone->zone_pgdat->node_id);
 450
 451                 node_high_size = zone->spanned_pages;
 452                 zone_mem_map = zone->zone_mem_map;
 453                 zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
 454
 455                 for (node_pfn = 0; node_pfn < node_high_size; node_pfn++) {
 456                         one_highpage_init((struct page *)(zone_mem_map + node_pfn),
 457                                           zone_start_pfn + node_pfn, bad_ppro);
 458                 }
 459         }
 460         totalram_pages += totalhigh_pages;
 461 #endif
 462 }
 463
 464 void __init set_max_mapnr_init(void)
 465 {
 466 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 467         struct zone *high0 = &NODE_DATA(0)->node_zones[ZONE_HIGHMEM];
 468         if (high0->spanned_pages > 0)
 469                 highmem_start_page = high0->zone_mem_map;
 470         else
 471                 highmem_start_page = pfn_to_page(max_low_pfn - 1) + 1;
 472         num_physpages = highend_pfn;
 473 #else
 474         num_physpages = max_low_pfn;
 475 #endif
 476 }