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 <asm/crash_dump.h>
  36 #include <bios_ebda.h>
  37
  38 struct pglist_data *node_data[MAX_NUMNODES];
  39 bootmem_data_t node0_bdata;
  40
  41 /*
  42  * numa interface - we expect the numa architecture specfic code to have
  43  *                  populated the following initialisation.
  44  *
  45  * 1) numnodes         - the total number of nodes configured in the system
  46  * 2) physnode_map     - the mapping between a pfn and owning node
  47  * 3) node_start_pfn   - the starting page frame number for a node
  48  * 3) node_end_pfn     - the ending page fram number for a node
  49  */
  50
  51 /*
  52  * physnode_map keeps track of the physical memory layout of a generic
  53  * numa node on a 256Mb break (each element of the array will
  54  * represent 256Mb of memory and will be marked by the node id.  so,
  55  * if the first gig is on node 0, and the second gig is on node 1
  56  * physnode_map will contain:
  57  *
  58  *     physnode_map[0-3] = 0;
  59  *     physnode_map[4-7] = 1;
  60  *     physnode_map[8- ] = -1;
  61  */
  62 s8 physnode_map[MAX_ELEMENTS] = { [0 ... (MAX_ELEMENTS - 1)] = -1};
  63
  64 unsigned long node_start_pfn[MAX_NUMNODES];
  65 unsigned long node_end_pfn[MAX_NUMNODES];
  66
  67 extern unsigned long find_max_low_pfn(void);
  68 extern void find_max_pfn(void);
  69 extern void one_highpage_init(struct page *, int, int);
  70
  71 extern struct e820map e820;
  72 extern unsigned long init_pg_tables_end;
  73 extern unsigned long highend_pfn, highstart_pfn;
  74 extern unsigned long max_low_pfn;
  75 extern unsigned long totalram_pages;
  76 extern unsigned long totalhigh_pages;
  77
  78 #define LARGE_PAGE_BYTES (PTRS_PER_PTE * PAGE_SIZE)
  79
  80 unsigned long node_remap_start_pfn[MAX_NUMNODES];
  81 unsigned long node_remap_size[MAX_NUMNODES];
  82 unsigned long node_remap_offset[MAX_NUMNODES];
  83 void *node_remap_start_vaddr[MAX_NUMNODES];
  84 void set_pmd_pfn(unsigned long vaddr, unsigned long pfn, pgprot_t flags);
  85
  86 /*
  87  * FLAT - support for basic PC memory model with discontig enabled, essentially
  88  *        a single node with all available processors in it with a flat
  89  *        memory map.
  90  */
  91 int __init get_memcfg_numa_flat(void)
  92 {
  93         printk("NUMA - single node, flat memory mode\n");
  94
  95         /* Run the memory configuration and find the top of memory. */
  96         find_max_pfn();
  97         node_start_pfn[0]  = 0;
  98         node_end_pfn[0]   = max_pfn;
  99
 100         /* Indicate there is one node available. */
 101         node_set_online(0);
 102         numnodes = 1;
 103         return 1;
 104 }
 105
 106 /*
 107  * Find the highest page frame number we have available for the node
 108  */
 109 static void __init find_max_pfn_node(int nid)
 110 {
 111         if (node_end_pfn[nid] > max_pfn)
 112                 node_end_pfn[nid] = max_pfn;
 113         /*
 114          * if a user has given mem=XXXX, then we need to make sure
 115          * that the node _starts_ before that, too, not just ends
 116          */
 117         if (node_start_pfn[nid] > max_pfn)
 118                 node_start_pfn[nid] = max_pfn;
 119         if (node_start_pfn[nid] > node_end_pfn[nid])
 120                 BUG();
 121 }
 122
 123 /*
 124  * Allocate memory for the pg_data_t for this node via a crude pre-bootmem
 125  * method.  For node zero take this from the bottom of memory, for
 126  * subsequent nodes place them at node_remap_start_vaddr which contains
 127  * node local data in physically node local memory.  See setup_memory()
 128  * for details.
 129  */
 130 static void __init allocate_pgdat(int nid)
 131 {
 132         if (nid)
 133                 NODE_DATA(nid) = (pg_data_t *)node_remap_start_vaddr[nid];
 134         else {
 135                 NODE_DATA(nid) = (pg_data_t *)(__va(min_low_pfn << PAGE_SHIFT));
 136                 min_low_pfn += PFN_UP(sizeof(pg_data_t));
 137                 memset(NODE_DATA(nid), 0, sizeof(pg_data_t));
 138         }
 139 }
 140
 141 /*
 142  * Register fully available low RAM pages with the bootmem allocator.
 143  */
 144 static void __init register_bootmem_low_pages(unsigned long system_max_low_pfn)
 145 {
 146         int i;
 147
 148         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
 149                 unsigned long curr_pfn, last_pfn, size;
 150                 /*
 151                  * Reserve usable low memory
 152                  */
 153                 if (e820.map[i].type != E820_RAM)
 154                         continue;
 155                 /*
 156                  * We are rounding up the start address of usable memory:
 157                  */
 158                 curr_pfn = PFN_UP(e820.map[i].addr);
 159                 if (curr_pfn >= system_max_low_pfn)
 160                         continue;
 161                 /*
 162                  * ... and at the end of the usable range downwards:
 163                  */
 164                 last_pfn = PFN_DOWN(e820.map[i].addr + e820.map[i].size);
 165
 166                 if (last_pfn > system_max_low_pfn)
 167                         last_pfn = system_max_low_pfn;
 168
 169                 /*
 170                  * .. finally, did all the rounding and playing
 171                  * around just make the area go away?
 172                  */
 173                 if (last_pfn <= curr_pfn)
 174                         continue;
 175
 176                 size = last_pfn - curr_pfn;
 177                 free_bootmem_node(NODE_DATA(0), PFN_PHYS(curr_pfn), PFN_PHYS(size));
 178         }
 179 }
 180
 181 void __init remap_numa_kva(void)
 182 {
 183         void *vaddr;
 184         unsigned long pfn;
 185         int node;
 186
 187         for (node = 1; node < numnodes; ++node) {
 188                 for (pfn=0; pfn < node_remap_size[node]; pfn += PTRS_PER_PTE) {
 189                         vaddr = node_remap_start_vaddr[node]+(pfn<<PAGE_SHIFT);
 190                         set_pmd_pfn((ulong) vaddr,
 191                                 node_remap_start_pfn[node] + pfn,
 192                                 PAGE_KERNEL_LARGE);
 193                 }
 194         }
 195 }
 196
 197 static unsigned long calculate_numa_remap_pages(void)
 198 {
 199         int nid;
 200         unsigned long size, reserve_pages = 0;
 201
 202         for (nid = 1; nid < numnodes; nid++) {
 203                 /* calculate the size of the mem_map needed in bytes */
 204                 size = (node_end_pfn[nid] - node_start_pfn[nid] + 1)
 205                         * sizeof(struct page) + sizeof(pg_data_t);
 206                 /* convert size to large (pmd size) pages, rounding up */
 207                 size = (size + LARGE_PAGE_BYTES - 1) / LARGE_PAGE_BYTES;
 208                 /* now the roundup is correct, convert to PAGE_SIZE pages */
 209                 size = size * PTRS_PER_PTE;
 210                 printk("Reserving %ld pages of KVA for lmem_map of node %d\n",
 211                                 size, nid);
 212                 node_remap_size[nid] = size;
 213                 reserve_pages += size;
 214                 node_remap_offset[nid] = reserve_pages;
 215                 printk("Shrinking node %d from %ld pages to %ld pages\n",
 216                         nid, node_end_pfn[nid], node_end_pfn[nid] - size);
 217                 node_end_pfn[nid] -= size;
 218                 node_remap_start_pfn[nid] = node_end_pfn[nid];
 219         }
 220         printk("Reserving total of %ld pages for numa KVA remap\n",
 221                         reserve_pages);
 222         return reserve_pages;
 223 }
 224
 225 /*
 226  * workaround for Dell systems that neglect to reserve EBDA
 227  */
 228 static void __init reserve_ebda_region_node(void)
 229 {
 230         unsigned int addr;
 231         addr = get_bios_ebda();
 232         if (addr)
 233                 reserve_bootmem_node(NODE_DATA(0), addr, PAGE_SIZE);
 234 }
 235
 236 unsigned long __init setup_memory(void)
 237 {
 238         int nid;
 239         unsigned long bootmap_size, system_start_pfn, system_max_low_pfn;
 240         unsigned long reserve_pages, pfn;
 241
 242         /*
 243          * When mapping a NUMA machine we allocate the node_mem_map arrays
 244          * from node local memory.  They are then mapped directly into KVA
 245          * between zone normal and vmalloc space.  Calculate the size of
 246          * this space and use it to adjust the boundry between ZONE_NORMAL
 247          * and ZONE_HIGHMEM.
 248          */
 249         get_memcfg_numa();
 250
 251         /* Fill in the physnode_map */
 252         for (nid = 0; nid < numnodes; nid++) {
 253                 printk("Node: %d, start_pfn: %ld, end_pfn: %ld\n",
 254                                 nid, node_start_pfn[nid], node_end_pfn[nid]);
 255                 printk("  Setting physnode_map array to node %d for pfns:\n  ",
 256                                 nid);
 257                 for (pfn = node_start_pfn[nid]; pfn < node_end_pfn[nid];
 258                                         pfn += PAGES_PER_ELEMENT) {
 259                         physnode_map[pfn / PAGES_PER_ELEMENT] = nid;
 260                         printk("%ld ", pfn);
 261                 }
 262                 printk("\n");
 263         }
 264
 265         reserve_pages = calculate_numa_remap_pages();
 266
 267         /* partially used pages are not usable - thus round upwards */
 268         system_start_pfn = min_low_pfn = PFN_UP(init_pg_tables_end);
 269
 270         find_max_pfn();
 271         system_max_low_pfn = max_low_pfn = find_max_low_pfn() - reserve_pages;
 272         printk("reserve_pages = %ld find_max_low_pfn() ~ %ld\n",
 273                         reserve_pages, max_low_pfn + reserve_pages);
 274         printk("max_pfn = %ld\n", max_pfn);
 275 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 276         highstart_pfn = highend_pfn = max_pfn;
 277         if (max_pfn > system_max_low_pfn)
 278                 highstart_pfn = system_max_low_pfn;
 279         printk(KERN_NOTICE "%ldMB HIGHMEM available.\n",
 280                pages_to_mb(highend_pfn - highstart_pfn));
 281 #endif
 282         printk(KERN_NOTICE "%ldMB LOWMEM available.\n",
 283                         pages_to_mb(system_max_low_pfn));
 284         printk("min_low_pfn = %ld, max_low_pfn = %ld, highstart_pfn = %ld\n",
 285                         min_low_pfn, max_low_pfn, highstart_pfn);
 286
 287         printk("Low memory ends at vaddr %08lx\n",
 288                         (ulong) pfn_to_kaddr(max_low_pfn));
 289         for (nid = 0; nid < numnodes; nid++) {
 290                 node_remap_start_vaddr[nid] = pfn_to_kaddr(
 291                         (highstart_pfn + reserve_pages) - node_remap_offset[nid]);
 292                 allocate_pgdat(nid);
 293                 printk ("node %d will remap to vaddr %08lx - %08lx\n", nid,
 294                         (ulong) node_remap_start_vaddr[nid],
 295                         (ulong) pfn_to_kaddr(highstart_pfn + reserve_pages
 296                             - node_remap_offset[nid] + node_remap_size[nid]));
 297         }
 298         printk("High memory starts at vaddr %08lx\n",
 299                         (ulong) pfn_to_kaddr(highstart_pfn));
 300         vmalloc_earlyreserve = reserve_pages * PAGE_SIZE;
 301         for (nid = 0; nid < numnodes; nid++)
 302                 find_max_pfn_node(nid);
 303
 304         NODE_DATA(0)->bdata = &node0_bdata;
 305
 306         /*
 307          * Initialize the boot-time allocator (with low memory only):
 308          */
 309         bootmap_size = init_bootmem_node(NODE_DATA(0), min_low_pfn, 0, system_max_low_pfn);
 310
 311         register_bootmem_low_pages(system_max_low_pfn);
 312
 313         /*
 314          * Reserve the bootmem bitmap itself as well. We do this in two
 315          * steps (first step was init_bootmem()) because this catches
 316          * the (very unlikely) case of us accidentally initializing the
 317          * bootmem allocator with an invalid RAM area.
 318          */
 319         reserve_bootmem_node(NODE_DATA(0), HIGH_MEMORY, (PFN_PHYS(min_low_pfn) +
 320                  bootmap_size + PAGE_SIZE-1) - (HIGH_MEMORY));
 321
 322         /*
 323          * reserve physical page 0 - it's a special BIOS page on many boxes,
 324          * enabling clean reboots, SMP operation, laptop functions.
 325          */
 326         reserve_bootmem_node(NODE_DATA(0), 0, PAGE_SIZE);
 327
 328         /*
 329          * But first pinch a few for the stack/trampoline stuff
 330          * FIXME: Don't need the extra page at 4K, but need to fix
 331          * trampoline before removing it. (see the GDT stuff)
 332          */
 333         reserve_bootmem_node(NODE_DATA(0), PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
 334
 335         /* reserve EBDA region, it's a 4K region */
 336         reserve_ebda_region_node();
 337
 338 #ifdef CONFIG_ACPI_SLEEP
 339         /*
 340          * Reserve low memory region for sleep support.
 341          */
 342         acpi_reserve_bootmem();
 343 #endif
 344
 345         /*
 346          * Find and reserve possible boot-time SMP configuration:
 347          */
 348         find_smp_config();
 349
 350 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
 351         if (LOADER_TYPE && INITRD_START) {
 352                 if (INITRD_START + INITRD_SIZE <= (system_max_low_pfn << PAGE_SHIFT)) {
 353                         reserve_bootmem_node(NODE_DATA(0), INITRD_START, INITRD_SIZE);
 354                         initrd_start =
 355                                 INITRD_START ? INITRD_START + PAGE_OFFSET : 0;
 356                         initrd_end = initrd_start+INITRD_SIZE;
 357                 }
 358                 else {
 359                         printk(KERN_ERR "initrd extends beyond end of memory "
 360                             "(0x%08lx > 0x%08lx)\ndisabling initrd\n",
 361                             INITRD_START + INITRD_SIZE,
 362                             system_max_low_pfn << PAGE_SHIFT);
 363                         initrd_start = 0;
 364                 }
 365         }
 366 #endif
 367
 368         crash_reserve_bootmem();
 369
 370         return system_max_low_pfn;
 371 }
 372
 373 void __init zone_sizes_init(void)
 374 {
 375         int nid;
 376
 377         /*
 378          * Insert nodes into pgdat_list backward so they appear in order.
 379          * Clobber node 0's links and NULL out pgdat_list before starting.
 380          */
 381         pgdat_list = NULL;
 382         for (nid = numnodes - 1; nid >= 0; nid--) {
 383                 if (nid)
 384                         memset(NODE_DATA(nid), 0, sizeof(pg_data_t));
 385                 NODE_DATA(nid)->pgdat_next = pgdat_list;
 386                 pgdat_list = NODE_DATA(nid);
 387         }
 388
 389         for (nid = 0; nid < numnodes; nid++) {
 390                 unsigned long zones_size[MAX_NR_ZONES] = {0, 0, 0};
 391                 unsigned long *zholes_size;
 392                 unsigned int max_dma;
 393
 394                 unsigned long low = max_low_pfn;
 395                 unsigned long start = node_start_pfn[nid];
 396                 unsigned long high = node_end_pfn[nid];
 397
 398                 max_dma = virt_to_phys((char *)MAX_DMA_ADDRESS) >> PAGE_SHIFT;
 399
 400                 if (start > low) {
 401 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 402                         BUG_ON(start > high);
 403                         zones_size[ZONE_HIGHMEM] = high - start;
 404 #endif
 405                 } else {
 406                         if (low < max_dma)
 407                                 zones_size[ZONE_DMA] = low;
 408                         else {
 409                                 BUG_ON(max_dma > low);
 410                                 BUG_ON(low > high);
 411                                 zones_size[ZONE_DMA] = max_dma;
 412                                 zones_size[ZONE_NORMAL] = low - max_dma;
 413 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 414                                 zones_size[ZONE_HIGHMEM] = high - low;
 415 #endif
 416                         }
 417                 }
 418                 zholes_size = get_zholes_size(nid);
 419                 /*
 420                  * We let the lmem_map for node 0 be allocated from the
 421                  * normal bootmem allocator, but other nodes come from the
 422                  * remapped KVA area - mbligh
 423                  */
 424                 if (!nid)
 425                         free_area_init_node(nid, NODE_DATA(nid),
 426                                         zones_size, start, zholes_size);
 427                 else {
 428                         unsigned long lmem_map;
 429                         lmem_map = (unsigned long)node_remap_start_vaddr[nid];
 430                         lmem_map += sizeof(pg_data_t) + PAGE_SIZE - 1;
 431                         lmem_map &= PAGE_MASK;
 432                         NODE_DATA(nid)->node_mem_map = (struct page *)lmem_map;
 433                         free_area_init_node(nid, NODE_DATA(nid), zones_size,
 434                                 start, zholes_size);
 435                 }
 436         }
 437         return;
 438 }
 439
 440 void __init set_highmem_pages_init(int bad_ppro)
 441 {
 442 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 443         struct zone *zone;
 444
 445         for_each_zone(zone) {
 446                 unsigned long node_pfn, node_high_size, zone_start_pfn;
 447                 struct page * zone_mem_map;
 448
 449                 if (!is_highmem(zone))
 450                         continue;
 451
 452                 printk("Initializing %s for node %d\n", zone->name,
 453                         zone->zone_pgdat->node_id);
 454
 455                 node_high_size = zone->spanned_pages;
 456                 zone_mem_map = zone->zone_mem_map;
 457                 zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
 458
 459                 for (node_pfn = 0; node_pfn < node_high_size; node_pfn++) {
 460                         one_highpage_init((struct page *)(zone_mem_map + node_pfn),
 461                                           zone_start_pfn + node_pfn, bad_ppro);
 462                 }
 463         }
 464         totalram_pages += totalhigh_pages;
 465 #endif
 466 }
 467
 468 void __init set_max_mapnr_init(void)
 469 {
 470 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 471         struct zone *high0 = &NODE_DATA(0)->node_zones[ZONE_HIGHMEM];
 472         if (high0->spanned_pages > 0)
 473                 highmem_start_page = high0->zone_mem_map;
 474         else
 475                 highmem_start_page = pfn_to_page(max_low_pfn - 1) + 1;
 476         num_physpages = highend_pfn;
 477 #else
 478         num_physpages = max_low_pfn;
 479 #endif
 480 }