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 <asm/e820.h>
  32 #include <asm/setup.h>
  33 #include <asm/mmzone.h>
  34
  35 struct pglist_data *node_data[MAX_NUMNODES];
  36 bootmem_data_t node0_bdata;
  37
  38 /*
  39  * numa interface - we expect the numa architecture specfic code to have
  40  *                  populated the following initialisation.
  41  *
  42  * 1) numnodes         - the total number of nodes configured in the system
  43  * 2) physnode_map     - the mapping between a pfn and owning node
  44  * 3) node_start_pfn   - the starting page frame number for a node
  45  * 3) node_end_pfn     - the ending page fram number for a node
  46  */
  47
  48 /*
  49  * physnode_map keeps track of the physical memory layout of a generic
  50  * numa node on a 256Mb break (each element of the array will
  51  * represent 256Mb of memory and will be marked by the node id.  so,
  52  * if the first gig is on node 0, and the second gig is on node 1
  53  * physnode_map will contain:
  54  *
  55  *     physnode_map[0-3] = 0;
  56  *     physnode_map[4-7] = 1;
  57  *     physnode_map[8- ] = -1;
  58  */
  59 s8 physnode_map[MAX_ELEMENTS] = { [0 ... (MAX_ELEMENTS - 1)] = -1};
  60
  61 unsigned long node_start_pfn[MAX_NUMNODES];
  62 unsigned long node_end_pfn[MAX_NUMNODES];
  63
  64 extern unsigned long find_max_low_pfn(void);
  65 extern void find_max_pfn(void);
  66 extern void one_highpage_init(struct page *, int, int);
  67
  68 extern struct e820map e820;
  69 extern unsigned long init_pg_tables_end;
  70 extern unsigned long highend_pfn, highstart_pfn;
  71 extern unsigned long max_low_pfn;
  72 extern unsigned long totalram_pages;
  73 extern unsigned long totalhigh_pages;
  74
  75 #define LARGE_PAGE_BYTES (PTRS_PER_PTE * PAGE_SIZE)
  76
  77 unsigned long node_remap_start_pfn[MAX_NUMNODES];
  78 unsigned long node_remap_size[MAX_NUMNODES];
  79 unsigned long node_remap_offset[MAX_NUMNODES];
  80 void *node_remap_start_vaddr[MAX_NUMNODES];
  81 void set_pmd_pfn(unsigned long vaddr, unsigned long pfn, pgprot_t flags);
  82
  83 /*
  84  * FLAT - support for basic PC memory model with discontig enabled, essentially
  85  *        a single node with all available processors in it with a flat
  86  *        memory map.
  87  */
  88 int __init get_memcfg_numa_flat(void)
  89 {
  90         printk("NUMA - single node, flat memory mode\n");
  91
  92         /* Run the memory configuration and find the top of memory. */
  93         find_max_pfn();
  94         node_start_pfn[0]  = 0;
  95         node_end_pfn[0]   = max_pfn;
  96
  97         /* Indicate there is one node available. */
  98         node_set_online(0);
  99         numnodes = 1;
 100         return 1;
 101 }
 102
 103 /*
 104  * Find the highest page frame number we have available for the node
 105  */
 106 static void __init find_max_pfn_node(int nid)
 107 {
 108         if (node_end_pfn[nid] > max_pfn)
 109                 node_end_pfn[nid] = max_pfn;
 110         /*
 111          * if a user has given mem=XXXX, then we need to make sure
 112          * that the node _starts_ before that, too, not just ends
 113          */
 114         if (node_start_pfn[nid] > max_pfn)
 115                 node_start_pfn[nid] = max_pfn;
 116         if (node_start_pfn[nid] > node_end_pfn[nid])
 117                 BUG();
 118 }
 119
 120 /*
 121  * Allocate memory for the pg_data_t for this node via a crude pre-bootmem
 122  * method.  For node zero take this from the bottom of memory, for
 123  * subsequent nodes place them at node_remap_start_vaddr which contains
 124  * node local data in physically node local memory.  See setup_memory()
 125  * for details.
 126  */
 127 static void __init allocate_pgdat(int nid)
 128 {
 129         if (nid)
 130                 NODE_DATA(nid) = (pg_data_t *)node_remap_start_vaddr[nid];
 131         else {
 132                 NODE_DATA(nid) = (pg_data_t *)(__va(min_low_pfn << PAGE_SHIFT));
 133                 min_low_pfn += PFN_UP(sizeof(pg_data_t));
 134                 memset(NODE_DATA(nid), 0, sizeof(pg_data_t));
 135         }
 136 }
 137
 138 /*
 139  * Register fully available low RAM pages with the bootmem allocator.
 140  */
 141 static void __init register_bootmem_low_pages(unsigned long system_max_low_pfn)
 142 {
 143         int i;
 144
 145         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
 146                 unsigned long curr_pfn, last_pfn, size;
 147                 /*
 148                  * Reserve usable low memory
 149                  */
 150                 if (e820.map[i].type != E820_RAM)
 151                         continue;
 152                 /*
 153                  * We are rounding up the start address of usable memory:
 154                  */
 155                 curr_pfn = PFN_UP(e820.map[i].addr);
 156                 if (curr_pfn >= system_max_low_pfn)
 157                         continue;
 158                 /*
 159                  * ... and at the end of the usable range downwards:
 160                  */
 161                 last_pfn = PFN_DOWN(e820.map[i].addr + e820.map[i].size);
 162
 163                 if (last_pfn > system_max_low_pfn)
 164                         last_pfn = system_max_low_pfn;
 165
 166                 /*
 167                  * .. finally, did all the rounding and playing
 168                  * around just make the area go away?
 169                  */
 170                 if (last_pfn <= curr_pfn)
 171                         continue;
 172
 173                 size = last_pfn - curr_pfn;
 174                 free_bootmem_node(NODE_DATA(0), PFN_PHYS(curr_pfn), PFN_PHYS(size));
 175         }
 176 }
 177
 178 void __init remap_numa_kva(void)
 179 {
 180         void *vaddr;
 181         unsigned long pfn;
 182         int node;
 183
 184         for (node = 1; node < numnodes; ++node) {
 185                 for (pfn=0; pfn < node_remap_size[node]; pfn += PTRS_PER_PTE) {
 186                         vaddr = node_remap_start_vaddr[node]+(pfn<<PAGE_SHIFT);
 187                         set_pmd_pfn((ulong) vaddr,
 188                                 node_remap_start_pfn[node] + pfn,
 189                                 PAGE_KERNEL_LARGE);
 190                 }
 191         }
 192 }
 193
 194 static unsigned long calculate_numa_remap_pages(void)
 195 {
 196         int nid;
 197         unsigned long size, reserve_pages = 0;
 198
 199         for (nid = 1; nid < numnodes; nid++) {
 200                 /* calculate the size of the mem_map needed in bytes */
 201                 size = (node_end_pfn[nid] - node_start_pfn[nid] + 1)
 202                         * sizeof(struct page) + sizeof(pg_data_t);
 203                 /* convert size to large (pmd size) pages, rounding up */
 204                 size = (size + LARGE_PAGE_BYTES - 1) / LARGE_PAGE_BYTES;
 205                 /* now the roundup is correct, convert to PAGE_SIZE pages */
 206                 size = size * PTRS_PER_PTE;
 207                 printk("Reserving %ld pages of KVA for lmem_map of node %d\n",
 208                                 size, nid);
 209                 node_remap_size[nid] = size;
 210                 reserve_pages += size;
 211                 node_remap_offset[nid] = reserve_pages;
 212                 printk("Shrinking node %d from %ld pages to %ld pages\n",
 213                         nid, node_end_pfn[nid], node_end_pfn[nid] - size);
 214                 node_end_pfn[nid] -= size;
 215                 node_remap_start_pfn[nid] = node_end_pfn[nid];
 216         }
 217         printk("Reserving total of %ld pages for numa KVA remap\n",
 218                         reserve_pages);
 219         return reserve_pages;
 220 }
 221
 222 unsigned long __init setup_memory(void)
 223 {
 224         int nid;
 225         unsigned long bootmap_size, system_start_pfn, system_max_low_pfn;
 226         unsigned long reserve_pages, pfn;
 227
 228         /*
 229          * When mapping a NUMA machine we allocate the node_mem_map arrays
 230          * from node local memory.  They are then mapped directly into KVA
 231          * between zone normal and vmalloc space.  Calculate the size of
 232          * this space and use it to adjust the boundry between ZONE_NORMAL
 233          * and ZONE_HIGHMEM.
 234          */
 235         get_memcfg_numa();
 236
 237         /* Fill in the physnode_map */
 238         for (nid = 0; nid < numnodes; nid++) {
 239                 printk("Node: %d, start_pfn: %ld, end_pfn: %ld\n",
 240                                 nid, node_start_pfn[nid], node_end_pfn[nid]);
 241                 printk("  Setting physnode_map array to node %d for pfns:\n  ",
 242                                 nid);
 243                 for (pfn = node_start_pfn[nid]; pfn < node_end_pfn[nid];
 244                                         pfn += PAGES_PER_ELEMENT) {
 245                         physnode_map[pfn / PAGES_PER_ELEMENT] = nid;
 246                         printk("%ld ", pfn);
 247                 }
 248                 printk("\n");
 249         }
 250
 251         reserve_pages = calculate_numa_remap_pages();
 252
 253         /* partially used pages are not usable - thus round upwards */
 254         system_start_pfn = min_low_pfn = PFN_UP(init_pg_tables_end);
 255
 256         find_max_pfn();
 257         system_max_low_pfn = max_low_pfn = find_max_low_pfn() - reserve_pages;
 258         printk("reserve_pages = %ld find_max_low_pfn() ~ %ld\n",
 259                         reserve_pages, max_low_pfn + reserve_pages);
 260         printk("max_pfn = %ld\n", max_pfn);
 261 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 262         highstart_pfn = highend_pfn = max_pfn;
 263         if (max_pfn > system_max_low_pfn)
 264                 highstart_pfn = system_max_low_pfn;
 265         printk(KERN_NOTICE "%ldMB HIGHMEM available.\n",
 266                pages_to_mb(highend_pfn - highstart_pfn));
 267 #endif
 268         printk(KERN_NOTICE "%ldMB LOWMEM available.\n",
 269                         pages_to_mb(system_max_low_pfn));
 270         printk("min_low_pfn = %ld, max_low_pfn = %ld, highstart_pfn = %ld\n",
 271                         min_low_pfn, max_low_pfn, highstart_pfn);
 272
 273         printk("Low memory ends at vaddr %08lx\n",
 274                         (ulong) pfn_to_kaddr(max_low_pfn));
 275         for (nid = 0; nid < numnodes; nid++) {
 276                 node_remap_start_vaddr[nid] = pfn_to_kaddr(
 277                         (highstart_pfn + reserve_pages) - node_remap_offset[nid]);
 278                 allocate_pgdat(nid);
 279                 printk ("node %d will remap to vaddr %08lx - %08lx\n", nid,
 280                         (ulong) node_remap_start_vaddr[nid],
 281                         (ulong) pfn_to_kaddr(highstart_pfn + reserve_pages
 282                             - node_remap_offset[nid] + node_remap_size[nid]));
 283         }
 284         printk("High memory starts at vaddr %08lx\n",
 285                         (ulong) pfn_to_kaddr(highstart_pfn));
 286         vmalloc_earlyreserve = reserve_pages * PAGE_SIZE;
 287         for (nid = 0; nid < numnodes; nid++)
 288                 find_max_pfn_node(nid);
 289
 290         NODE_DATA(0)->bdata = &node0_bdata;
 291
 292         /*
 293          * Initialize the boot-time allocator (with low memory only):
 294          */
 295         bootmap_size = init_bootmem_node(NODE_DATA(0), min_low_pfn, 0, system_max_low_pfn);
 296
 297         register_bootmem_low_pages(system_max_low_pfn);
 298
 299         /*
 300          * Reserve the bootmem bitmap itself as well. We do this in two
 301          * steps (first step was init_bootmem()) because this catches
 302          * the (very unlikely) case of us accidentally initializing the
 303          * bootmem allocator with an invalid RAM area.
 304          */
 305         reserve_bootmem_node(NODE_DATA(0), HIGH_MEMORY, (PFN_PHYS(min_low_pfn) +
 306                  bootmap_size + PAGE_SIZE-1) - (HIGH_MEMORY));
 307
 308         /*
 309          * reserve physical page 0 - it's a special BIOS page on many boxes,
 310          * enabling clean reboots, SMP operation, laptop functions.
 311          */
 312         reserve_bootmem_node(NODE_DATA(0), 0, PAGE_SIZE);
 313
 314         /*
 315          * But first pinch a few for the stack/trampoline stuff
 316          * FIXME: Don't need the extra page at 4K, but need to fix
 317          * trampoline before removing it. (see the GDT stuff)
 318          */
 319         reserve_bootmem_node(NODE_DATA(0), PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
 320
 321 #ifdef CONFIG_ACPI_SLEEP
 322         /*
 323          * Reserve low memory region for sleep support.
 324          */
 325         acpi_reserve_bootmem();
 326 #endif
 327
 328         /*
 329          * Find and reserve possible boot-time SMP configuration:
 330          */
 331         find_smp_config();
 332
 333 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
 334         if (LOADER_TYPE && INITRD_START) {
 335                 if (INITRD_START + INITRD_SIZE <= (system_max_low_pfn << PAGE_SHIFT)) {
 336                         reserve_bootmem_node(NODE_DATA(0), INITRD_START, INITRD_SIZE);
 337                         initrd_start =
 338                                 INITRD_START ? INITRD_START + PAGE_OFFSET : 0;
 339                         initrd_end = initrd_start+INITRD_SIZE;
 340                 }
 341                 else {
 342                         printk(KERN_ERR "initrd extends beyond end of memory "
 343                             "(0x%08lx > 0x%08lx)\ndisabling initrd\n",
 344                             INITRD_START + INITRD_SIZE,
 345                             system_max_low_pfn << PAGE_SHIFT);
 346                         initrd_start = 0;
 347                 }
 348         }
 349 #endif
 350         return system_max_low_pfn;
 351 }
 352
 353 void __init zone_sizes_init(void)
 354 {
 355         int nid;
 356
 357         /*
 358          * Insert nodes into pgdat_list backward so they appear in order.
 359          * Clobber node 0's links and NULL out pgdat_list before starting.
 360          */
 361         pgdat_list = NULL;
 362         for (nid = numnodes - 1; nid >= 0; nid--) {
 363                 if (nid)
 364                         memset(NODE_DATA(nid), 0, sizeof(pg_data_t));
 365                 NODE_DATA(nid)->pgdat_next = pgdat_list;
 366                 pgdat_list = NODE_DATA(nid);
 367         }
 368
 369         for (nid = 0; nid < numnodes; nid++) {
 370                 unsigned long zones_size[MAX_NR_ZONES] = {0, 0, 0};
 371                 unsigned long *zholes_size;
 372                 unsigned int max_dma;
 373
 374                 unsigned long low = max_low_pfn;
 375                 unsigned long start = node_start_pfn[nid];
 376                 unsigned long high = node_end_pfn[nid];
 377
 378                 max_dma = virt_to_phys((char *)MAX_DMA_ADDRESS) >> PAGE_SHIFT;
 379
 380                 if (start > low) {
 381 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 382                         BUG_ON(start > high);
 383                         zones_size[ZONE_HIGHMEM] = high - start;
 384 #endif
 385                 } else {
 386                         if (low < max_dma)
 387                                 zones_size[ZONE_DMA] = low;
 388                         else {
 389                                 BUG_ON(max_dma > low);
 390                                 BUG_ON(low > high);
 391                                 zones_size[ZONE_DMA] = max_dma;
 392                                 zones_size[ZONE_NORMAL] = low - max_dma;
 393 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 394                                 zones_size[ZONE_HIGHMEM] = high - low;
 395 #endif
 396                         }
 397                 }
 398                 zholes_size = get_zholes_size(nid);
 399                 /*
 400                  * We let the lmem_map for node 0 be allocated from the
 401                  * normal bootmem allocator, but other nodes come from the
 402                  * remapped KVA area - mbligh
 403                  */
 404                 if (!nid)
 405                         free_area_init_node(nid, NODE_DATA(nid), 0,
 406                                 zones_size, start, zholes_size);
 407                 else {
 408                         unsigned long lmem_map;
 409                         lmem_map = (unsigned long)node_remap_start_vaddr[nid];
 410                         lmem_map += sizeof(pg_data_t) + PAGE_SIZE - 1;
 411                         lmem_map &= PAGE_MASK;
 412                         free_area_init_node(nid, NODE_DATA(nid),
 413                                 (struct page *)lmem_map, zones_size,
 414                                 start, zholes_size);
 415                 }
 416         }
 417         return;
 418 }
 419
 420 void __init set_highmem_pages_init(int bad_ppro)
 421 {
 422 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 423         struct zone *zone;
 424
 425         for_each_zone(zone) {
 426                 unsigned long node_pfn, node_high_size, zone_start_pfn;
 427                 struct page * zone_mem_map;
 428
 429                 if (!is_highmem(zone))
 430                         continue;
 431
 432                 printk("Initializing %s for node %d\n", zone->name,
 433                         zone->zone_pgdat->node_id);
 434
 435                 node_high_size = zone->spanned_pages;
 436                 zone_mem_map = zone->zone_mem_map;
 437                 zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
 438
 439                 for (node_pfn = 0; node_pfn < node_high_size; node_pfn++) {
 440                         one_highpage_init((struct page *)(zone_mem_map + node_pfn),
 441                                           zone_start_pfn + node_pfn, bad_ppro);
 442                 }
 443         }
 444         totalram_pages += totalhigh_pages;
 445 #endif
 446 }
 447
 448 void __init set_max_mapnr_init(void)
 449 {
 450 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 451         struct zone *high0 = &NODE_DATA(0)->node_zones[ZONE_HIGHMEM];
 452         if (high0->spanned_pages > 0)
 453                 highmem_start_page = high0->zone_mem_map;
 454         else
 455                 highmem_start_page = pfn_to_page(max_low_pfn+1);
 456         num_physpages = highend_pfn;
 457 #else
 458         num_physpages = max_low_pfn;
 459 #endif
 460 }