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 u8 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         int pfn;
  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         /* Fill in the physnode_map with our simplistic memory model,
 100         * all memory is in node 0.
 101         */
 102         for (pfn = node_start_pfn[0]; pfn <= node_end_pfn[0];
 103                pfn += PAGES_PER_ELEMENT)
 104         {
 105                 physnode_map[pfn / PAGES_PER_ELEMENT] = 0;
 106         }
 107
 108          /* Indicate there is one node available. */
 109         node_set_online(0);
 110         numnodes = 1;
 111         return 1;
 112 }
 113
 114 /*
 115  * Find the highest page frame number we have available for the node
 116  */
 117 static void __init find_max_pfn_node(int nid)
 118 {
 119         if (node_end_pfn[nid] > max_pfn)
 120                 node_end_pfn[nid] = max_pfn;
 121         /*
 122          * if a user has given mem=XXXX, then we need to make sure
 123          * that the node _starts_ before that, too, not just ends
 124          */
 125         if (node_start_pfn[nid] > max_pfn)
 126                 node_start_pfn[nid] = max_pfn;
 127         if (node_start_pfn[nid] > node_end_pfn[nid])
 128                 BUG();
 129 }
 130
 131 /*
 132  * Allocate memory for the pg_data_t via a crude pre-bootmem method
 133  * We ought to relocate these onto their own node later on during boot.
 134  */
 135 static void __init allocate_pgdat(int nid)
 136 {
 137         if (nid)
 138                 NODE_DATA(nid) = (pg_data_t *)node_remap_start_vaddr[nid];
 139         else {
 140                 NODE_DATA(nid) = (pg_data_t *)(__va(min_low_pfn << PAGE_SHIFT));
 141                 min_low_pfn += PFN_UP(sizeof(pg_data_t));
 142                 memset(NODE_DATA(nid), 0, sizeof(pg_data_t));
 143         }
 144 }
 145
 146 /*
 147  * Register fully available low RAM pages with the bootmem allocator.
 148  */
 149 static void __init register_bootmem_low_pages(unsigned long system_max_low_pfn)
 150 {
 151         int i;
 152
 153         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
 154                 unsigned long curr_pfn, last_pfn, size;
 155                 /*
 156                  * Reserve usable low memory
 157                  */
 158                 if (e820.map[i].type != E820_RAM)
 159                         continue;
 160                 /*
 161                  * We are rounding up the start address of usable memory:
 162                  */
 163                 curr_pfn = PFN_UP(e820.map[i].addr);
 164                 if (curr_pfn >= system_max_low_pfn)
 165                         continue;
 166                 /*
 167                  * ... and at the end of the usable range downwards:
 168                  */
 169                 last_pfn = PFN_DOWN(e820.map[i].addr + e820.map[i].size);
 170
 171                 if (last_pfn > system_max_low_pfn)
 172                         last_pfn = system_max_low_pfn;
 173
 174                 /*
 175                  * .. finally, did all the rounding and playing
 176                  * around just make the area go away?
 177                  */
 178                 if (last_pfn <= curr_pfn)
 179                         continue;
 180
 181                 size = last_pfn - curr_pfn;
 182                 free_bootmem_node(NODE_DATA(0), PFN_PHYS(curr_pfn), PFN_PHYS(size));
 183         }
 184 }
 185
 186 void __init remap_numa_kva(void)
 187 {
 188         void *vaddr;
 189         unsigned long pfn;
 190         int node;
 191
 192         for (node = 1; node < numnodes; ++node) {
 193                 for (pfn=0; pfn < node_remap_size[node]; pfn += PTRS_PER_PTE) {
 194                         vaddr = node_remap_start_vaddr[node]+(pfn<<PAGE_SHIFT);
 195                         set_pmd_pfn((ulong) vaddr,
 196                                 node_remap_start_pfn[node] + pfn,
 197                                 PAGE_KERNEL_LARGE);
 198                 }
 199         }
 200 }
 201
 202 static unsigned long calculate_numa_remap_pages(void)
 203 {
 204         int nid;
 205         unsigned long size, reserve_pages = 0;
 206
 207         for (nid = 1; nid < numnodes; nid++) {
 208                 /* calculate the size of the mem_map needed in bytes */
 209                 size = (node_end_pfn[nid] - node_start_pfn[nid] + 1)
 210                         * sizeof(struct page) + sizeof(pg_data_t);
 211                 /* convert size to large (pmd size) pages, rounding up */
 212                 size = (size + LARGE_PAGE_BYTES - 1) / LARGE_PAGE_BYTES;
 213                 /* now the roundup is correct, convert to PAGE_SIZE pages */
 214                 size = size * PTRS_PER_PTE;
 215                 printk("Reserving %ld pages of KVA for lmem_map of node %d\n",
 216                                 size, nid);
 217                 node_remap_size[nid] = size;
 218                 reserve_pages += size;
 219                 node_remap_offset[nid] = reserve_pages;
 220                 printk("Shrinking node %d from %ld pages to %ld pages\n",
 221                         nid, node_end_pfn[nid], node_end_pfn[nid] - size);
 222                 node_end_pfn[nid] -= size;
 223                 node_remap_start_pfn[nid] = node_end_pfn[nid];
 224         }
 225         printk("Reserving total of %ld pages for numa KVA remap\n",
 226                         reserve_pages);
 227         return reserve_pages;
 228 }
 229
 230 unsigned long __init setup_memory(void)
 231 {
 232         int nid;
 233         unsigned long bootmap_size, system_start_pfn, system_max_low_pfn;
 234         unsigned long reserve_pages;
 235
 236         get_memcfg_numa();
 237         reserve_pages = calculate_numa_remap_pages();
 238
 239         /* partially used pages are not usable - thus round upwards */
 240         system_start_pfn = min_low_pfn = PFN_UP(init_pg_tables_end);
 241
 242         find_max_pfn();
 243         system_max_low_pfn = max_low_pfn = find_max_low_pfn();
 244 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 245         highstart_pfn = highend_pfn = max_pfn;
 246         if (max_pfn > system_max_low_pfn)
 247                 highstart_pfn = system_max_low_pfn;
 248         printk(KERN_NOTICE "%ldMB HIGHMEM available.\n",
 249                pages_to_mb(highend_pfn - highstart_pfn));
 250 #endif
 251         system_max_low_pfn = max_low_pfn = max_low_pfn - reserve_pages;
 252         printk(KERN_NOTICE "%ldMB LOWMEM available.\n",
 253                         pages_to_mb(system_max_low_pfn));
 254         printk("min_low_pfn = %ld, max_low_pfn = %ld, highstart_pfn = %ld\n",
 255                         min_low_pfn, max_low_pfn, highstart_pfn);
 256
 257         printk("Low memory ends at vaddr %08lx\n",
 258                         (ulong) pfn_to_kaddr(max_low_pfn));
 259         for (nid = 0; nid < numnodes; nid++) {
 260                 node_remap_start_vaddr[nid] = pfn_to_kaddr(
 261                         highstart_pfn - node_remap_offset[nid]);
 262                 allocate_pgdat(nid);
 263                 printk ("node %d will remap to vaddr %08lx - %08lx\n", nid,
 264                         (ulong) node_remap_start_vaddr[nid],
 265                         (ulong) pfn_to_kaddr(highstart_pfn
 266                             - node_remap_offset[nid] + node_remap_size[nid]));
 267         }
 268         printk("High memory starts at vaddr %08lx\n",
 269                         (ulong) pfn_to_kaddr(highstart_pfn));
 270         for (nid = 0; nid < numnodes; nid++)
 271                 find_max_pfn_node(nid);
 272
 273         NODE_DATA(0)->bdata = &node0_bdata;
 274
 275         /*
 276          * Initialize the boot-time allocator (with low memory only):
 277          */
 278         bootmap_size = init_bootmem_node(NODE_DATA(0), min_low_pfn, 0, system_max_low_pfn);
 279
 280         register_bootmem_low_pages(system_max_low_pfn);
 281
 282         /*
 283          * Reserve the bootmem bitmap itself as well. We do this in two
 284          * steps (first step was init_bootmem()) because this catches
 285          * the (very unlikely) case of us accidentally initializing the
 286          * bootmem allocator with an invalid RAM area.
 287          */
 288         reserve_bootmem_node(NODE_DATA(0), HIGH_MEMORY, (PFN_PHYS(min_low_pfn) +
 289                  bootmap_size + PAGE_SIZE-1) - (HIGH_MEMORY));
 290
 291         /*
 292          * reserve physical page 0 - it's a special BIOS page on many boxes,
 293          * enabling clean reboots, SMP operation, laptop functions.
 294          */
 295         reserve_bootmem_node(NODE_DATA(0), 0, PAGE_SIZE);
 296
 297         /*
 298          * But first pinch a few for the stack/trampoline stuff
 299          * FIXME: Don't need the extra page at 4K, but need to fix
 300          * trampoline before removing it. (see the GDT stuff)
 301          */
 302         reserve_bootmem_node(NODE_DATA(0), PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
 303
 304 #ifdef CONFIG_ACPI_SLEEP
 305         /*
 306          * Reserve low memory region for sleep support.
 307          */
 308         acpi_reserve_bootmem();
 309 #endif
 310
 311         /*
 312          * Find and reserve possible boot-time SMP configuration:
 313          */
 314         find_smp_config();
 315
 316 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
 317         if (LOADER_TYPE && INITRD_START) {
 318                 if (INITRD_START + INITRD_SIZE <= (system_max_low_pfn << PAGE_SHIFT)) {
 319                         reserve_bootmem_node(NODE_DATA(0), INITRD_START, INITRD_SIZE);
 320                         initrd_start =
 321                                 INITRD_START ? INITRD_START + PAGE_OFFSET : 0;
 322                         initrd_end = initrd_start+INITRD_SIZE;
 323                 }
 324                 else {
 325                         printk(KERN_ERR "initrd extends beyond end of memory "
 326                             "(0x%08lx > 0x%08lx)\ndisabling initrd\n",
 327                             INITRD_START + INITRD_SIZE,
 328                             system_max_low_pfn << PAGE_SHIFT);
 329                         initrd_start = 0;
 330                 }
 331         }
 332 #endif
 333         return system_max_low_pfn;
 334 }
 335
 336 void __init zone_sizes_init(void)
 337 {
 338         int nid;
 339
 340         /*
 341          * Insert nodes into pgdat_list backward so they appear in order.
 342          * Clobber node 0's links and NULL out pgdat_list before starting.
 343          */
 344         pgdat_list = NULL;
 345         for (nid = numnodes - 1; nid >= 0; nid--) {
 346                 if (nid)
 347                         memset(NODE_DATA(nid), 0, sizeof(pg_data_t));
 348                 NODE_DATA(nid)->pgdat_next = pgdat_list;
 349                 pgdat_list = NODE_DATA(nid);
 350         }
 351
 352         for (nid = 0; nid < numnodes; nid++) {
 353                 unsigned long zones_size[MAX_NR_ZONES] = {0, 0, 0};
 354                 unsigned long *zholes_size;
 355                 unsigned int max_dma;
 356
 357                 unsigned long low = max_low_pfn;
 358                 unsigned long start = node_start_pfn[nid];
 359                 unsigned long high = node_end_pfn[nid];
 360
 361                 max_dma = virt_to_phys((char *)MAX_DMA_ADDRESS) >> PAGE_SHIFT;
 362
 363                 if (start > low) {
 364 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 365                         BUG_ON(start > high);
 366                         zones_size[ZONE_HIGHMEM] = high - start;
 367 #endif
 368                 } else {
 369                         if (low < max_dma)
 370                                 zones_size[ZONE_DMA] = low;
 371                         else {
 372                                 BUG_ON(max_dma > low);
 373                                 BUG_ON(low > high);
 374                                 zones_size[ZONE_DMA] = max_dma;
 375                                 zones_size[ZONE_NORMAL] = low - max_dma;
 376 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 377                                 zones_size[ZONE_HIGHMEM] = high - low;
 378 #endif
 379                         }
 380                 }
 381                 zholes_size = get_zholes_size(nid);
 382                 /*
 383                  * We let the lmem_map for node 0 be allocated from the
 384                  * normal bootmem allocator, but other nodes come from the
 385                  * remapped KVA area - mbligh
 386                  */
 387                 if (!nid)
 388                         free_area_init_node(nid, NODE_DATA(nid), 0,
 389                                 zones_size, start, zholes_size);
 390                 else {
 391                         unsigned long lmem_map;
 392                         lmem_map = (unsigned long)node_remap_start_vaddr[nid];
 393                         lmem_map += sizeof(pg_data_t) + PAGE_SIZE - 1;
 394                         lmem_map &= PAGE_MASK;
 395                         free_area_init_node(nid, NODE_DATA(nid),
 396                                 (struct page *)lmem_map, zones_size,
 397                                 start, zholes_size);
 398                 }
 399         }
 400         return;
 401 }
 402
 403 void __init set_highmem_pages_init(int bad_ppro)
 404 {
 405 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 406         int nid;
 407
 408         for (nid = 0; nid < numnodes; nid++) {
 409                 unsigned long node_pfn, node_high_size, zone_start_pfn;
 410                 struct page * zone_mem_map;
 411
 412                 node_high_size = NODE_DATA(nid)->node_zones[ZONE_HIGHMEM].spanned_pages;
 413                 zone_mem_map = NODE_DATA(nid)->node_zones[ZONE_HIGHMEM].zone_mem_map;
 414                 zone_start_pfn = NODE_DATA(nid)->node_zones[ZONE_HIGHMEM].zone_start_pfn;
 415
 416                 printk("Initializing highpages for node %d\n", nid);
 417                 for (node_pfn = 0; node_pfn < node_high_size; node_pfn++) {
 418                         one_highpage_init((struct page *)(zone_mem_map + node_pfn),
 419                                           zone_start_pfn + node_pfn, bad_ppro);
 420                 }
 421         }
 422         totalram_pages += totalhigh_pages;
 423 #endif
 424 }
 425
 426 void __init set_max_mapnr_init(void)
 427 {
 428 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 429         highmem_start_page = NODE_DATA(0)->node_zones[ZONE_HIGHMEM].zone_mem_map;
 430         num_physpages = highend_pfn;
 431 #else
 432         num_physpages = max_low_pfn;
 433 #endif
 434 }