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 #include <bios_ebda.h>
  35
  36 struct pglist_data *node_data[MAX_NUMNODES];
  37 bootmem_data_t node0_bdata;
  38
  39 /*
  40  * numa interface - we expect the numa architecture specfic code to have
  41  *                  populated the following initialisation.
  42  *
  43  * 1) numnodes         - the total number of nodes configured in the system
  44  * 2) physnode_map     - the mapping between a pfn and owning node
  45  * 3) node_start_pfn   - the starting page frame number for a node
  46  * 3) node_end_pfn     - the ending page fram number for a node
  47  */
  48
  49 /*
  50  * physnode_map keeps track of the physical memory layout of a generic
  51  * numa node on a 256Mb break (each element of the array will
  52  * represent 256Mb of memory and will be marked by the node id.  so,
  53  * if the first gig is on node 0, and the second gig is on node 1
  54  * physnode_map will contain:
  55  *
  56  *     physnode_map[0-3] = 0;
  57  *     physnode_map[4-7] = 1;
  58  *     physnode_map[8- ] = -1;
  59  */
  60 s8 physnode_map[MAX_ELEMENTS] = { [0 ... (MAX_ELEMENTS - 1)] = -1};
  61
  62 unsigned long node_start_pfn[MAX_NUMNODES];
  63 unsigned long node_end_pfn[MAX_NUMNODES];
  64
  65 extern unsigned long find_max_low_pfn(void);
  66 extern void find_max_pfn(void);
  67 extern void one_highpage_init(struct page *, int, int);
  68
  69 extern struct e820map e820;
  70 extern unsigned long init_pg_tables_end;
  71 extern unsigned long highend_pfn, highstart_pfn;
  72 extern unsigned long max_low_pfn;
  73 extern unsigned long totalram_pages;
  74 extern unsigned long totalhigh_pages;
  75
  76 #define LARGE_PAGE_BYTES (PTRS_PER_PTE * PAGE_SIZE)
  77
  78 unsigned long node_remap_start_pfn[MAX_NUMNODES];
  79 unsigned long node_remap_size[MAX_NUMNODES];
  80 unsigned long node_remap_offset[MAX_NUMNODES];
  81 void *node_remap_start_vaddr[MAX_NUMNODES];
  82 void set_pmd_pfn(unsigned long vaddr, unsigned long pfn, pgprot_t flags);
  83
  84 /*
  85  * FLAT - support for basic PC memory model with discontig enabled, essentially
  86  *        a single node with all available processors in it with a flat
  87  *        memory map.
  88  */
  89 int __init get_memcfg_numa_flat(void)
  90 {
  91         printk("NUMA - single node, flat memory mode\n");
  92
  93         /* Run the memory configuration and find the top of memory. */
  94         find_max_pfn();
  95         node_start_pfn[0]  = 0;
  96         node_end_pfn[0]   = max_pfn;
  97
  98         /* Indicate there is one node available. */
  99         node_set_online(0);
 100         numnodes = 1;
 101         return 1;
 102 }
 103
 104 /*
 105  * Find the highest page frame number we have available for the node
 106  */
 107 static void __init find_max_pfn_node(int nid)
 108 {
 109         if (node_end_pfn[nid] > max_pfn)
 110                 node_end_pfn[nid] = max_pfn;
 111         /*
 112          * if a user has given mem=XXXX, then we need to make sure
 113          * that the node _starts_ before that, too, not just ends
 114          */
 115         if (node_start_pfn[nid] > max_pfn)
 116                 node_start_pfn[nid] = max_pfn;
 117         if (node_start_pfn[nid] > node_end_pfn[nid])
 118                 BUG();
 119 }
 120
 121 /*
 122  * Allocate memory for the pg_data_t for this node via a crude pre-bootmem
 123  * method.  For node zero take this from the bottom of memory, for
 124  * subsequent nodes place them at node_remap_start_vaddr which contains
 125  * node local data in physically node local memory.  See setup_memory()
 126  * for details.
 127  */
 128 static void __init allocate_pgdat(int nid)
 129 {
 130         if (nid)
 131                 NODE_DATA(nid) = (pg_data_t *)node_remap_start_vaddr[nid];
 132         else {
 133                 NODE_DATA(nid) = (pg_data_t *)(__va(min_low_pfn << PAGE_SHIFT));
 134                 min_low_pfn += PFN_UP(sizeof(pg_data_t));
 135                 memset(NODE_DATA(nid), 0, sizeof(pg_data_t));
 136         }
 137 }
 138
 139 /*
 140  * Register fully available low RAM pages with the bootmem allocator.
 141  */
 142 static void __init register_bootmem_low_pages(unsigned long system_max_low_pfn)
 143 {
 144         int i;
 145
 146         for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
 147                 unsigned long curr_pfn, last_pfn, size;
 148                 /*
 149                  * Reserve usable low memory
 150                  */
 151                 if (e820.map[i].type != E820_RAM)
 152                         continue;
 153                 /*
 154                  * We are rounding up the start address of usable memory:
 155                  */
 156                 curr_pfn = PFN_UP(e820.map[i].addr);
 157                 if (curr_pfn >= system_max_low_pfn)
 158                         continue;
 159                 /*
 160                  * ... and at the end of the usable range downwards:
 161                  */
 162                 last_pfn = PFN_DOWN(e820.map[i].addr + e820.map[i].size);
 163
 164                 if (last_pfn > system_max_low_pfn)
 165                         last_pfn = system_max_low_pfn;
 166
 167                 /*
 168                  * .. finally, did all the rounding and playing
 169                  * around just make the area go away?
 170                  */
 171                 if (last_pfn <= curr_pfn)
 172                         continue;
 173
 174                 size = last_pfn - curr_pfn;
 175                 free_bootmem_node(NODE_DATA(0), PFN_PHYS(curr_pfn), PFN_PHYS(size));
 176         }
 177 }
 178
 179 void __init remap_numa_kva(void)
 180 {
 181         void *vaddr;
 182         unsigned long pfn;
 183         int node;
 184
 185         for (node = 1; node < numnodes; ++node) {
 186                 for (pfn=0; pfn < node_remap_size[node]; pfn += PTRS_PER_PTE) {
 187                         vaddr = node_remap_start_vaddr[node]+(pfn<<PAGE_SHIFT);
 188                         set_pmd_pfn((ulong) vaddr,
 189                                 node_remap_start_pfn[node] + pfn,
 190                                 PAGE_KERNEL_LARGE);
 191                 }
 192         }
 193 }
 194
 195 static unsigned long calculate_numa_remap_pages(void)
 196 {
 197         int nid;
 198         unsigned long size, reserve_pages = 0;
 199
 200         for (nid = 1; nid < numnodes; nid++) {
 201                 /* calculate the size of the mem_map needed in bytes */
 202                 size = (node_end_pfn[nid] - node_start_pfn[nid] + 1)
 203                         * sizeof(struct page) + sizeof(pg_data_t);
 204                 /* convert size to large (pmd size) pages, rounding up */
 205                 size = (size + LARGE_PAGE_BYTES - 1) / LARGE_PAGE_BYTES;
 206                 /* now the roundup is correct, convert to PAGE_SIZE pages */
 207                 size = size * PTRS_PER_PTE;
 208                 printk("Reserving %ld pages of KVA for lmem_map of node %d\n",
 209                                 size, nid);
 210                 node_remap_size[nid] = size;
 211                 reserve_pages += size;
 212                 node_remap_offset[nid] = reserve_pages;
 213                 printk("Shrinking node %d from %ld pages to %ld pages\n",
 214                         nid, node_end_pfn[nid], node_end_pfn[nid] - size);
 215                 node_end_pfn[nid] -= size;
 216                 node_remap_start_pfn[nid] = node_end_pfn[nid];
 217         }
 218         printk("Reserving total of %ld pages for numa KVA remap\n",
 219                         reserve_pages);
 220         return reserve_pages;
 221 }
 222
 223 /*
 224  * workaround for Dell systems that neglect to reserve EBDA
 225  */
 226 static void __init reserve_ebda_region_node(void)
 227 {
 228         unsigned int addr;
 229         addr = get_bios_ebda();
 230         if (addr)
 231                 reserve_bootmem_node(NODE_DATA(0), addr, PAGE_SIZE);
 232 }
 233
 234 unsigned long __init setup_memory(void)
 235 {
 236         int nid;
 237         unsigned long bootmap_size, system_start_pfn, system_max_low_pfn;
 238         unsigned long reserve_pages, pfn;
 239
 240         /*
 241          * When mapping a NUMA machine we allocate the node_mem_map arrays
 242          * from node local memory.  They are then mapped directly into KVA
 243          * between zone normal and vmalloc space.  Calculate the size of
 244          * this space and use it to adjust the boundry between ZONE_NORMAL
 245          * and ZONE_HIGHMEM.
 246          */
 247         get_memcfg_numa();
 248
 249         /* Fill in the physnode_map */
 250         for (nid = 0; nid < numnodes; nid++) {
 251                 printk("Node: %d, start_pfn: %ld, end_pfn: %ld\n",
 252                                 nid, node_start_pfn[nid], node_end_pfn[nid]);
 253                 printk("  Setting physnode_map array to node %d for pfns:\n  ",
 254                                 nid);
 255                 for (pfn = node_start_pfn[nid]; pfn < node_end_pfn[nid];
 256                                         pfn += PAGES_PER_ELEMENT) {
 257                         physnode_map[pfn / PAGES_PER_ELEMENT] = nid;
 258                         printk("%ld ", pfn);
 259                 }
 260                 printk("\n");
 261         }
 262
 263         reserve_pages = calculate_numa_remap_pages();
 264
 265         /* partially used pages are not usable - thus round upwards */
 266         system_start_pfn = min_low_pfn = PFN_UP(init_pg_tables_end);
 267
 268         find_max_pfn();
 269         system_max_low_pfn = max_low_pfn = find_max_low_pfn() - reserve_pages;
 270         printk("reserve_pages = %ld find_max_low_pfn() ~ %ld\n",
 271                         reserve_pages, max_low_pfn + reserve_pages);
 272         printk("max_pfn = %ld\n", max_pfn);
 273 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 274         highstart_pfn = highend_pfn = max_pfn;
 275         if (max_pfn > system_max_low_pfn)
 276                 highstart_pfn = system_max_low_pfn;
 277         printk(KERN_NOTICE "%ldMB HIGHMEM available.\n",
 278                pages_to_mb(highend_pfn - highstart_pfn));
 279 #endif
 280         printk(KERN_NOTICE "%ldMB LOWMEM available.\n",
 281                         pages_to_mb(system_max_low_pfn));
 282         printk("min_low_pfn = %ld, max_low_pfn = %ld, highstart_pfn = %ld\n",
 283                         min_low_pfn, max_low_pfn, highstart_pfn);
 284
 285         printk("Low memory ends at vaddr %08lx\n",
 286                         (ulong) pfn_to_kaddr(max_low_pfn));
 287         for (nid = 0; nid < numnodes; nid++) {
 288                 node_remap_start_vaddr[nid] = pfn_to_kaddr(
 289                         (highstart_pfn + reserve_pages) - node_remap_offset[nid]);
 290                 allocate_pgdat(nid);
 291                 printk ("node %d will remap to vaddr %08lx - %08lx\n", nid,
 292                         (ulong) node_remap_start_vaddr[nid],
 293                         (ulong) pfn_to_kaddr(highstart_pfn + reserve_pages
 294                             - node_remap_offset[nid] + node_remap_size[nid]));
 295         }
 296         printk("High memory starts at vaddr %08lx\n",
 297                         (ulong) pfn_to_kaddr(highstart_pfn));
 298         vmalloc_earlyreserve = reserve_pages * PAGE_SIZE;
 299         for (nid = 0; nid < numnodes; nid++)
 300                 find_max_pfn_node(nid);
 301
 302         NODE_DATA(0)->bdata = &node0_bdata;
 303
 304         /*
 305          * Initialize the boot-time allocator (with low memory only):
 306          */
 307         bootmap_size = init_bootmem_node(NODE_DATA(0), min_low_pfn, 0, system_max_low_pfn);
 308
 309         register_bootmem_low_pages(system_max_low_pfn);
 310
 311         /*
 312          * Reserve the bootmem bitmap itself as well. We do this in two
 313          * steps (first step was init_bootmem()) because this catches
 314          * the (very unlikely) case of us accidentally initializing the
 315          * bootmem allocator with an invalid RAM area.
 316          */
 317         reserve_bootmem_node(NODE_DATA(0), HIGH_MEMORY, (PFN_PHYS(min_low_pfn) +
 318                  bootmap_size + PAGE_SIZE-1) - (HIGH_MEMORY));
 319
 320         /*
 321          * reserve physical page 0 - it's a special BIOS page on many boxes,
 322          * enabling clean reboots, SMP operation, laptop functions.
 323          */
 324         reserve_bootmem_node(NODE_DATA(0), 0, PAGE_SIZE);
 325
 326         /*
 327          * But first pinch a few for the stack/trampoline stuff
 328          * FIXME: Don't need the extra page at 4K, but need to fix
 329          * trampoline before removing it. (see the GDT stuff)
 330          */
 331         reserve_bootmem_node(NODE_DATA(0), PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
 332
 333         /* reserve EBDA region, it's a 4K region */
 334         reserve_ebda_region_node();
 335
 336 #ifdef CONFIG_ACPI_SLEEP
 337         /*
 338          * Reserve low memory region for sleep support.
 339          */
 340         acpi_reserve_bootmem();
 341 #endif
 342
 343         /*
 344          * Find and reserve possible boot-time SMP configuration:
 345          */
 346         find_smp_config();
 347
 348 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
 349         if (LOADER_TYPE && INITRD_START) {
 350                 if (INITRD_START + INITRD_SIZE <= (system_max_low_pfn << PAGE_SHIFT)) {
 351                         reserve_bootmem_node(NODE_DATA(0), INITRD_START, INITRD_SIZE);
 352                         initrd_start =
 353                                 INITRD_START ? INITRD_START + PAGE_OFFSET : 0;
 354                         initrd_end = initrd_start+INITRD_SIZE;
 355                 }
 356                 else {
 357                         printk(KERN_ERR "initrd extends beyond end of memory "
 358                             "(0x%08lx > 0x%08lx)\ndisabling initrd\n",
 359                             INITRD_START + INITRD_SIZE,
 360                             system_max_low_pfn << PAGE_SHIFT);
 361                         initrd_start = 0;
 362                 }
 363         }
 364 #endif
 365         return system_max_low_pfn;
 366 }
 367
 368 void __init zone_sizes_init(void)
 369 {
 370         int nid;
 371
 372         /*
 373          * Insert nodes into pgdat_list backward so they appear in order.
 374          * Clobber node 0's links and NULL out pgdat_list before starting.
 375          */
 376         pgdat_list = NULL;
 377         for (nid = numnodes - 1; nid >= 0; nid--) {
 378                 if (nid)
 379                         memset(NODE_DATA(nid), 0, sizeof(pg_data_t));
 380                 NODE_DATA(nid)->pgdat_next = pgdat_list;
 381                 pgdat_list = NODE_DATA(nid);
 382         }
 383
 384         for (nid = 0; nid < numnodes; nid++) {
 385                 unsigned long zones_size[MAX_NR_ZONES] = {0, 0, 0};
 386                 unsigned long *zholes_size;
 387                 unsigned int max_dma;
 388
 389                 unsigned long low = max_low_pfn;
 390                 unsigned long start = node_start_pfn[nid];
 391                 unsigned long high = node_end_pfn[nid];
 392
 393                 max_dma = virt_to_phys((char *)MAX_DMA_ADDRESS) >> PAGE_SHIFT;
 394
 395                 if (start > low) {
 396 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 397                         BUG_ON(start > high);
 398                         zones_size[ZONE_HIGHMEM] = high - start;
 399 #endif
 400                 } else {
 401                         if (low < max_dma)
 402                                 zones_size[ZONE_DMA] = low;
 403                         else {
 404                                 BUG_ON(max_dma > low);
 405                                 BUG_ON(low > high);
 406                                 zones_size[ZONE_DMA] = max_dma;
 407                                 zones_size[ZONE_NORMAL] = low - max_dma;
 408 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 409                                 zones_size[ZONE_HIGHMEM] = high - low;
 410 #endif
 411                         }
 412                 }
 413                 zholes_size = get_zholes_size(nid);
 414                 /*
 415                  * We let the lmem_map for node 0 be allocated from the
 416                  * normal bootmem allocator, but other nodes come from the
 417                  * remapped KVA area - mbligh
 418                  */
 419                 if (!nid)
 420                         free_area_init_node(nid, NODE_DATA(nid),
 421                                         zones_size, start, zholes_size);
 422                 else {
 423                         unsigned long lmem_map;
 424                         lmem_map = (unsigned long)node_remap_start_vaddr[nid];
 425                         lmem_map += sizeof(pg_data_t) + PAGE_SIZE - 1;
 426                         lmem_map &= PAGE_MASK;
 427                         NODE_DATA(nid)->node_mem_map = (struct page *)lmem_map;
 428                         free_area_init_node(nid, NODE_DATA(nid), zones_size,
 429                                 start, zholes_size);
 430                 }
 431         }
 432         return;
 433 }
 434
 435 void __init set_highmem_pages_init(int bad_ppro)
 436 {
 437 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 438         struct zone *zone;
 439
 440         for_each_zone(zone) {
 441                 unsigned long node_pfn, node_high_size, zone_start_pfn;
 442                 struct page * zone_mem_map;
 443
 444                 if (!is_highmem(zone))
 445                         continue;
 446
 447                 printk("Initializing %s for node %d\n", zone->name,
 448                         zone->zone_pgdat->node_id);
 449
 450                 node_high_size = zone->spanned_pages;
 451                 zone_mem_map = zone->zone_mem_map;
 452                 zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
 453
 454                 for (node_pfn = 0; node_pfn < node_high_size; node_pfn++) {
 455                         one_highpage_init((struct page *)(zone_mem_map + node_pfn),
 456                                           zone_start_pfn + node_pfn, bad_ppro);
 457                 }
 458         }
 459         totalram_pages += totalhigh_pages;
 460 #endif
 461 }
 462
 463 void __init set_max_mapnr_init(void)
 464 {
 465 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 466         struct zone *high0 = &NODE_DATA(0)->node_zones[ZONE_HIGHMEM];
 467         if (high0->spanned_pages > 0)
 468                 highmem_start_page = high0->zone_mem_map;
 469         else
 470                 highmem_start_page = pfn_to_page(max_low_pfn+1);
 471         num_physpages = highend_pfn;
 472 #else
 473         num_physpages = max_low_pfn;
 474 #endif
 475 }