arch/ia64/mm/discontig.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  * Copyright (c) 2000, 2003 Silicon Graphics, Inc.  All rights reserved.
   4  * Copyright (c) 2001 Intel Corp.
   5  * Copyright (c) 2001 Tony Luck <tony.luck@intel.com>
   6  * Copyright (c) 2002 NEC Corp.
   7  * Copyright (c) 2002 Kimio Suganuma <k-suganuma@da.jp.nec.com>
   8  * Copyright (c) 2004 Silicon Graphics, Inc
   9  *      Russ Anderson <rja@sgi.com>
  10  *      Jesse Barnes <jbarnes@sgi.com>
  11  *      Jack Steiner <steiner@sgi.com>
  12  */
  13
  14 /*
  15  * Platform initialization for Discontig Memory
  16  */
  17
  18 #include <linux/kernel.h>
  19 #include <linux/mm.h>
  20 #include <linux/nmi.h>
  21 #include <linux/swap.h>
  22 #include <linux/memblock.h>
  23 #include <linux/acpi.h>
  24 #include <linux/efi.h>
  25 #include <linux/nodemask.h>
  26 #include <linux/slab.h>
  27 #include <asm/efi.h>
  28 #include <asm/tlb.h>
  29 #include <asm/meminit.h>
  30 #include <asm/numa.h>
  31 #include <asm/sections.h>
  32
  33 /*
  34  * Track per-node information needed to setup the boot memory allocator, the
  35  * per-node areas, and the real VM.
  36  */
  37 struct early_node_data {
  38         struct ia64_node_data *node_data;
  39         unsigned long pernode_addr;
  40         unsigned long pernode_size;
  41         unsigned long min_pfn;
  42         unsigned long max_pfn;
  43 };
  44
  45 static struct early_node_data mem_data[MAX_NUMNODES] __initdata;
  46 static nodemask_t memory_less_mask __initdata;
  47
  48 pg_data_t *pgdat_list[MAX_NUMNODES];
  49
  50 /*
  51  * To prevent cache aliasing effects, align per-node structures so that they
  52  * start at addresses that are strided by node number.
  53  */
  54 #define MAX_NODE_ALIGN_OFFSET   (32 * 1024 * 1024)
  55 #define NODEDATA_ALIGN(addr, node)                                              \
  56         ((((addr) + 1024*1024-1) & ~(1024*1024-1)) +                            \
  57              (((node)*PERCPU_PAGE_SIZE) & (MAX_NODE_ALIGN_OFFSET - 1)))
  58
  59 /**
  60  * build_node_maps - callback to setup mem_data structs for each node
  61  * @start: physical start of range
  62  * @len: length of range
  63  * @node: node where this range resides
  64  *
  65  * Detect extents of each piece of memory that we wish to
  66  * treat as a virtually contiguous block (i.e. each node). Each such block
  67  * must start on an %IA64_GRANULE_SIZE boundary, so we round the address down
  68  * if necessary.  Any non-existent pages will simply be part of the virtual
  69  * memmap.
  70  */
  71 static int __init build_node_maps(unsigned long start, unsigned long len,
  72                                   int node)
  73 {
  74         unsigned long spfn, epfn, end = start + len;
  75
  76         epfn = GRANULEROUNDUP(end) >> PAGE_SHIFT;
  77         spfn = GRANULEROUNDDOWN(start) >> PAGE_SHIFT;
  78
  79         if (!mem_data[node].min_pfn) {
  80                 mem_data[node].min_pfn = spfn;
  81                 mem_data[node].max_pfn = epfn;
  82         } else {
  83                 mem_data[node].min_pfn = min(spfn, mem_data[node].min_pfn);
  84                 mem_data[node].max_pfn = max(epfn, mem_data[node].max_pfn);
  85         }
  86
  87         return 0;
  88 }
  89
  90 /**
  91  * early_nr_cpus_node - return number of cpus on a given node
  92  * @node: node to check
  93  *
  94  * Count the number of cpus on @node.  We can't use nr_cpus_node() yet because
  95  * acpi_boot_init() (which builds the node_to_cpu_mask array) hasn't been
  96  * called yet.  Note that node 0 will also count all non-existent cpus.
  97  */
  98 static int early_nr_cpus_node(int node)
  99 {
 100         int cpu, n = 0;
 101
 102         for_each_possible_early_cpu(cpu)
 103                 if (node == node_cpuid[cpu].nid)
 104                         n++;
 105
 106         return n;
 107 }
 108
 109 /**
 110  * compute_pernodesize - compute size of pernode data
 111  * @node: the node id.
 112  */
 113 static unsigned long compute_pernodesize(int node)
 114 {
 115         unsigned long pernodesize = 0, cpus;
 116
 117         cpus = early_nr_cpus_node(node);
 118         pernodesize += PERCPU_PAGE_SIZE * cpus;
 119         pernodesize += node * L1_CACHE_BYTES;
 120         pernodesize += L1_CACHE_ALIGN(sizeof(pg_data_t));
 121         pernodesize += L1_CACHE_ALIGN(sizeof(struct ia64_node_data));
 122         pernodesize += L1_CACHE_ALIGN(sizeof(pg_data_t));
 123         pernodesize = PAGE_ALIGN(pernodesize);
 124         return pernodesize;
 125 }
 126
 127 /**
 128  * per_cpu_node_setup - setup per-cpu areas on each node
 129  * @cpu_data: per-cpu area on this node
 130  * @node: node to setup
 131  *
 132  * Copy the static per-cpu data into the region we just set aside and then
 133  * setup __per_cpu_offset for each CPU on this node.  Return a pointer to
 134  * the end of the area.
 135  */
 136 static void *per_cpu_node_setup(void *cpu_data, int node)
 137 {
 138 #ifdef CONFIG_SMP
 139         int cpu;
 140
 141         for_each_possible_early_cpu(cpu) {
 142                 void *src = cpu == 0 ? __cpu0_per_cpu : __phys_per_cpu_start;
 143
 144                 if (node != node_cpuid[cpu].nid)
 145                         continue;
 146
 147                 memcpy(__va(cpu_data), src, __per_cpu_end - __per_cpu_start);
 148                 __per_cpu_offset[cpu] = (char *)__va(cpu_data) -
 149                         __per_cpu_start;
 150
 151                 /*
 152                  * percpu area for cpu0 is moved from the __init area
 153                  * which is setup by head.S and used till this point.
 154                  * Update ar.k3.  This move is ensures that percpu
 155                  * area for cpu0 is on the correct node and its
 156                  * virtual address isn't insanely far from other
 157                  * percpu areas which is important for congruent
 158                  * percpu allocator.
 159                  */
 160                 if (cpu == 0)
 161                         ia64_set_kr(IA64_KR_PER_CPU_DATA,
 162                                     (unsigned long)cpu_data -
 163                                     (unsigned long)__per_cpu_start);
 164
 165                 cpu_data += PERCPU_PAGE_SIZE;
 166         }
 167 #endif
 168         return cpu_data;
 169 }
 170
 171 #ifdef CONFIG_SMP
 172 /**
 173  * setup_per_cpu_areas - setup percpu areas
 174  *
 175  * Arch code has already allocated and initialized percpu areas.  All
 176  * this function has to do is to teach the determined layout to the
 177  * dynamic percpu allocator, which happens to be more complex than
 178  * creating whole new ones using helpers.
 179  */
 180 void __init setup_per_cpu_areas(void)
 181 {
 182         struct pcpu_alloc_info *ai;
 183         struct pcpu_group_info *gi;
 184         unsigned int *cpu_map;
 185         void *base;
 186         unsigned long base_offset;
 187         unsigned int cpu;
 188         ssize_t static_size, reserved_size, dyn_size;
 189         int node, prev_node, unit, nr_units;
 190
 191         ai = pcpu_alloc_alloc_info(MAX_NUMNODES, nr_cpu_ids);
 192         if (!ai)
 193                 panic("failed to allocate pcpu_alloc_info");
 194         cpu_map = ai->groups[0].cpu_map;
 195
 196         /* determine base */
 197         base = (void *)ULONG_MAX;
 198         for_each_possible_cpu(cpu)
 199                 base = min(base,
 200                            (void *)(__per_cpu_offset[cpu] + __per_cpu_start));
 201         base_offset = (void *)__per_cpu_start - base;
 202
 203         /* build cpu_map, units are grouped by node */
 204         unit = 0;
 205         for_each_node(node)
 206                 for_each_possible_cpu(cpu)
 207                         if (node == node_cpuid[cpu].nid)
 208                                 cpu_map[unit++] = cpu;
 209         nr_units = unit;
 210
 211         /* set basic parameters */
 212         static_size = __per_cpu_end - __per_cpu_start;
 213         reserved_size = PERCPU_MODULE_RESERVE;
 214         dyn_size = PERCPU_PAGE_SIZE - static_size - reserved_size;
 215         if (dyn_size < 0)
 216                 panic("percpu area overflow static=%zd reserved=%zd\n",
 217                       static_size, reserved_size);
 218
 219         ai->static_size         = static_size;
 220         ai->reserved_size       = reserved_size;
 221         ai->dyn_size            = dyn_size;
 222         ai->unit_size           = PERCPU_PAGE_SIZE;
 223         ai->atom_size           = PAGE_SIZE;
 224         ai->alloc_size          = PERCPU_PAGE_SIZE;
 225
 226         /*
 227          * CPUs are put into groups according to node.  Walk cpu_map
 228          * and create new groups at node boundaries.
 229          */
 230         prev_node = NUMA_NO_NODE;
 231         ai->nr_groups = 0;
 232         for (unit = 0; unit < nr_units; unit++) {
 233                 cpu = cpu_map[unit];
 234                 node = node_cpuid[cpu].nid;
 235
 236                 if (node == prev_node) {
 237                         gi->nr_units++;
 238                         continue;
 239                 }
 240                 prev_node = node;
 241
 242                 gi = &ai->groups[ai->nr_groups++];
 243                 gi->nr_units            = 1;
 244                 gi->base_offset         = __per_cpu_offset[cpu] + base_offset;
 245                 gi->cpu_map             = &cpu_map[unit];
 246         }
 247
 248         pcpu_setup_first_chunk(ai, base);
 249         pcpu_free_alloc_info(ai);
 250 }
 251 #endif
 252
 253 /**
 254  * fill_pernode - initialize pernode data.
 255  * @node: the node id.
 256  * @pernode: physical address of pernode data
 257  * @pernodesize: size of the pernode data
 258  */
 259 static void __init fill_pernode(int node, unsigned long pernode,
 260         unsigned long pernodesize)
 261 {
 262         void *cpu_data;
 263         int cpus = early_nr_cpus_node(node);
 264
 265         mem_data[node].pernode_addr = pernode;
 266         mem_data[node].pernode_size = pernodesize;
 267         memset(__va(pernode), 0, pernodesize);
 268
 269         cpu_data = (void *)pernode;
 270         pernode += PERCPU_PAGE_SIZE * cpus;
 271         pernode += node * L1_CACHE_BYTES;
 272
 273         pgdat_list[node] = __va(pernode);
 274         pernode += L1_CACHE_ALIGN(sizeof(pg_data_t));
 275
 276         mem_data[node].node_data = __va(pernode);
 277         pernode += L1_CACHE_ALIGN(sizeof(struct ia64_node_data));
 278         pernode += L1_CACHE_ALIGN(sizeof(pg_data_t));
 279
 280         cpu_data = per_cpu_node_setup(cpu_data, node);
 281
 282         return;
 283 }
 284
 285 /**
 286  * find_pernode_space - allocate memory for memory map and per-node structures
 287  * @start: physical start of range
 288  * @len: length of range
 289  * @node: node where this range resides
 290  *
 291  * This routine reserves space for the per-cpu data struct, the list of
 292  * pg_data_ts and the per-node data struct.  Each node will have something like
 293  * the following in the first chunk of addr. space large enough to hold it.
 294  *
 295  *    ________________________
 296  *   |                        |
 297  *   |~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~| <-- NODEDATA_ALIGN(start, node) for the first
 298  *   |    PERCPU_PAGE_SIZE *  |     start and length big enough
 299  *   |    cpus_on_this_node   | Node 0 will also have entries for all non-existent cpus.
 300  *   |------------------------|
 301  *   |   local pg_data_t *    |
 302  *   |------------------------|
 303  *   |  local ia64_node_data  |
 304  *   |------------------------|
 305  *   |          ???           |
 306  *   |________________________|
 307  *
 308  * Once this space has been set aside, the bootmem maps are initialized.  We
 309  * could probably move the allocation of the per-cpu and ia64_node_data space
 310  * outside of this function and use alloc_bootmem_node(), but doing it here
 311  * is straightforward and we get the alignments we want so...
 312  */
 313 static int __init find_pernode_space(unsigned long start, unsigned long len,
 314                                      int node)
 315 {
 316         unsigned long spfn, epfn;
 317         unsigned long pernodesize = 0, pernode;
 318
 319         spfn = start >> PAGE_SHIFT;
 320         epfn = (start + len) >> PAGE_SHIFT;
 321
 322         /*
 323          * Make sure this memory falls within this node's usable memory
 324          * since we may have thrown some away in build_maps().
 325          */
 326         if (spfn < mem_data[node].min_pfn || epfn > mem_data[node].max_pfn)
 327                 return 0;
 328
 329         /* Don't setup this node's local space twice... */
 330         if (mem_data[node].pernode_addr)
 331                 return 0;
 332
 333         /*
 334          * Calculate total size needed, incl. what's necessary
 335          * for good alignment and alias prevention.
 336          */
 337         pernodesize = compute_pernodesize(node);
 338         pernode = NODEDATA_ALIGN(start, node);
 339
 340         /* Is this range big enough for what we want to store here? */
 341         if (start + len > (pernode + pernodesize))
 342                 fill_pernode(node, pernode, pernodesize);
 343
 344         return 0;
 345 }
 346
 347 /**
 348  * reserve_pernode_space - reserve memory for per-node space
 349  *
 350  * Reserve the space used by the bootmem maps & per-node space in the boot
 351  * allocator so that when we actually create the real mem maps we don't
 352  * use their memory.
 353  */
 354 static void __init reserve_pernode_space(void)
 355 {
 356         unsigned long base, size;
 357         int node;
 358
 359         for_each_online_node(node) {
 360                 if (node_isset(node, memory_less_mask))
 361                         continue;
 362
 363                 /* Now the per-node space */
 364                 size = mem_data[node].pernode_size;
 365                 base = __pa(mem_data[node].pernode_addr);
 366                 memblock_reserve(base, size);
 367         }
 368 }
 369
 370 static void scatter_node_data(void)
 371 {
 372         pg_data_t **dst;
 373         int node;
 374
 375         /*
 376          * for_each_online_node() can't be used at here.
 377          * node_online_map is not set for hot-added nodes at this time,
 378          * because we are halfway through initialization of the new node's
 379          * structures.  If for_each_online_node() is used, a new node's
 380          * pg_data_ptrs will be not initialized. Instead of using it,
 381          * pgdat_list[] is checked.
 382          */
 383         for_each_node(node) {
 384                 if (pgdat_list[node]) {
 385                         dst = LOCAL_DATA_ADDR(pgdat_list[node])->pg_data_ptrs;
 386                         memcpy(dst, pgdat_list, sizeof(pgdat_list));
 387                 }
 388         }
 389 }
 390
 391 /**
 392  * initialize_pernode_data - fixup per-cpu & per-node pointers
 393  *
 394  * Each node's per-node area has a copy of the global pg_data_t list, so
 395  * we copy that to each node here, as well as setting the per-cpu pointer
 396  * to the local node data structure.
 397  */
 398 static void __init initialize_pernode_data(void)
 399 {
 400         int cpu, node;
 401
 402         scatter_node_data();
 403
 404 #ifdef CONFIG_SMP
 405         /* Set the node_data pointer for each per-cpu struct */
 406         for_each_possible_early_cpu(cpu) {
 407                 node = node_cpuid[cpu].nid;
 408                 per_cpu(ia64_cpu_info, cpu).node_data =
 409                         mem_data[node].node_data;
 410         }
 411 #else
 412         {
 413                 struct cpuinfo_ia64 *cpu0_cpu_info;
 414                 cpu = 0;
 415                 node = node_cpuid[cpu].nid;
 416                 cpu0_cpu_info = (struct cpuinfo_ia64 *)(__phys_per_cpu_start +
 417                         ((char *)&ia64_cpu_info - __per_cpu_start));
 418                 cpu0_cpu_info->node_data = mem_data[node].node_data;
 419         }
 420 #endif /* CONFIG_SMP */
 421 }
 422
 423 /**
 424  * memory_less_node_alloc - * attempt to allocate memory on the best NUMA slit
 425  *      node but fall back to any other node when __alloc_bootmem_node fails
 426  *      for best.
 427  * @nid: node id
 428  * @pernodesize: size of this node's pernode data
 429  */
 430 static void __init *memory_less_node_alloc(int nid, unsigned long pernodesize)
 431 {
 432         void *ptr = NULL;
 433         u8 best = 0xff;
 434         int bestnode = NUMA_NO_NODE, node, anynode = 0;
 435
 436         for_each_online_node(node) {
 437                 if (node_isset(node, memory_less_mask))
 438                         continue;
 439                 else if (node_distance(nid, node) < best) {
 440                         best = node_distance(nid, node);
 441                         bestnode = node;
 442                 }
 443                 anynode = node;
 444         }
 445
 446         if (bestnode == NUMA_NO_NODE)
 447                 bestnode = anynode;
 448
 449         ptr = memblock_alloc_try_nid(pernodesize, PERCPU_PAGE_SIZE,
 450                                      __pa(MAX_DMA_ADDRESS),
 451                                      MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE,
 452                                      bestnode);
 453         if (!ptr)
 454                 panic("%s: Failed to allocate %lu bytes align=0x%lx nid=%d from=%lx\n",
 455                       __func__, pernodesize, PERCPU_PAGE_SIZE, bestnode,
 456                       __pa(MAX_DMA_ADDRESS));
 457
 458         return ptr;
 459 }
 460
 461 /**
 462  * memory_less_nodes - allocate and initialize CPU only nodes pernode
 463  *      information.
 464  */
 465 static void __init memory_less_nodes(void)
 466 {
 467         unsigned long pernodesize;
 468         void *pernode;
 469         int node;
 470
 471         for_each_node_mask(node, memory_less_mask) {
 472                 pernodesize = compute_pernodesize(node);
 473                 pernode = memory_less_node_alloc(node, pernodesize);
 474                 fill_pernode(node, __pa(pernode), pernodesize);
 475         }
 476
 477         return;
 478 }
 479
 480 /**
 481  * find_memory - walk the EFI memory map and setup the bootmem allocator
 482  *
 483  * Called early in boot to setup the bootmem allocator, and to
 484  * allocate the per-cpu and per-node structures.
 485  */
 486 void __init find_memory(void)
 487 {
 488         int node;
 489
 490         reserve_memory();
 491         efi_memmap_walk(filter_memory, register_active_ranges);
 492
 493         if (num_online_nodes() == 0) {
 494                 printk(KERN_ERR "node info missing!\n");
 495                 node_set_online(0);
 496         }
 497
 498         nodes_or(memory_less_mask, memory_less_mask, node_online_map);
 499         min_low_pfn = -1;
 500         max_low_pfn = 0;
 501
 502         /* These actually end up getting called by call_pernode_memory() */
 503         efi_memmap_walk(filter_rsvd_memory, build_node_maps);
 504         efi_memmap_walk(filter_rsvd_memory, find_pernode_space);
 505         efi_memmap_walk(find_max_min_low_pfn, NULL);
 506
 507         for_each_online_node(node)
 508                 if (mem_data[node].min_pfn)
 509                         node_clear(node, memory_less_mask);
 510
 511         reserve_pernode_space();
 512         memory_less_nodes();
 513         initialize_pernode_data();
 514
 515         max_pfn = max_low_pfn;
 516
 517         find_initrd();
 518 }
 519
 520 #ifdef CONFIG_SMP
 521 /**
 522  * per_cpu_init - setup per-cpu variables
 523  *
 524  * find_pernode_space() does most of this already, we just need to set
 525  * local_per_cpu_offset
 526  */
 527 void *per_cpu_init(void)
 528 {
 529         int cpu;
 530         static int first_time = 1;
 531
 532         if (first_time) {
 533                 first_time = 0;
 534                 for_each_possible_early_cpu(cpu)
 535                         per_cpu(local_per_cpu_offset, cpu) = __per_cpu_offset[cpu];
 536         }
 537
 538         return __per_cpu_start + __per_cpu_offset[smp_processor_id()];
 539 }
 540 #endif /* CONFIG_SMP */
 541
 542 /**
 543  * call_pernode_memory - use SRAT to call callback functions with node info
 544  * @start: physical start of range
 545  * @len: length of range
 546  * @arg: function to call for each range
 547  *
 548  * efi_memmap_walk() knows nothing about layout of memory across nodes. Find
 549  * out to which node a block of memory belongs.  Ignore memory that we cannot
 550  * identify, and split blocks that run across multiple nodes.
 551  *
 552  * Take this opportunity to round the start address up and the end address
 553  * down to page boundaries.
 554  */
 555 void call_pernode_memory(unsigned long start, unsigned long len, void *arg)
 556 {
 557         unsigned long rs, re, end = start + len;
 558         void (*func)(unsigned long, unsigned long, int);
 559         int i;
 560
 561         start = PAGE_ALIGN(start);
 562         end &= PAGE_MASK;
 563         if (start >= end)
 564                 return;
 565
 566         func = arg;
 567
 568         if (!num_node_memblks) {
 569                 /* No SRAT table, so assume one node (node 0) */
 570                 if (start < end)
 571                         (*func)(start, end - start, 0);
 572                 return;
 573         }
 574
 575         for (i = 0; i < num_node_memblks; i++) {
 576                 rs = max(start, node_memblk[i].start_paddr);
 577                 re = min(end, node_memblk[i].start_paddr +
 578                          node_memblk[i].size);
 579
 580                 if (rs < re)
 581                         (*func)(rs, re - rs, node_memblk[i].nid);
 582
 583                 if (re == end)
 584                         break;
 585         }
 586 }
 587
 588 /**
 589  * paging_init - setup page tables
 590  *
 591  * paging_init() sets up the page tables for each node of the system and frees
 592  * the bootmem allocator memory for general use.
 593  */
 594 void __init paging_init(void)
 595 {
 596         unsigned long max_dma;
 597         unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES];
 598
 599         max_dma = virt_to_phys((void *) MAX_DMA_ADDRESS) >> PAGE_SHIFT;
 600
 601         sparse_init();
 602
 603         memset(max_zone_pfns, 0, sizeof(max_zone_pfns));
 604         max_zone_pfns[ZONE_DMA32] = max_dma;
 605         max_zone_pfns[ZONE_NORMAL] = max_low_pfn;
 606         free_area_init(max_zone_pfns);
 607
 608         zero_page_memmap_ptr = virt_to_page(ia64_imva(empty_zero_page));
 609 }
 610
 611 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
 612 pg_data_t *arch_alloc_nodedata(int nid)
 613 {
 614         unsigned long size = compute_pernodesize(nid);
 615
 616         return kzalloc(size, GFP_KERNEL);
 617 }
 618
 619 void arch_free_nodedata(pg_data_t *pgdat)
 620 {
 621         kfree(pgdat);
 622 }
 623
 624 void arch_refresh_nodedata(int update_node, pg_data_t *update_pgdat)
 625 {
 626         pgdat_list[update_node] = update_pgdat;
 627         scatter_node_data();
 628 }
 629 #endif
 630
 631 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
 632 int __meminit vmemmap_populate(unsigned long start, unsigned long end, int node,
 633                 struct vmem_altmap *altmap)
 634 {
 635         return vmemmap_populate_basepages(start, end, node, NULL);
 636 }
 637
 638 void vmemmap_free(unsigned long start, unsigned long end,
 639                 struct vmem_altmap *altmap)
 640 {
 641 }
 642 #endif