drivers/base/arch_numa.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * NUMA support, based on the x86 implementation.
   4  *
   5  * Copyright (C) 2015 Cavium Inc.
   6  * Author: Ganapatrao Kulkarni <gkulkarni@cavium.com>
   7  */
   8
   9 #define pr_fmt(fmt) "NUMA: " fmt
  10
  11 #include <linux/acpi.h>
  12 #include <linux/memblock.h>
  13 #include <linux/module.h>
  14 #include <linux/of.h>
  15
  16 #include <asm/sections.h>
  17
  18 struct pglist_data *node_data[MAX_NUMNODES] __read_mostly;
  19 EXPORT_SYMBOL(node_data);
  20 nodemask_t numa_nodes_parsed __initdata;
  21 static int cpu_to_node_map[NR_CPUS] = { [0 ... NR_CPUS-1] = NUMA_NO_NODE };
  22
  23 static int numa_distance_cnt;
  24 static u8 *numa_distance;
  25 bool numa_off;
  26
  27 static __init int numa_parse_early_param(char *opt)
  28 {
  29         if (!opt)
  30                 return -EINVAL;
  31         if (str_has_prefix(opt, "off"))
  32                 numa_off = true;
  33
  34         return 0;
  35 }
  36 early_param("numa", numa_parse_early_param);
  37
  38 cpumask_var_t node_to_cpumask_map[MAX_NUMNODES];
  39 EXPORT_SYMBOL(node_to_cpumask_map);
  40
  41 #ifdef CONFIG_DEBUG_PER_CPU_MAPS
  42
  43 /*
  44  * Returns a pointer to the bitmask of CPUs on Node 'node'.
  45  */
  46 const struct cpumask *cpumask_of_node(int node)
  47 {
  48
  49         if (node == NUMA_NO_NODE)
  50                 return cpu_all_mask;
  51
  52         if (WARN_ON(node < 0 || node >= nr_node_ids))
  53                 return cpu_none_mask;
  54
  55         if (WARN_ON(node_to_cpumask_map[node] == NULL))
  56                 return cpu_online_mask;
  57
  58         return node_to_cpumask_map[node];
  59 }
  60 EXPORT_SYMBOL(cpumask_of_node);
  61
  62 #endif
  63
  64 static void numa_update_cpu(unsigned int cpu, bool remove)
  65 {
  66         int nid = cpu_to_node(cpu);
  67
  68         if (nid == NUMA_NO_NODE)
  69                 return;
  70
  71         if (remove)
  72                 cpumask_clear_cpu(cpu, node_to_cpumask_map[nid]);
  73         else
  74                 cpumask_set_cpu(cpu, node_to_cpumask_map[nid]);
  75 }
  76
  77 void numa_add_cpu(unsigned int cpu)
  78 {
  79         numa_update_cpu(cpu, false);
  80 }
  81
  82 void numa_remove_cpu(unsigned int cpu)
  83 {
  84         numa_update_cpu(cpu, true);
  85 }
  86
  87 void numa_clear_node(unsigned int cpu)
  88 {
  89         numa_remove_cpu(cpu);
  90         set_cpu_numa_node(cpu, NUMA_NO_NODE);
  91 }
  92
  93 /*
  94  * Allocate node_to_cpumask_map based on number of available nodes
  95  * Requires node_possible_map to be valid.
  96  *
  97  * Note: cpumask_of_node() is not valid until after this is done.
  98  * (Use CONFIG_DEBUG_PER_CPU_MAPS to check this.)
  99  */
 100 static void __init setup_node_to_cpumask_map(void)
 101 {
 102         int node;
 103
 104         /* setup nr_node_ids if not done yet */
 105         if (nr_node_ids == MAX_NUMNODES)
 106                 setup_nr_node_ids();
 107
 108         /* allocate and clear the mapping */
 109         for (node = 0; node < nr_node_ids; node++) {
 110                 alloc_bootmem_cpumask_var(&node_to_cpumask_map[node]);
 111                 cpumask_clear(node_to_cpumask_map[node]);
 112         }
 113
 114         /* cpumask_of_node() will now work */
 115         pr_debug("Node to cpumask map for %u nodes\n", nr_node_ids);
 116 }
 117
 118 /*
 119  * Set the cpu to node and mem mapping
 120  */
 121 void numa_store_cpu_info(unsigned int cpu)
 122 {
 123         set_cpu_numa_node(cpu, cpu_to_node_map[cpu]);
 124 }
 125
 126 void __init early_map_cpu_to_node(unsigned int cpu, int nid)
 127 {
 128         /* fallback to node 0 */
 129         if (nid < 0 || nid >= MAX_NUMNODES || numa_off)
 130                 nid = 0;
 131
 132         cpu_to_node_map[cpu] = nid;
 133
 134         /*
 135          * We should set the numa node of cpu0 as soon as possible, because it
 136          * has already been set up online before. cpu_to_node(0) will soon be
 137          * called.
 138          */
 139         if (!cpu)
 140                 set_cpu_numa_node(cpu, nid);
 141 }
 142
 143 #ifdef CONFIG_HAVE_SETUP_PER_CPU_AREA
 144 unsigned long __per_cpu_offset[NR_CPUS] __read_mostly;
 145 EXPORT_SYMBOL(__per_cpu_offset);
 146
 147 static int __init early_cpu_to_node(int cpu)
 148 {
 149         return cpu_to_node_map[cpu];
 150 }
 151
 152 static int __init pcpu_cpu_distance(unsigned int from, unsigned int to)
 153 {
 154         return node_distance(early_cpu_to_node(from), early_cpu_to_node(to));
 155 }
 156
 157 static void * __init pcpu_fc_alloc(unsigned int cpu, size_t size,
 158                                        size_t align)
 159 {
 160         int nid = early_cpu_to_node(cpu);
 161
 162         return  memblock_alloc_try_nid(size, align,
 163                         __pa(MAX_DMA_ADDRESS), MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE, nid);
 164 }
 165
 166 static void __init pcpu_fc_free(void *ptr, size_t size)
 167 {
 168         memblock_free_early(__pa(ptr), size);
 169 }
 170
 171 void __init setup_per_cpu_areas(void)
 172 {
 173         unsigned long delta;
 174         unsigned int cpu;
 175         int rc;
 176
 177         /*
 178          * Always reserve area for module percpu variables.  That's
 179          * what the legacy allocator did.
 180          */
 181         rc = pcpu_embed_first_chunk(PERCPU_MODULE_RESERVE,
 182                                     PERCPU_DYNAMIC_RESERVE, PAGE_SIZE,
 183                                     pcpu_cpu_distance,
 184                                     pcpu_fc_alloc, pcpu_fc_free);
 185         if (rc < 0)
 186                 panic("Failed to initialize percpu areas.");
 187
 188         delta = (unsigned long)pcpu_base_addr - (unsigned long)__per_cpu_start;
 189         for_each_possible_cpu(cpu)
 190                 __per_cpu_offset[cpu] = delta + pcpu_unit_offsets[cpu];
 191 }
 192 #endif
 193
 194 /**
 195  * numa_add_memblk() - Set node id to memblk
 196  * @nid: NUMA node ID of the new memblk
 197  * @start: Start address of the new memblk
 198  * @end:  End address of the new memblk
 199  *
 200  * RETURNS:
 201  * 0 on success, -errno on failure.
 202  */
 203 int __init numa_add_memblk(int nid, u64 start, u64 end)
 204 {
 205         int ret;
 206
 207         ret = memblock_set_node(start, (end - start), &memblock.memory, nid);
 208         if (ret < 0) {
 209                 pr_err("memblock [0x%llx - 0x%llx] failed to add on node %d\n",
 210                         start, (end - 1), nid);
 211                 return ret;
 212         }
 213
 214         node_set(nid, numa_nodes_parsed);
 215         return ret;
 216 }
 217
 218 /*
 219  * Initialize NODE_DATA for a node on the local memory
 220  */
 221 static void __init setup_node_data(int nid, u64 start_pfn, u64 end_pfn)
 222 {
 223         const size_t nd_size = roundup(sizeof(pg_data_t), SMP_CACHE_BYTES);
 224         u64 nd_pa;
 225         void *nd;
 226         int tnid;
 227
 228         if (start_pfn >= end_pfn)
 229                 pr_info("Initmem setup node %d [<memory-less node>]\n", nid);
 230
 231         nd_pa = memblock_phys_alloc_try_nid(nd_size, SMP_CACHE_BYTES, nid);
 232         if (!nd_pa)
 233                 panic("Cannot allocate %zu bytes for node %d data\n",
 234                       nd_size, nid);
 235
 236         nd = __va(nd_pa);
 237
 238         /* report and initialize */
 239         pr_info("NODE_DATA [mem %#010Lx-%#010Lx]\n",
 240                 nd_pa, nd_pa + nd_size - 1);
 241         tnid = early_pfn_to_nid(nd_pa >> PAGE_SHIFT);
 242         if (tnid != nid)
 243                 pr_info("NODE_DATA(%d) on node %d\n", nid, tnid);
 244
 245         node_data[nid] = nd;
 246         memset(NODE_DATA(nid), 0, sizeof(pg_data_t));
 247         NODE_DATA(nid)->node_id = nid;
 248         NODE_DATA(nid)->node_start_pfn = start_pfn;
 249         NODE_DATA(nid)->node_spanned_pages = end_pfn - start_pfn;
 250 }
 251
 252 /*
 253  * numa_free_distance
 254  *
 255  * The current table is freed.
 256  */
 257 void __init numa_free_distance(void)
 258 {
 259         size_t size;
 260
 261         if (!numa_distance)
 262                 return;
 263
 264         size = numa_distance_cnt * numa_distance_cnt *
 265                 sizeof(numa_distance[0]);
 266
 267         memblock_free(__pa(numa_distance), size);
 268         numa_distance_cnt = 0;
 269         numa_distance = NULL;
 270 }
 271
 272 /*
 273  * Create a new NUMA distance table.
 274  */
 275 static int __init numa_alloc_distance(void)
 276 {
 277         size_t size;
 278         u64 phys;
 279         int i, j;
 280
 281         size = nr_node_ids * nr_node_ids * sizeof(numa_distance[0]);
 282         phys = memblock_find_in_range(0, PFN_PHYS(max_pfn),
 283                                       size, PAGE_SIZE);
 284         if (WARN_ON(!phys))
 285                 return -ENOMEM;
 286
 287         memblock_reserve(phys, size);
 288
 289         numa_distance = __va(phys);
 290         numa_distance_cnt = nr_node_ids;
 291
 292         /* fill with the default distances */
 293         for (i = 0; i < numa_distance_cnt; i++)
 294                 for (j = 0; j < numa_distance_cnt; j++)
 295                         numa_distance[i * numa_distance_cnt + j] = i == j ?
 296                                 LOCAL_DISTANCE : REMOTE_DISTANCE;
 297
 298         pr_debug("Initialized distance table, cnt=%d\n", numa_distance_cnt);
 299
 300         return 0;
 301 }
 302
 303 /**
 304  * numa_set_distance() - Set inter node NUMA distance from node to node.
 305  * @from: the 'from' node to set distance
 306  * @to: the 'to'  node to set distance
 307  * @distance: NUMA distance
 308  *
 309  * Set the distance from node @from to @to to @distance.
 310  * If distance table doesn't exist, a warning is printed.
 311  *
 312  * If @from or @to is higher than the highest known node or lower than zero
 313  * or @distance doesn't make sense, the call is ignored.
 314  */
 315 void __init numa_set_distance(int from, int to, int distance)
 316 {
 317         if (!numa_distance) {
 318                 pr_warn_once("Warning: distance table not allocated yet\n");
 319                 return;
 320         }
 321
 322         if (from >= numa_distance_cnt || to >= numa_distance_cnt ||
 323                         from < 0 || to < 0) {
 324                 pr_warn_once("Warning: node ids are out of bound, from=%d to=%d distance=%d\n",
 325                             from, to, distance);
 326                 return;
 327         }
 328
 329         if ((u8)distance != distance ||
 330             (from == to && distance != LOCAL_DISTANCE)) {
 331                 pr_warn_once("Warning: invalid distance parameter, from=%d to=%d distance=%d\n",
 332                              from, to, distance);
 333                 return;
 334         }
 335
 336         numa_distance[from * numa_distance_cnt + to] = distance;
 337 }
 338
 339 /*
 340  * Return NUMA distance @from to @to
 341  */
 342 int __node_distance(int from, int to)
 343 {
 344         if (from >= numa_distance_cnt || to >= numa_distance_cnt)
 345                 return from == to ? LOCAL_DISTANCE : REMOTE_DISTANCE;
 346         return numa_distance[from * numa_distance_cnt + to];
 347 }
 348 EXPORT_SYMBOL(__node_distance);
 349
 350 static int __init numa_register_nodes(void)
 351 {
 352         int nid;
 353         struct memblock_region *mblk;
 354
 355         /* Check that valid nid is set to memblks */
 356         for_each_mem_region(mblk) {
 357                 int mblk_nid = memblock_get_region_node(mblk);
 358                 phys_addr_t start = mblk->base;
 359                 phys_addr_t end = mblk->base + mblk->size - 1;
 360
 361                 if (mblk_nid == NUMA_NO_NODE || mblk_nid >= MAX_NUMNODES) {
 362                         pr_warn("Warning: invalid memblk node %d [mem %pap-%pap]\n",
 363                                 mblk_nid, &start, &end);
 364                         return -EINVAL;
 365                 }
 366         }
 367
 368         /* Finally register nodes. */
 369         for_each_node_mask(nid, numa_nodes_parsed) {
 370                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
 371
 372                 get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
 373                 setup_node_data(nid, start_pfn, end_pfn);
 374                 node_set_online(nid);
 375         }
 376
 377         /* Setup online nodes to actual nodes*/
 378         node_possible_map = numa_nodes_parsed;
 379
 380         return 0;
 381 }
 382
 383 static int __init numa_init(int (*init_func)(void))
 384 {
 385         int ret;
 386
 387         nodes_clear(numa_nodes_parsed);
 388         nodes_clear(node_possible_map);
 389         nodes_clear(node_online_map);
 390
 391         ret = numa_alloc_distance();
 392         if (ret < 0)
 393                 return ret;
 394
 395         ret = init_func();
 396         if (ret < 0)
 397                 goto out_free_distance;
 398
 399         if (nodes_empty(numa_nodes_parsed)) {
 400                 pr_info("No NUMA configuration found\n");
 401                 ret = -EINVAL;
 402                 goto out_free_distance;
 403         }
 404
 405         ret = numa_register_nodes();
 406         if (ret < 0)
 407                 goto out_free_distance;
 408
 409         setup_node_to_cpumask_map();
 410
 411         return 0;
 412 out_free_distance:
 413         numa_free_distance();
 414         return ret;
 415 }
 416
 417 /**
 418  * dummy_numa_init() - Fallback dummy NUMA init
 419  *
 420  * Used if there's no underlying NUMA architecture, NUMA initialization
 421  * fails, or NUMA is disabled on the command line.
 422  *
 423  * Must online at least one node (node 0) and add memory blocks that cover all
 424  * allowed memory. It is unlikely that this function fails.
 425  *
 426  * Return: 0 on success, -errno on failure.
 427  */
 428 static int __init dummy_numa_init(void)
 429 {
 430         phys_addr_t start = memblock_start_of_DRAM();
 431         phys_addr_t end = memblock_end_of_DRAM() - 1;
 432         int ret;
 433
 434         if (numa_off)
 435                 pr_info("NUMA disabled\n"); /* Forced off on command line. */
 436         pr_info("Faking a node at [mem %pap-%pap]\n", &start, &end);
 437
 438         ret = numa_add_memblk(0, start, end + 1);
 439         if (ret) {
 440                 pr_err("NUMA init failed\n");
 441                 return ret;
 442         }
 443
 444         numa_off = true;
 445         return 0;
 446 }
 447
 448 #ifdef CONFIG_ACPI_NUMA
 449 static int __init arch_acpi_numa_init(void)
 450 {
 451         int ret;
 452
 453         ret = acpi_numa_init();
 454         if (ret) {
 455                 pr_info("Failed to initialise from firmware\n");
 456                 return ret;
 457         }
 458
 459         return srat_disabled() ? -EINVAL : 0;
 460 }
 461 #else
 462 static int __init arch_acpi_numa_init(void)
 463 {
 464         return -EOPNOTSUPP;
 465 }
 466 #endif
 467
 468 /**
 469  * arch_numa_init() - Initialize NUMA
 470  *
 471  * Try each configured NUMA initialization method until one succeeds. The
 472  * last fallback is dummy single node config encompassing whole memory.
 473  */
 474 void __init arch_numa_init(void)
 475 {
 476         if (!numa_off) {
 477                 if (!acpi_disabled && !numa_init(arch_acpi_numa_init))
 478                         return;
 479                 if (acpi_disabled && !numa_init(of_numa_init))
 480                         return;
 481         }
 482
 483         numa_init(dummy_numa_init);
 484 }