arch/arm64/mm/numa.c

   1 /*
   2  * NUMA support, based on the x86 implementation.
   3  *
   4  * Copyright (C) 2015 Cavium Inc.
   5  * Author: Ganapatrao Kulkarni <gkulkarni@cavium.com>
   6  *
   7  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   8  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   9  * published by the Free Software Foundation.
  10  *
  11  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14  * GNU General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  17  * along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  18  */
  19
  20 #define pr_fmt(fmt) "NUMA: " fmt
  21
  22 #include <linux/acpi.h>
  23 #include <linux/bootmem.h>
  24 #include <linux/memblock.h>
  25 #include <linux/module.h>
  26 #include <linux/of.h>
  27
  28 #include <asm/acpi.h>
  29 #include <asm/sections.h>
  30
  31 struct pglist_data *node_data[MAX_NUMNODES] __read_mostly;
  32 EXPORT_SYMBOL(node_data);
  33 nodemask_t numa_nodes_parsed __initdata;
  34 static int cpu_to_node_map[NR_CPUS] = { [0 ... NR_CPUS-1] = NUMA_NO_NODE };
  35
  36 static int numa_distance_cnt;
  37 static u8 *numa_distance;
  38 bool numa_off;
  39
  40 static __init int numa_parse_early_param(char *opt)
  41 {
  42         if (!opt)
  43                 return -EINVAL;
  44         if (!strncmp(opt, "off", 3))
  45                 numa_off = true;
  46
  47         return 0;
  48 }
  49 early_param("numa", numa_parse_early_param);
  50
  51 cpumask_var_t node_to_cpumask_map[MAX_NUMNODES];
  52 EXPORT_SYMBOL(node_to_cpumask_map);
  53
  54 #ifdef CONFIG_DEBUG_PER_CPU_MAPS
  55
  56 /*
  57  * Returns a pointer to the bitmask of CPUs on Node 'node'.
  58  */
  59 const struct cpumask *cpumask_of_node(int node)
  60 {
  61
  62         if (node == NUMA_NO_NODE)
  63                 return cpu_all_mask;
  64
  65         if (WARN_ON(node < 0 || node >= nr_node_ids))
  66                 return cpu_none_mask;
  67
  68         if (WARN_ON(node_to_cpumask_map[node] == NULL))
  69                 return cpu_online_mask;
  70
  71         return node_to_cpumask_map[node];
  72 }
  73 EXPORT_SYMBOL(cpumask_of_node);
  74
  75 #endif
  76
  77 static void numa_update_cpu(unsigned int cpu, bool remove)
  78 {
  79         int nid = cpu_to_node(cpu);
  80
  81         if (nid == NUMA_NO_NODE)
  82                 return;
  83
  84         if (remove)
  85                 cpumask_clear_cpu(cpu, node_to_cpumask_map[nid]);
  86         else
  87                 cpumask_set_cpu(cpu, node_to_cpumask_map[nid]);
  88 }
  89
  90 void numa_add_cpu(unsigned int cpu)
  91 {
  92         numa_update_cpu(cpu, false);
  93 }
  94
  95 void numa_remove_cpu(unsigned int cpu)
  96 {
  97         numa_update_cpu(cpu, true);
  98 }
  99
 100 void numa_clear_node(unsigned int cpu)
 101 {
 102         numa_remove_cpu(cpu);
 103         set_cpu_numa_node(cpu, NUMA_NO_NODE);
 104 }
 105
 106 /*
 107  * Allocate node_to_cpumask_map based on number of available nodes
 108  * Requires node_possible_map to be valid.
 109  *
 110  * Note: cpumask_of_node() is not valid until after this is done.
 111  * (Use CONFIG_DEBUG_PER_CPU_MAPS to check this.)
 112  */
 113 static void __init setup_node_to_cpumask_map(void)
 114 {
 115         int node;
 116
 117         /* setup nr_node_ids if not done yet */
 118         if (nr_node_ids == MAX_NUMNODES)
 119                 setup_nr_node_ids();
 120
 121         /* allocate and clear the mapping */
 122         for (node = 0; node < nr_node_ids; node++) {
 123                 alloc_bootmem_cpumask_var(&node_to_cpumask_map[node]);
 124                 cpumask_clear(node_to_cpumask_map[node]);
 125         }
 126
 127         /* cpumask_of_node() will now work */
 128         pr_debug("Node to cpumask map for %d nodes\n", nr_node_ids);
 129 }
 130
 131 /*
 132  *  Set the cpu to node and mem mapping
 133  */
 134 void numa_store_cpu_info(unsigned int cpu)
 135 {
 136         set_cpu_numa_node(cpu, cpu_to_node_map[cpu]);
 137 }
 138
 139 void __init early_map_cpu_to_node(unsigned int cpu, int nid)
 140 {
 141         /* fallback to node 0 */
 142         if (nid < 0 || nid >= MAX_NUMNODES || numa_off)
 143                 nid = 0;
 144
 145         cpu_to_node_map[cpu] = nid;
 146
 147         /*
 148          * We should set the numa node of cpu0 as soon as possible, because it
 149          * has already been set up online before. cpu_to_node(0) will soon be
 150          * called.
 151          */
 152         if (!cpu)
 153                 set_cpu_numa_node(cpu, nid);
 154 }
 155
 156 #ifdef CONFIG_HAVE_SETUP_PER_CPU_AREA
 157 unsigned long __per_cpu_offset[NR_CPUS] __read_mostly;
 158 EXPORT_SYMBOL(__per_cpu_offset);
 159
 160 static int __init early_cpu_to_node(int cpu)
 161 {
 162         return cpu_to_node_map[cpu];
 163 }
 164
 165 static int __init pcpu_cpu_distance(unsigned int from, unsigned int to)
 166 {
 167         return node_distance(early_cpu_to_node(from), early_cpu_to_node(to));
 168 }
 169
 170 static void * __init pcpu_fc_alloc(unsigned int cpu, size_t size,
 171                                        size_t align)
 172 {
 173         int nid = early_cpu_to_node(cpu);
 174
 175         return  memblock_virt_alloc_try_nid(size, align,
 176                         __pa(MAX_DMA_ADDRESS), MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE, nid);
 177 }
 178
 179 static void __init pcpu_fc_free(void *ptr, size_t size)
 180 {
 181         memblock_free_early(__pa(ptr), size);
 182 }
 183
 184 void __init setup_per_cpu_areas(void)
 185 {
 186         unsigned long delta;
 187         unsigned int cpu;
 188         int rc;
 189
 190         /*
 191          * Always reserve area for module percpu variables.  That's
 192          * what the legacy allocator did.
 193          */
 194         rc = pcpu_embed_first_chunk(PERCPU_MODULE_RESERVE,
 195                                     PERCPU_DYNAMIC_RESERVE, PAGE_SIZE,
 196                                     pcpu_cpu_distance,
 197                                     pcpu_fc_alloc, pcpu_fc_free);
 198         if (rc < 0)
 199                 panic("Failed to initialize percpu areas.");
 200
 201         delta = (unsigned long)pcpu_base_addr - (unsigned long)__per_cpu_start;
 202         for_each_possible_cpu(cpu)
 203                 __per_cpu_offset[cpu] = delta + pcpu_unit_offsets[cpu];
 204 }
 205 #endif
 206
 207 /**
 208  * numa_add_memblk - Set node id to memblk
 209  * @nid: NUMA node ID of the new memblk
 210  * @start: Start address of the new memblk
 211  * @end:  End address of the new memblk
 212  *
 213  * RETURNS:
 214  * 0 on success, -errno on failure.
 215  */
 216 int __init numa_add_memblk(int nid, u64 start, u64 end)
 217 {
 218         int ret;
 219
 220         ret = memblock_set_node(start, (end - start), &memblock.memory, nid);
 221         if (ret < 0) {
 222                 pr_err("memblock [0x%llx - 0x%llx] failed to add on node %d\n",
 223                         start, (end - 1), nid);
 224                 return ret;
 225         }
 226
 227         node_set(nid, numa_nodes_parsed);
 228         return ret;
 229 }
 230
 231 /**
 232  * Initialize NODE_DATA for a node on the local memory
 233  */
 234 static void __init setup_node_data(int nid, u64 start_pfn, u64 end_pfn)
 235 {
 236         const size_t nd_size = roundup(sizeof(pg_data_t), SMP_CACHE_BYTES);
 237         u64 nd_pa;
 238         void *nd;
 239         int tnid;
 240
 241         if (start_pfn >= end_pfn)
 242                 pr_info("Initmem setup node %d [<memory-less node>]\n", nid);
 243
 244         nd_pa = memblock_alloc_try_nid(nd_size, SMP_CACHE_BYTES, nid);
 245         nd = __va(nd_pa);
 246
 247         /* report and initialize */
 248         pr_info("NODE_DATA [mem %#010Lx-%#010Lx]\n",
 249                 nd_pa, nd_pa + nd_size - 1);
 250         tnid = early_pfn_to_nid(nd_pa >> PAGE_SHIFT);
 251         if (tnid != nid)
 252                 pr_info("NODE_DATA(%d) on node %d\n", nid, tnid);
 253
 254         node_data[nid] = nd;
 255         memset(NODE_DATA(nid), 0, sizeof(pg_data_t));
 256         NODE_DATA(nid)->node_id = nid;
 257         NODE_DATA(nid)->node_start_pfn = start_pfn;
 258         NODE_DATA(nid)->node_spanned_pages = end_pfn - start_pfn;
 259 }
 260
 261 /**
 262  * numa_free_distance
 263  *
 264  * The current table is freed.
 265  */
 266 void __init numa_free_distance(void)
 267 {
 268         size_t size;
 269
 270         if (!numa_distance)
 271                 return;
 272
 273         size = numa_distance_cnt * numa_distance_cnt *
 274                 sizeof(numa_distance[0]);
 275
 276         memblock_free(__pa(numa_distance), size);
 277         numa_distance_cnt = 0;
 278         numa_distance = NULL;
 279 }
 280
 281 /**
 282  *
 283  * Create a new NUMA distance table.
 284  *
 285  */
 286 static int __init numa_alloc_distance(void)
 287 {
 288         size_t size;
 289         u64 phys;
 290         int i, j;
 291
 292         size = nr_node_ids * nr_node_ids * sizeof(numa_distance[0]);
 293         phys = memblock_find_in_range(0, PFN_PHYS(max_pfn),
 294                                       size, PAGE_SIZE);
 295         if (WARN_ON(!phys))
 296                 return -ENOMEM;
 297
 298         memblock_reserve(phys, size);
 299
 300         numa_distance = __va(phys);
 301         numa_distance_cnt = nr_node_ids;
 302
 303         /* fill with the default distances */
 304         for (i = 0; i < numa_distance_cnt; i++)
 305                 for (j = 0; j < numa_distance_cnt; j++)
 306                         numa_distance[i * numa_distance_cnt + j] = i == j ?
 307                                 LOCAL_DISTANCE : REMOTE_DISTANCE;
 308
 309         pr_debug("Initialized distance table, cnt=%d\n", numa_distance_cnt);
 310
 311         return 0;
 312 }
 313
 314 /**
 315  * numa_set_distance - Set inter node NUMA distance from node to node.
 316  * @from: the 'from' node to set distance
 317  * @to: the 'to'  node to set distance
 318  * @distance: NUMA distance
 319  *
 320  * Set the distance from node @from to @to to @distance.
 321  * If distance table doesn't exist, a warning is printed.
 322  *
 323  * If @from or @to is higher than the highest known node or lower than zero
 324  * or @distance doesn't make sense, the call is ignored.
 325  *
 326  */
 327 void __init numa_set_distance(int from, int to, int distance)
 328 {
 329         if (!numa_distance) {
 330                 pr_warn_once("Warning: distance table not allocated yet\n");
 331                 return;
 332         }
 333
 334         if (from >= numa_distance_cnt || to >= numa_distance_cnt ||
 335                         from < 0 || to < 0) {
 336                 pr_warn_once("Warning: node ids are out of bound, from=%d to=%d distance=%d\n",
 337                             from, to, distance);
 338                 return;
 339         }
 340
 341         if ((u8)distance != distance ||
 342             (from == to && distance != LOCAL_DISTANCE)) {
 343                 pr_warn_once("Warning: invalid distance parameter, from=%d to=%d distance=%d\n",
 344                              from, to, distance);
 345                 return;
 346         }
 347
 348         numa_distance[from * numa_distance_cnt + to] = distance;
 349 }
 350
 351 /**
 352  * Return NUMA distance @from to @to
 353  */
 354 int __node_distance(int from, int to)
 355 {
 356         if (from >= numa_distance_cnt || to >= numa_distance_cnt)
 357                 return from == to ? LOCAL_DISTANCE : REMOTE_DISTANCE;
 358         return numa_distance[from * numa_distance_cnt + to];
 359 }
 360 EXPORT_SYMBOL(__node_distance);
 361
 362 static int __init numa_register_nodes(void)
 363 {
 364         int nid;
 365         struct memblock_region *mblk;
 366
 367         /* Check that valid nid is set to memblks */
 368         for_each_memblock(memory, mblk)
 369                 if (mblk->nid == NUMA_NO_NODE || mblk->nid >= MAX_NUMNODES) {
 370                         pr_warn("Warning: invalid memblk node %d [mem %#010Lx-%#010Lx]\n",
 371                                 mblk->nid, mblk->base,
 372                                 mblk->base + mblk->size - 1);
 373                         return -EINVAL;
 374                 }
 375
 376         /* Finally register nodes. */
 377         for_each_node_mask(nid, numa_nodes_parsed) {
 378                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
 379
 380                 get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
 381                 setup_node_data(nid, start_pfn, end_pfn);
 382                 node_set_online(nid);
 383         }
 384
 385         /* Setup online nodes to actual nodes*/
 386         node_possible_map = numa_nodes_parsed;
 387
 388         return 0;
 389 }
 390
 391 static int __init numa_init(int (*init_func)(void))
 392 {
 393         int ret;
 394
 395         nodes_clear(numa_nodes_parsed);
 396         nodes_clear(node_possible_map);
 397         nodes_clear(node_online_map);
 398         numa_free_distance();
 399
 400         ret = numa_alloc_distance();
 401         if (ret < 0)
 402                 return ret;
 403
 404         ret = init_func();
 405         if (ret < 0)
 406                 return ret;
 407
 408         if (nodes_empty(numa_nodes_parsed)) {
 409                 pr_info("No NUMA configuration found\n");
 410                 return -EINVAL;
 411         }
 412
 413         ret = numa_register_nodes();
 414         if (ret < 0)
 415                 return ret;
 416
 417         setup_node_to_cpumask_map();
 418
 419         return 0;
 420 }
 421
 422 /**
 423  * dummy_numa_init - Fallback dummy NUMA init
 424  *
 425  * Used if there's no underlying NUMA architecture, NUMA initialization
 426  * fails, or NUMA is disabled on the command line.
 427  *
 428  * Must online at least one node (node 0) and add memory blocks that cover all
 429  * allowed memory. It is unlikely that this function fails.
 430  */
 431 static int __init dummy_numa_init(void)
 432 {
 433         int ret;
 434         struct memblock_region *mblk;
 435
 436         if (numa_off)
 437                 pr_info("NUMA disabled\n"); /* Forced off on command line. */
 438         pr_info("Faking a node at [mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
 439                 memblock_start_of_DRAM(), memblock_end_of_DRAM() - 1);
 440
 441         for_each_memblock(memory, mblk) {
 442                 ret = numa_add_memblk(0, mblk->base, mblk->base + mblk->size);
 443                 if (!ret)
 444                         continue;
 445
 446                 pr_err("NUMA init failed\n");
 447                 return ret;
 448         }
 449
 450         numa_off = true;
 451         return 0;
 452 }
 453
 454 /**
 455  * arm64_numa_init - Initialize NUMA
 456  *
 457  * Try each configured NUMA initialization method until one succeeds.  The
 458  * last fallback is dummy single node config encomapssing whole memory.
 459  */
 460 void __init arm64_numa_init(void)
 461 {
 462         if (!numa_off) {
 463                 if (!acpi_disabled && !numa_init(arm64_acpi_numa_init))
 464                         return;
 465                 if (acpi_disabled && !numa_init(of_numa_init))
 466                         return;
 467         }
 468
 469         numa_init(dummy_numa_init);
 470 }