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 static 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 map_cpu_to_node(unsigned int cpu, int nid)
  78 {
  79         set_cpu_numa_node(cpu, nid);
  80         if (nid >= 0)
  81                 cpumask_set_cpu(cpu, node_to_cpumask_map[nid]);
  82 }
  83
  84 void numa_clear_node(unsigned int cpu)
  85 {
  86         int nid = cpu_to_node(cpu);
  87
  88         if (nid >= 0)
  89                 cpumask_clear_cpu(cpu, node_to_cpumask_map[nid]);
  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 %d 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         map_cpu_to_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_virt_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         pr_info("Adding memblock [0x%llx - 0x%llx] on node %d\n",
 216                         start, (end - 1), nid);
 217         return ret;
 218 }
 219
 220 /**
 221  * Initialize NODE_DATA for a node on the local memory
 222  */
 223 static void __init setup_node_data(int nid, u64 start_pfn, u64 end_pfn)
 224 {
 225         const size_t nd_size = roundup(sizeof(pg_data_t), SMP_CACHE_BYTES);
 226         u64 nd_pa;
 227         void *nd;
 228         int tnid;
 229
 230         if (start_pfn < end_pfn)
 231                 pr_info("Initmem setup node %d [mem %#010Lx-%#010Lx]\n", nid,
 232                         start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
 233         else
 234                 pr_info("Initmem setup node %d [<memory-less node>]\n", nid);
 235
 236         nd_pa = memblock_alloc_try_nid(nd_size, SMP_CACHE_BYTES, nid);
 237         nd = __va(nd_pa);
 238
 239         /* report and initialize */
 240         pr_info("NODE_DATA [mem %#010Lx-%#010Lx]\n",
 241                 nd_pa, nd_pa + nd_size - 1);
 242         tnid = early_pfn_to_nid(nd_pa >> PAGE_SHIFT);
 243         if (tnid != nid)
 244                 pr_info("NODE_DATA(%d) on node %d\n", nid, tnid);
 245
 246         node_data[nid] = nd;
 247         memset(NODE_DATA(nid), 0, sizeof(pg_data_t));
 248         NODE_DATA(nid)->node_id = nid;
 249         NODE_DATA(nid)->node_start_pfn = start_pfn;
 250         NODE_DATA(nid)->node_spanned_pages = end_pfn - start_pfn;
 251 }
 252
 253 /**
 254  * numa_free_distance
 255  *
 256  * The current table is freed.
 257  */
 258 void __init numa_free_distance(void)
 259 {
 260         size_t size;
 261
 262         if (!numa_distance)
 263                 return;
 264
 265         size = numa_distance_cnt * numa_distance_cnt *
 266                 sizeof(numa_distance[0]);
 267
 268         memblock_free(__pa(numa_distance), size);
 269         numa_distance_cnt = 0;
 270         numa_distance = NULL;
 271 }
 272
 273 /**
 274  *
 275  * Create a new NUMA distance table.
 276  *
 277  */
 278 static int __init numa_alloc_distance(void)
 279 {
 280         size_t size;
 281         u64 phys;
 282         int i, j;
 283
 284         size = nr_node_ids * nr_node_ids * sizeof(numa_distance[0]);
 285         phys = memblock_find_in_range(0, PFN_PHYS(max_pfn),
 286                                       size, PAGE_SIZE);
 287         if (WARN_ON(!phys))
 288                 return -ENOMEM;
 289
 290         memblock_reserve(phys, size);
 291
 292         numa_distance = __va(phys);
 293         numa_distance_cnt = nr_node_ids;
 294
 295         /* fill with the default distances */
 296         for (i = 0; i < numa_distance_cnt; i++)
 297                 for (j = 0; j < numa_distance_cnt; j++)
 298                         numa_distance[i * numa_distance_cnt + j] = i == j ?
 299                                 LOCAL_DISTANCE : REMOTE_DISTANCE;
 300
 301         pr_debug("Initialized distance table, cnt=%d\n", numa_distance_cnt);
 302
 303         return 0;
 304 }
 305
 306 /**
 307  * numa_set_distance - Set inter node NUMA distance from node to node.
 308  * @from: the 'from' node to set distance
 309  * @to: the 'to'  node to set distance
 310  * @distance: NUMA distance
 311  *
 312  * Set the distance from node @from to @to to @distance.
 313  * If distance table doesn't exist, a warning is printed.
 314  *
 315  * If @from or @to is higher than the highest known node or lower than zero
 316  * or @distance doesn't make sense, the call is ignored.
 317  *
 318  */
 319 void __init numa_set_distance(int from, int to, int distance)
 320 {
 321         if (!numa_distance) {
 322                 pr_warn_once("Warning: distance table not allocated yet\n");
 323                 return;
 324         }
 325
 326         if (from >= numa_distance_cnt || to >= numa_distance_cnt ||
 327                         from < 0 || to < 0) {
 328                 pr_warn_once("Warning: node ids are out of bound, from=%d to=%d distance=%d\n",
 329                             from, to, distance);
 330                 return;
 331         }
 332
 333         if ((u8)distance != distance ||
 334             (from == to && distance != LOCAL_DISTANCE)) {
 335                 pr_warn_once("Warning: invalid distance parameter, from=%d to=%d distance=%d\n",
 336                              from, to, distance);
 337                 return;
 338         }
 339
 340         numa_distance[from * numa_distance_cnt + to] = distance;
 341 }
 342
 343 /**
 344  * Return NUMA distance @from to @to
 345  */
 346 int __node_distance(int from, int to)
 347 {
 348         if (from >= numa_distance_cnt || to >= numa_distance_cnt)
 349                 return from == to ? LOCAL_DISTANCE : REMOTE_DISTANCE;
 350         return numa_distance[from * numa_distance_cnt + to];
 351 }
 352 EXPORT_SYMBOL(__node_distance);
 353
 354 static int __init numa_register_nodes(void)
 355 {
 356         int nid;
 357         struct memblock_region *mblk;
 358
 359         /* Check that valid nid is set to memblks */
 360         for_each_memblock(memory, mblk)
 361                 if (mblk->nid == NUMA_NO_NODE || mblk->nid >= MAX_NUMNODES) {
 362                         pr_warn("Warning: invalid memblk node %d [mem %#010Lx-%#010Lx]\n",
 363                                 mblk->nid, mblk->base,
 364                                 mblk->base + mblk->size - 1);
 365                         return -EINVAL;
 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         numa_free_distance();
 391
 392         ret = numa_alloc_distance();
 393         if (ret < 0)
 394                 return ret;
 395
 396         ret = init_func();
 397         if (ret < 0)
 398                 return ret;
 399
 400         if (nodes_empty(numa_nodes_parsed)) {
 401                 pr_info("No NUMA configuration found\n");
 402                 return -EINVAL;
 403         }
 404
 405         ret = numa_register_nodes();
 406         if (ret < 0)
 407                 return ret;
 408
 409         setup_node_to_cpumask_map();
 410
 411         return 0;
 412 }
 413
 414 /**
 415  * dummy_numa_init - Fallback dummy NUMA init
 416  *
 417  * Used if there's no underlying NUMA architecture, NUMA initialization
 418  * fails, or NUMA is disabled on the command line.
 419  *
 420  * Must online at least one node (node 0) and add memory blocks that cover all
 421  * allowed memory. It is unlikely that this function fails.
 422  */
 423 static int __init dummy_numa_init(void)
 424 {
 425         int ret;
 426         struct memblock_region *mblk;
 427
 428         if (numa_off)
 429                 pr_info("NUMA disabled\n"); /* Forced off on command line. */
 430         pr_info("Faking a node at [mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
 431                 memblock_start_of_DRAM(), memblock_end_of_DRAM() - 1);
 432
 433         for_each_memblock(memory, mblk) {
 434                 ret = numa_add_memblk(0, mblk->base, mblk->base + mblk->size);
 435                 if (!ret)
 436                         continue;
 437
 438                 pr_err("NUMA init failed\n");
 439                 return ret;
 440         }
 441
 442         numa_off = true;
 443         return 0;
 444 }
 445
 446 /**
 447  * arm64_numa_init - Initialize NUMA
 448  *
 449  * Try each configured NUMA initialization method until one succeeds.  The
 450  * last fallback is dummy single node config encomapssing whole memory.
 451  */
 452 void __init arm64_numa_init(void)
 453 {
 454         if (!numa_off) {
 455                 if (!acpi_disabled && !numa_init(arm64_acpi_numa_init))
 456                         return;
 457                 if (acpi_disabled && !numa_init(of_numa_init))
 458                         return;
 459         }
 460
 461         numa_init(dummy_numa_init);
 462 }