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