mm/numa_memblks.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
   2
   3 #include <linux/array_size.h>
   4 #include <linux/sort.h>
   5 #include <linux/printk.h>
   6 #include <linux/memblock.h>
   7 #include <linux/numa.h>
   8 #include <linux/numa_memblks.h>
   9
  10 static int numa_distance_cnt;
  11 static u8 *numa_distance;
  12
  13 nodemask_t numa_nodes_parsed __initdata;
  14
  15 static struct numa_meminfo numa_meminfo __initdata_or_meminfo;
  16 static struct numa_meminfo numa_reserved_meminfo __initdata_or_meminfo;
  17
  18 /*
  19  * Set nodes, which have memory in @mi, in *@nodemask.
  20  */
  21 static void __init numa_nodemask_from_meminfo(nodemask_t *nodemask,
  22                                               const struct numa_meminfo *mi)
  23 {
  24         int i;
  25
  26         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mi->blk); i++)
  27                 if (mi->blk[i].start != mi->blk[i].end &&
  28                     mi->blk[i].nid != NUMA_NO_NODE)
  29                         node_set(mi->blk[i].nid, *nodemask);
  30 }
  31
  32 /**
  33  * numa_reset_distance - Reset NUMA distance table
  34  *
  35  * The current table is freed.  The next numa_set_distance() call will
  36  * create a new one.
  37  */
  38 void __init numa_reset_distance(void)
  39 {
  40         size_t size = numa_distance_cnt * numa_distance_cnt * sizeof(numa_distance[0]);
  41
  42         /* numa_distance could be 1LU marking allocation failure, test cnt */
  43         if (numa_distance_cnt)
  44                 memblock_free(numa_distance, size);
  45         numa_distance_cnt = 0;
  46         numa_distance = NULL;   /* enable table creation */
  47 }
  48
  49 static int __init numa_alloc_distance(void)
  50 {
  51         nodemask_t nodes_parsed;
  52         size_t size;
  53         int i, j, cnt = 0;
  54
  55         /* size the new table and allocate it */
  56         nodes_parsed = numa_nodes_parsed;
  57         numa_nodemask_from_meminfo(&nodes_parsed, &numa_meminfo);
  58
  59         for_each_node_mask(i, nodes_parsed)
  60                 cnt = i;
  61         cnt++;
  62         size = cnt * cnt * sizeof(numa_distance[0]);
  63
  64         numa_distance = memblock_alloc(size, PAGE_SIZE);
  65         if (!numa_distance) {
  66                 pr_warn("Warning: can't allocate distance table!\n");
  67                 /* don't retry until explicitly reset */
  68                 numa_distance = (void *)1LU;
  69                 return -ENOMEM;
  70         }
  71
  72         numa_distance_cnt = cnt;
  73
  74         /* fill with the default distances */
  75         for (i = 0; i < cnt; i++)
  76                 for (j = 0; j < cnt; j++)
  77                         numa_distance[i * cnt + j] = i == j ?
  78                                 LOCAL_DISTANCE : REMOTE_DISTANCE;
  79         printk(KERN_DEBUG "NUMA: Initialized distance table, cnt=%d\n", cnt);
  80
  81         return 0;
  82 }
  83
  84 /**
  85  * numa_set_distance - Set NUMA distance from one NUMA to another
  86  * @from: the 'from' node to set distance
  87  * @to: the 'to'  node to set distance
  88  * @distance: NUMA distance
  89  *
  90  * Set the distance from node @from to @to to @distance.  If distance table
  91  * doesn't exist, one which is large enough to accommodate all the currently
  92  * known nodes will be created.
  93  *
  94  * If such table cannot be allocated, a warning is printed and further
  95  * calls are ignored until the distance table is reset with
  96  * numa_reset_distance().
  97  *
  98  * If @from or @to is higher than the highest known node or lower than zero
  99  * at the time of table creation or @distance doesn't make sense, the call
 100  * is ignored.
 101  * This is to allow simplification of specific NUMA config implementations.
 102  */
 103 void __init numa_set_distance(int from, int to, int distance)
 104 {
 105         if (!numa_distance && numa_alloc_distance() < 0)
 106                 return;
 107
 108         if (from >= numa_distance_cnt || to >= numa_distance_cnt ||
 109                         from < 0 || to < 0) {
 110                 pr_warn_once("Warning: node ids are out of bound, from=%d to=%d distance=%d\n",
 111                              from, to, distance);
 112                 return;
 113         }
 114
 115         if ((u8)distance != distance ||
 116             (from == to && distance != LOCAL_DISTANCE)) {
 117                 pr_warn_once("Warning: invalid distance parameter, from=%d to=%d distance=%d\n",
 118                              from, to, distance);
 119                 return;
 120         }
 121
 122         numa_distance[from * numa_distance_cnt + to] = distance;
 123 }
 124
 125 int __node_distance(int from, int to)
 126 {
 127         if (from >= numa_distance_cnt || to >= numa_distance_cnt)
 128                 return from == to ? LOCAL_DISTANCE : REMOTE_DISTANCE;
 129         return numa_distance[from * numa_distance_cnt + to];
 130 }
 131 EXPORT_SYMBOL(__node_distance);
 132
 133 static int __init numa_add_memblk_to(int nid, u64 start, u64 end,
 134                                      struct numa_meminfo *mi)
 135 {
 136         /* ignore zero length blks */
 137         if (start == end)
 138                 return 0;
 139
 140         /* whine about and ignore invalid blks */
 141         if (start > end || nid < 0 || nid >= MAX_NUMNODES) {
 142                 pr_warn("Warning: invalid memblk node %d [mem %#010Lx-%#010Lx]\n",
 143                         nid, start, end - 1);
 144                 return 0;
 145         }
 146
 147         if (mi->nr_blks >= NR_NODE_MEMBLKS) {
 148                 pr_err("too many memblk ranges\n");
 149                 return -EINVAL;
 150         }
 151
 152         mi->blk[mi->nr_blks].start = start;
 153         mi->blk[mi->nr_blks].end = end;
 154         mi->blk[mi->nr_blks].nid = nid;
 155         mi->nr_blks++;
 156         return 0;
 157 }
 158
 159 /**
 160  * numa_remove_memblk_from - Remove one numa_memblk from a numa_meminfo
 161  * @idx: Index of memblk to remove
 162  * @mi: numa_meminfo to remove memblk from
 163  *
 164  * Remove @idx'th numa_memblk from @mi by shifting @mi->blk[] and
 165  * decrementing @mi->nr_blks.
 166  */
 167 void __init numa_remove_memblk_from(int idx, struct numa_meminfo *mi)
 168 {
 169         mi->nr_blks--;
 170         memmove(&mi->blk[idx], &mi->blk[idx + 1],
 171                 (mi->nr_blks - idx) * sizeof(mi->blk[0]));
 172 }
 173
 174 /**
 175  * numa_move_tail_memblk - Move a numa_memblk from one numa_meminfo to another
 176  * @dst: numa_meminfo to append block to
 177  * @idx: Index of memblk to remove
 178  * @src: numa_meminfo to remove memblk from
 179  */
 180 static void __init numa_move_tail_memblk(struct numa_meminfo *dst, int idx,
 181                                          struct numa_meminfo *src)
 182 {
 183         dst->blk[dst->nr_blks++] = src->blk[idx];
 184         numa_remove_memblk_from(idx, src);
 185 }
 186
 187 /**
 188  * numa_add_memblk - Add one numa_memblk to numa_meminfo
 189  * @nid: NUMA node ID of the new memblk
 190  * @start: Start address of the new memblk
 191  * @end: End address of the new memblk
 192  *
 193  * Add a new memblk to the default numa_meminfo.
 194  *
 195  * RETURNS:
 196  * 0 on success, -errno on failure.
 197  */
 198 int __init numa_add_memblk(int nid, u64 start, u64 end)
 199 {
 200         return numa_add_memblk_to(nid, start, end, &numa_meminfo);
 201 }
 202
 203 /**
 204  * numa_cleanup_meminfo - Cleanup a numa_meminfo
 205  * @mi: numa_meminfo to clean up
 206  *
 207  * Sanitize @mi by merging and removing unnecessary memblks.  Also check for
 208  * conflicts and clear unused memblks.
 209  *
 210  * RETURNS:
 211  * 0 on success, -errno on failure.
 212  */
 213 int __init numa_cleanup_meminfo(struct numa_meminfo *mi)
 214 {
 215         const u64 low = memblock_start_of_DRAM();
 216         const u64 high = memblock_end_of_DRAM();
 217         int i, j, k;
 218
 219         /* first, trim all entries */
 220         for (i = 0; i < mi->nr_blks; i++) {
 221                 struct numa_memblk *bi = &mi->blk[i];
 222
 223                 /* move / save reserved memory ranges */
 224                 if (!memblock_overlaps_region(&memblock.memory,
 225                                         bi->start, bi->end - bi->start)) {
 226                         numa_move_tail_memblk(&numa_reserved_meminfo, i--, mi);
 227                         continue;
 228                 }
 229
 230                 /* make sure all non-reserved blocks are inside the limits */
 231                 bi->start = max(bi->start, low);
 232
 233                 /* preserve info for non-RAM areas above 'max_pfn': */
 234                 if (bi->end > high) {
 235                         numa_add_memblk_to(bi->nid, high, bi->end,
 236                                            &numa_reserved_meminfo);
 237                         bi->end = high;
 238                 }
 239
 240                 /* and there's no empty block */
 241                 if (bi->start >= bi->end)
 242                         numa_remove_memblk_from(i--, mi);
 243         }
 244
 245         /* merge neighboring / overlapping entries */
 246         for (i = 0; i < mi->nr_blks; i++) {
 247                 struct numa_memblk *bi = &mi->blk[i];
 248
 249                 for (j = i + 1; j < mi->nr_blks; j++) {
 250                         struct numa_memblk *bj = &mi->blk[j];
 251                         u64 start, end;
 252
 253                         /*
 254                          * See whether there are overlapping blocks.  Whine
 255                          * about but allow overlaps of the same nid.  They
 256                          * will be merged below.
 257                          */
 258                         if (bi->end > bj->start && bi->start < bj->end) {
 259                                 if (bi->nid != bj->nid) {
 260                                         pr_err("node %d [mem %#010Lx-%#010Lx] overlaps with node %d [mem %#010Lx-%#010Lx]\n",
 261                                                bi->nid, bi->start, bi->end - 1,
 262                                                bj->nid, bj->start, bj->end - 1);
 263                                         return -EINVAL;
 264                                 }
 265                                 pr_warn("Warning: node %d [mem %#010Lx-%#010Lx] overlaps with itself [mem %#010Lx-%#010Lx]\n",
 266                                         bi->nid, bi->start, bi->end - 1,
 267                                         bj->start, bj->end - 1);
 268                         }
 269
 270                         /*
 271                          * Join together blocks on the same node, holes
 272                          * between which don't overlap with memory on other
 273                          * nodes.
 274                          */
 275                         if (bi->nid != bj->nid)
 276                                 continue;
 277                         start = min(bi->start, bj->start);
 278                         end = max(bi->end, bj->end);
 279                         for (k = 0; k < mi->nr_blks; k++) {
 280                                 struct numa_memblk *bk = &mi->blk[k];
 281
 282                                 if (bi->nid == bk->nid)
 283                                         continue;
 284                                 if (start < bk->end && end > bk->start)
 285                                         break;
 286                         }
 287                         if (k < mi->nr_blks)
 288                                 continue;
 289                         pr_info("NUMA: Node %d [mem %#010Lx-%#010Lx] + [mem %#010Lx-%#010Lx] -> [mem %#010Lx-%#010Lx]\n",
 290                                bi->nid, bi->start, bi->end - 1, bj->start,
 291                                bj->end - 1, start, end - 1);
 292                         bi->start = start;
 293                         bi->end = end;
 294                         numa_remove_memblk_from(j--, mi);
 295                 }
 296         }
 297
 298         /* clear unused ones */
 299         for (i = mi->nr_blks; i < ARRAY_SIZE(mi->blk); i++) {
 300                 mi->blk[i].start = mi->blk[i].end = 0;
 301                 mi->blk[i].nid = NUMA_NO_NODE;
 302         }
 303
 304         return 0;
 305 }
 306
 307 /*
 308  * Mark all currently memblock-reserved physical memory (which covers the
 309  * kernel's own memory ranges) as hot-unswappable.
 310  */
 311 static void __init numa_clear_kernel_node_hotplug(void)
 312 {
 313         nodemask_t reserved_nodemask = NODE_MASK_NONE;
 314         struct memblock_region *mb_region;
 315         int i;
 316
 317         /*
 318          * We have to do some preprocessing of memblock regions, to
 319          * make them suitable for reservation.
 320          *
 321          * At this time, all memory regions reserved by memblock are
 322          * used by the kernel, but those regions are not split up
 323          * along node boundaries yet, and don't necessarily have their
 324          * node ID set yet either.
 325          *
 326          * So iterate over all parsed memory blocks and use those ranges to
 327          * set the nid in memblock.reserved.  This will split up the
 328          * memblock regions along node boundaries and will set the node IDs
 329          * as well.
 330          */
 331         for (i = 0; i < numa_meminfo.nr_blks; i++) {
 332                 struct numa_memblk *mb = numa_meminfo.blk + i;
 333                 int ret;
 334
 335                 ret = memblock_set_node(mb->start, mb->end - mb->start,
 336                                         &memblock.reserved, mb->nid);
 337                 WARN_ON_ONCE(ret);
 338         }
 339
 340         /*
 341          * Now go over all reserved memblock regions, to construct a
 342          * node mask of all kernel reserved memory areas.
 343          *
 344          * [ Note, when booting with mem=nn[kMG] or in a kdump kernel,
 345          *   numa_meminfo might not include all memblock.reserved
 346          *   memory ranges, because quirks such as trim_snb_memory()
 347          *   reserve specific pages for Sandy Bridge graphics. ]
 348          */
 349         for_each_reserved_mem_region(mb_region) {
 350                 int nid = memblock_get_region_node(mb_region);
 351
 352                 if (nid != MAX_NUMNODES)
 353                         node_set(nid, reserved_nodemask);
 354         }
 355
 356         /*
 357          * Finally, clear the MEMBLOCK_HOTPLUG flag for all memory
 358          * belonging to the reserved node mask.
 359          *
 360          * Note that this will include memory regions that reside
 361          * on nodes that contain kernel memory - entire nodes
 362          * become hot-unpluggable:
 363          */
 364         for (i = 0; i < numa_meminfo.nr_blks; i++) {
 365                 struct numa_memblk *mb = numa_meminfo.blk + i;
 366
 367                 if (!node_isset(mb->nid, reserved_nodemask))
 368                         continue;
 369
 370                 memblock_clear_hotplug(mb->start, mb->end - mb->start);
 371         }
 372 }
 373
 374 static int __init numa_register_meminfo(struct numa_meminfo *mi)
 375 {
 376         int i;
 377
 378         /* Account for nodes with cpus and no memory */
 379         node_possible_map = numa_nodes_parsed;
 380         numa_nodemask_from_meminfo(&node_possible_map, mi);
 381         if (WARN_ON(nodes_empty(node_possible_map)))
 382                 return -EINVAL;
 383
 384         for (i = 0; i < mi->nr_blks; i++) {
 385                 struct numa_memblk *mb = &mi->blk[i];
 386
 387                 memblock_set_node(mb->start, mb->end - mb->start,
 388                                   &memblock.memory, mb->nid);
 389         }
 390
 391         /*
 392          * At very early time, the kernel have to use some memory such as
 393          * loading the kernel image. We cannot prevent this anyway. So any
 394          * node the kernel resides in should be un-hotpluggable.
 395          *
 396          * And when we come here, alloc node data won't fail.
 397          */
 398         numa_clear_kernel_node_hotplug();
 399
 400         /*
 401          * If sections array is gonna be used for pfn -> nid mapping, check
 402          * whether its granularity is fine enough.
 403          */
 404         if (IS_ENABLED(NODE_NOT_IN_PAGE_FLAGS)) {
 405                 unsigned long pfn_align = node_map_pfn_alignment();
 406
 407                 if (pfn_align && pfn_align < PAGES_PER_SECTION) {
 408                         unsigned long node_align_mb = PFN_PHYS(pfn_align) >> 20;
 409
 410                         unsigned long sect_align_mb = PFN_PHYS(PAGES_PER_SECTION) >> 20;
 411
 412                         pr_warn("Node alignment %luMB < min %luMB, rejecting NUMA config\n",
 413                                 node_align_mb, sect_align_mb);
 414                         return -EINVAL;
 415                 }
 416         }
 417
 418         return 0;
 419 }
 420
 421 int __init numa_memblks_init(int (*init_func)(void),
 422                              bool memblock_force_top_down)
 423 {
 424         phys_addr_t max_addr = (phys_addr_t)ULLONG_MAX;
 425         int ret;
 426
 427         nodes_clear(numa_nodes_parsed);
 428         nodes_clear(node_possible_map);
 429         nodes_clear(node_online_map);
 430         memset(&numa_meminfo, 0, sizeof(numa_meminfo));
 431         WARN_ON(memblock_set_node(0, max_addr, &memblock.memory, NUMA_NO_NODE));
 432         WARN_ON(memblock_set_node(0, max_addr, &memblock.reserved,
 433                                   NUMA_NO_NODE));
 434         /* In case that parsing SRAT failed. */
 435         WARN_ON(memblock_clear_hotplug(0, max_addr));
 436         numa_reset_distance();
 437
 438         ret = init_func();
 439         if (ret < 0)
 440                 return ret;
 441
 442         /*
 443          * We reset memblock back to the top-down direction
 444          * here because if we configured ACPI_NUMA, we have
 445          * parsed SRAT in init_func(). It is ok to have the
 446          * reset here even if we did't configure ACPI_NUMA
 447          * or acpi numa init fails and fallbacks to dummy
 448          * numa init.
 449          */
 450         if (memblock_force_top_down)
 451                 memblock_set_bottom_up(false);
 452
 453         ret = numa_cleanup_meminfo(&numa_meminfo);
 454         if (ret < 0)
 455                 return ret;
 456
 457         numa_emulation(&numa_meminfo, numa_distance_cnt);
 458
 459         return numa_register_meminfo(&numa_meminfo);
 460 }
 461
 462 static int __init cmp_memblk(const void *a, const void *b)
 463 {
 464         const struct numa_memblk *ma = *(const struct numa_memblk **)a;
 465         const struct numa_memblk *mb = *(const struct numa_memblk **)b;
 466
 467         return (ma->start > mb->start) - (ma->start < mb->start);
 468 }
 469
 470 static struct numa_memblk *numa_memblk_list[NR_NODE_MEMBLKS] __initdata;
 471
 472 /**
 473  * numa_fill_memblks - Fill gaps in numa_meminfo memblks
 474  * @start: address to begin fill
 475  * @end: address to end fill
 476  *
 477  * Find and extend numa_meminfo memblks to cover the physical
 478  * address range @start-@end
 479  *
 480  * RETURNS:
 481  * 0              : Success
 482  * NUMA_NO_MEMBLK : No memblks exist in address range @start-@end
 483  */
 484
 485 int __init numa_fill_memblks(u64 start, u64 end)
 486 {
 487         struct numa_memblk **blk = &numa_memblk_list[0];
 488         struct numa_meminfo *mi = &numa_meminfo;
 489         int count = 0;
 490         u64 prev_end;
 491
 492         /*
 493          * Create a list of pointers to numa_meminfo memblks that
 494          * overlap start, end. The list is used to make in-place
 495          * changes that fill out the numa_meminfo memblks.
 496          */
 497         for (int i = 0; i < mi->nr_blks; i++) {
 498                 struct numa_memblk *bi = &mi->blk[i];
 499
 500                 if (memblock_addrs_overlap(start, end - start, bi->start,
 501                                            bi->end - bi->start)) {
 502                         blk[count] = &mi->blk[i];
 503                         count++;
 504                 }
 505         }
 506         if (!count)
 507                 return NUMA_NO_MEMBLK;
 508
 509         /* Sort the list of pointers in memblk->start order */
 510         sort(&blk[0], count, sizeof(blk[0]), cmp_memblk, NULL);
 511
 512         /* Make sure the first/last memblks include start/end */
 513         blk[0]->start = min(blk[0]->start, start);
 514         blk[count - 1]->end = max(blk[count - 1]->end, end);
 515
 516         /*
 517          * Fill any gaps by tracking the previous memblks
 518          * end address and backfilling to it if needed.
 519          */
 520         prev_end = blk[0]->end;
 521         for (int i = 1; i < count; i++) {
 522                 struct numa_memblk *curr = blk[i];
 523
 524                 if (prev_end >= curr->start) {
 525                         if (prev_end < curr->end)
 526                                 prev_end = curr->end;
 527                 } else {
 528                         curr->start = prev_end;
 529                         prev_end = curr->end;
 530                 }
 531         }
 532         return 0;
 533 }
 534
 535 #ifdef CONFIG_NUMA_KEEP_MEMINFO
 536 static int meminfo_to_nid(struct numa_meminfo *mi, u64 start)
 537 {
 538         int i;
 539
 540         for (i = 0; i < mi->nr_blks; i++)
 541                 if (mi->blk[i].start <= start && mi->blk[i].end > start)
 542                         return mi->blk[i].nid;
 543         return NUMA_NO_NODE;
 544 }
 545
 546 int phys_to_target_node(u64 start)
 547 {
 548         int nid = meminfo_to_nid(&numa_meminfo, start);
 549
 550         /*
 551          * Prefer online nodes, but if reserved memory might be
 552          * hot-added continue the search with reserved ranges.
 553          */
 554         if (nid != NUMA_NO_NODE)
 555                 return nid;
 556
 557         return meminfo_to_nid(&numa_reserved_meminfo, start);
 558 }
 559 EXPORT_SYMBOL_GPL(phys_to_target_node);
 560
 561 int memory_add_physaddr_to_nid(u64 start)
 562 {
 563         int nid = meminfo_to_nid(&numa_meminfo, start);
 564
 565         if (nid == NUMA_NO_NODE)
 566                 nid = numa_meminfo.blk[0].nid;
 567         return nid;
 568 }
 569 EXPORT_SYMBOL_GPL(memory_add_physaddr_to_nid);
 570
 571 #endif /* CONFIG_NUMA_KEEP_MEMINFO */