tizen: packaging: Add baselibs.conf to provide 64-bit kernel & modules for 32-bit...
[platform/kernel/linux-rpi.git] / mm / mm_init.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  * mm_init.c - Memory initialisation verification and debugging
4  *
5  * Copyright 2008 IBM Corporation, 2008
6  * Author Mel Gorman <mel@csn.ul.ie>
7  *
8  */
9 #include <linux/kernel.h>
10 #include <linux/init.h>
11 #include <linux/kobject.h>
12 #include <linux/export.h>
13 #include <linux/memory.h>
14 #include <linux/notifier.h>
15 #include <linux/sched.h>
16 #include <linux/mman.h>
17 #include <linux/memblock.h>
18 #include <linux/page-isolation.h>
19 #include <linux/padata.h>
20 #include <linux/nmi.h>
21 #include <linux/buffer_head.h>
22 #include <linux/kmemleak.h>
23 #include <linux/kfence.h>
24 #include <linux/page_ext.h>
25 #include <linux/pti.h>
26 #include <linux/pgtable.h>
27 #include <linux/swap.h>
28 #include <linux/cma.h>
29 #include <linux/crash_dump.h>
30 #include "internal.h"
31 #include "slab.h"
32 #include "shuffle.h"
33
34 #include <asm/setup.h>
35
36 #ifdef CONFIG_DEBUG_MEMORY_INIT
37 int __meminitdata mminit_loglevel;
38
39 /* The zonelists are simply reported, validation is manual. */
40 void __init mminit_verify_zonelist(void)
41 {
42         int nid;
43
44         if (mminit_loglevel < MMINIT_VERIFY)
45                 return;
46
47         for_each_online_node(nid) {
48                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
49                 struct zone *zone;
50                 struct zoneref *z;
51                 struct zonelist *zonelist;
52                 int i, listid, zoneid;
53
54                 BUILD_BUG_ON(MAX_ZONELISTS > 2);
55                 for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS * MAX_NR_ZONES; i++) {
56
57                         /* Identify the zone and nodelist */
58                         zoneid = i % MAX_NR_ZONES;
59                         listid = i / MAX_NR_ZONES;
60                         zonelist = &pgdat->node_zonelists[listid];
61                         zone = &pgdat->node_zones[zoneid];
62                         if (!populated_zone(zone))
63                                 continue;
64
65                         /* Print information about the zonelist */
66                         printk(KERN_DEBUG "mminit::zonelist %s %d:%s = ",
67                                 listid > 0 ? "thisnode" : "general", nid,
68                                 zone->name);
69
70                         /* Iterate the zonelist */
71                         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, zoneid)
72                                 pr_cont("%d:%s ", zone_to_nid(zone), zone->name);
73                         pr_cont("\n");
74                 }
75         }
76 }
77
78 void __init mminit_verify_pageflags_layout(void)
79 {
80         int shift, width;
81         unsigned long or_mask, add_mask;
82
83         shift = BITS_PER_LONG;
84         width = shift - SECTIONS_WIDTH - NODES_WIDTH - ZONES_WIDTH
85                 - LAST_CPUPID_SHIFT - KASAN_TAG_WIDTH - LRU_GEN_WIDTH - LRU_REFS_WIDTH;
86         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "pageflags_layout_widths",
87                 "Section %d Node %d Zone %d Lastcpupid %d Kasantag %d Gen %d Tier %d Flags %d\n",
88                 SECTIONS_WIDTH,
89                 NODES_WIDTH,
90                 ZONES_WIDTH,
91                 LAST_CPUPID_WIDTH,
92                 KASAN_TAG_WIDTH,
93                 LRU_GEN_WIDTH,
94                 LRU_REFS_WIDTH,
95                 NR_PAGEFLAGS);
96         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "pageflags_layout_shifts",
97                 "Section %d Node %d Zone %d Lastcpupid %d Kasantag %d\n",
98                 SECTIONS_SHIFT,
99                 NODES_SHIFT,
100                 ZONES_SHIFT,
101                 LAST_CPUPID_SHIFT,
102                 KASAN_TAG_WIDTH);
103         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "pageflags_layout_pgshifts",
104                 "Section %lu Node %lu Zone %lu Lastcpupid %lu Kasantag %lu\n",
105                 (unsigned long)SECTIONS_PGSHIFT,
106                 (unsigned long)NODES_PGSHIFT,
107                 (unsigned long)ZONES_PGSHIFT,
108                 (unsigned long)LAST_CPUPID_PGSHIFT,
109                 (unsigned long)KASAN_TAG_PGSHIFT);
110         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "pageflags_layout_nodezoneid",
111                 "Node/Zone ID: %lu -> %lu\n",
112                 (unsigned long)(ZONEID_PGOFF + ZONEID_SHIFT),
113                 (unsigned long)ZONEID_PGOFF);
114         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "pageflags_layout_usage",
115                 "location: %d -> %d layout %d -> %d unused %d -> %d page-flags\n",
116                 shift, width, width, NR_PAGEFLAGS, NR_PAGEFLAGS, 0);
117 #ifdef NODE_NOT_IN_PAGE_FLAGS
118         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "pageflags_layout_nodeflags",
119                 "Node not in page flags");
120 #endif
121 #ifdef LAST_CPUPID_NOT_IN_PAGE_FLAGS
122         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "pageflags_layout_nodeflags",
123                 "Last cpupid not in page flags");
124 #endif
125
126         if (SECTIONS_WIDTH) {
127                 shift -= SECTIONS_WIDTH;
128                 BUG_ON(shift != SECTIONS_PGSHIFT);
129         }
130         if (NODES_WIDTH) {
131                 shift -= NODES_WIDTH;
132                 BUG_ON(shift != NODES_PGSHIFT);
133         }
134         if (ZONES_WIDTH) {
135                 shift -= ZONES_WIDTH;
136                 BUG_ON(shift != ZONES_PGSHIFT);
137         }
138
139         /* Check for bitmask overlaps */
140         or_mask = (ZONES_MASK << ZONES_PGSHIFT) |
141                         (NODES_MASK << NODES_PGSHIFT) |
142                         (SECTIONS_MASK << SECTIONS_PGSHIFT);
143         add_mask = (ZONES_MASK << ZONES_PGSHIFT) +
144                         (NODES_MASK << NODES_PGSHIFT) +
145                         (SECTIONS_MASK << SECTIONS_PGSHIFT);
146         BUG_ON(or_mask != add_mask);
147 }
148
149 static __init int set_mminit_loglevel(char *str)
150 {
151         get_option(&str, &mminit_loglevel);
152         return 0;
153 }
154 early_param("mminit_loglevel", set_mminit_loglevel);
155 #endif /* CONFIG_DEBUG_MEMORY_INIT */
156
157 struct kobject *mm_kobj;
158
159 #ifdef CONFIG_SMP
160 s32 vm_committed_as_batch = 32;
161
162 void mm_compute_batch(int overcommit_policy)
163 {
164         u64 memsized_batch;
165         s32 nr = num_present_cpus();
166         s32 batch = max_t(s32, nr*2, 32);
167         unsigned long ram_pages = totalram_pages();
168
169         /*
170          * For policy OVERCOMMIT_NEVER, set batch size to 0.4% of
171          * (total memory/#cpus), and lift it to 25% for other policies
172          * to easy the possible lock contention for percpu_counter
173          * vm_committed_as, while the max limit is INT_MAX
174          */
175         if (overcommit_policy == OVERCOMMIT_NEVER)
176                 memsized_batch = min_t(u64, ram_pages/nr/256, INT_MAX);
177         else
178                 memsized_batch = min_t(u64, ram_pages/nr/4, INT_MAX);
179
180         vm_committed_as_batch = max_t(s32, memsized_batch, batch);
181 }
182
183 static int __meminit mm_compute_batch_notifier(struct notifier_block *self,
184                                         unsigned long action, void *arg)
185 {
186         switch (action) {
187         case MEM_ONLINE:
188         case MEM_OFFLINE:
189                 mm_compute_batch(sysctl_overcommit_memory);
190                 break;
191         default:
192                 break;
193         }
194         return NOTIFY_OK;
195 }
196
197 static int __init mm_compute_batch_init(void)
198 {
199         mm_compute_batch(sysctl_overcommit_memory);
200         hotplug_memory_notifier(mm_compute_batch_notifier, MM_COMPUTE_BATCH_PRI);
201         return 0;
202 }
203
204 __initcall(mm_compute_batch_init);
205
206 #endif
207
208 static int __init mm_sysfs_init(void)
209 {
210         mm_kobj = kobject_create_and_add("mm", kernel_kobj);
211         if (!mm_kobj)
212                 return -ENOMEM;
213
214         return 0;
215 }
216 postcore_initcall(mm_sysfs_init);
217
218 static unsigned long arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES] __initdata;
219 static unsigned long arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES] __initdata;
220 static unsigned long zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES] __initdata;
221
222 static unsigned long required_kernelcore __initdata;
223 static unsigned long required_kernelcore_percent __initdata;
224 static unsigned long required_movablecore __initdata;
225 static unsigned long required_movablecore_percent __initdata;
226
227 static unsigned long nr_kernel_pages __initdata;
228 static unsigned long nr_all_pages __initdata;
229 static unsigned long dma_reserve __initdata;
230
231 static bool deferred_struct_pages __meminitdata;
232
233 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_nodestat, boot_nodestats);
234
235 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core,
236                                      unsigned long *percent)
237 {
238         unsigned long long coremem;
239         char *endptr;
240
241         if (!p)
242                 return -EINVAL;
243
244         /* Value may be a percentage of total memory, otherwise bytes */
245         coremem = simple_strtoull(p, &endptr, 0);
246         if (*endptr == '%') {
247                 /* Paranoid check for percent values greater than 100 */
248                 WARN_ON(coremem > 100);
249
250                 *percent = coremem;
251         } else {
252                 coremem = memparse(p, &p);
253                 /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
254                 WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
255
256                 *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
257                 *percent = 0UL;
258         }
259         return 0;
260 }
261
262 bool mirrored_kernelcore __initdata_memblock;
263
264 /*
265  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
266  * cannot be reclaimed or migrated.
267  */
268 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
269 {
270         /* parse kernelcore=mirror */
271         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
272                 mirrored_kernelcore = true;
273                 return 0;
274         }
275
276         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore,
277                                   &required_kernelcore_percent);
278 }
279 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
280
281 /*
282  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
283  * can be reclaimed or migrated.
284  */
285 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
286 {
287         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore,
288                                   &required_movablecore_percent);
289 }
290 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
291
292 /*
293  * early_calculate_totalpages()
294  * Sum pages in active regions for movable zone.
295  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
296  */
297 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
298 {
299         unsigned long totalpages = 0;
300         unsigned long start_pfn, end_pfn;
301         int i, nid;
302
303         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
304                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
305
306                 totalpages += pages;
307                 if (pages)
308                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
309         }
310         return totalpages;
311 }
312
313 /*
314  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
315  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
316  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
317  */
318 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
319 {
320         int zone_index;
321         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
322                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
323                         continue;
324
325                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
326                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
327                         break;
328         }
329
330         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
331         movable_zone = zone_index;
332 }
333
334 /*
335  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
336  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
337  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
338  * others
339  */
340 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
341 {
342         int i, nid;
343         unsigned long usable_startpfn;
344         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
345         /* save the state before borrow the nodemask */
346         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
347         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
348         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
349         struct memblock_region *r;
350
351         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
352         find_usable_zone_for_movable();
353
354         /*
355          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
356          * options.
357          */
358         if (movable_node_is_enabled()) {
359                 for_each_mem_region(r) {
360                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
361                                 continue;
362
363                         nid = memblock_get_region_node(r);
364
365                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
366                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
367                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
368                                 usable_startpfn;
369                 }
370
371                 goto out2;
372         }
373
374         /*
375          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
376          */
377         if (mirrored_kernelcore) {
378                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
379
380                 if (!memblock_has_mirror()) {
381                         pr_warn("The system has no mirror memory, ignore kernelcore=mirror.\n");
382                         goto out;
383                 }
384
385                 if (is_kdump_kernel()) {
386                         pr_warn("The system is under kdump, ignore kernelcore=mirror.\n");
387                         goto out;
388                 }
389
390                 for_each_mem_region(r) {
391                         if (memblock_is_mirror(r))
392                                 continue;
393
394                         nid = memblock_get_region_node(r);
395
396                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
397
398                         if (usable_startpfn < PHYS_PFN(SZ_4G)) {
399                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
400                                 continue;
401                         }
402
403                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
404                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
405                                 usable_startpfn;
406                 }
407
408                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
409                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.\n");
410
411                 goto out2;
412         }
413
414         /*
415          * If kernelcore=nn% or movablecore=nn% was specified, calculate the
416          * amount of necessary memory.
417          */
418         if (required_kernelcore_percent)
419                 required_kernelcore = (totalpages * 100 * required_kernelcore_percent) /
420                                        10000UL;
421         if (required_movablecore_percent)
422                 required_movablecore = (totalpages * 100 * required_movablecore_percent) /
423                                         10000UL;
424
425         /*
426          * If movablecore= was specified, calculate what size of
427          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
428          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
429          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
430          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
431          * what movablecore would have allowed.
432          */
433         if (required_movablecore) {
434                 unsigned long corepages;
435
436                 /*
437                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
438                  * was requested by the user
439                  */
440                 required_movablecore =
441                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
442                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
443                 corepages = totalpages - required_movablecore;
444
445                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
446         }
447
448         /*
449          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
450          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
451          */
452         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
453                 goto out;
454
455         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
456         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
457
458 restart:
459         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
460         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
461         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
462                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
463
464                 /*
465                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
466                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
467                  * amount of memory for the kernel
468                  */
469                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
470                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
471
472                 /*
473                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
474                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
475                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
476                  */
477                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
478
479                 /* Go through each range of PFNs within this node */
480                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
481                         unsigned long size_pages;
482
483                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
484                         if (start_pfn >= end_pfn)
485                                 continue;
486
487                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
488                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
489                                 unsigned long kernel_pages;
490                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
491                                                                 - start_pfn;
492
493                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
494                                                         kernelcore_remaining);
495                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
496                                                         required_kernelcore);
497
498                                 /* Continue if range is now fully accounted */
499                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
500
501                                         /*
502                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
503                                          * that if we have to rebalance
504                                          * kernelcore across nodes, we will
505                                          * not double account here
506                                          */
507                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
508                                         continue;
509                                 }
510                                 start_pfn = usable_startpfn;
511                         }
512
513                         /*
514                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
515                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
516                          * number of pages used as kernelcore
517                          */
518                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
519                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
520                                 size_pages = kernelcore_remaining;
521                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
522
523                         /*
524                          * Some kernelcore has been met, update counts and
525                          * break if the kernelcore for this node has been
526                          * satisfied
527                          */
528                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
529                                                                 size_pages);
530                         kernelcore_remaining -= size_pages;
531                         if (!kernelcore_remaining)
532                                 break;
533                 }
534         }
535
536         /*
537          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
538          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
539          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
540          * satisfied
541          */
542         usable_nodes--;
543         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
544                 goto restart;
545
546 out2:
547         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
548         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++) {
549                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
550
551                 zone_movable_pfn[nid] =
552                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
553
554                 get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
555                 if (zone_movable_pfn[nid] >= end_pfn)
556                         zone_movable_pfn[nid] = 0;
557         }
558
559 out:
560         /* restore the node_state */
561         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
562 }
563
564 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
565                                 unsigned long zone, int nid)
566 {
567         mm_zero_struct_page(page);
568         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
569         init_page_count(page);
570         page_mapcount_reset(page);
571         page_cpupid_reset_last(page);
572         page_kasan_tag_reset(page);
573
574         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
575 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
576         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
577         if (!is_highmem_idx(zone))
578                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
579 #endif
580 }
581
582 #ifdef CONFIG_NUMA
583 /*
584  * During memory init memblocks map pfns to nids. The search is expensive and
585  * this caches recent lookups. The implementation of __early_pfn_to_nid
586  * treats start/end as pfns.
587  */
588 struct mminit_pfnnid_cache {
589         unsigned long last_start;
590         unsigned long last_end;
591         int last_nid;
592 };
593
594 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
595
596 /*
597  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
598  */
599 static int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
600                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
601 {
602         unsigned long start_pfn, end_pfn;
603         int nid;
604
605         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
606                 return state->last_nid;
607
608         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
609         if (nid != NUMA_NO_NODE) {
610                 state->last_start = start_pfn;
611                 state->last_end = end_pfn;
612                 state->last_nid = nid;
613         }
614
615         return nid;
616 }
617
618 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
619 {
620         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
621         int nid;
622
623         spin_lock(&early_pfn_lock);
624         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
625         if (nid < 0)
626                 nid = first_online_node;
627         spin_unlock(&early_pfn_lock);
628
629         return nid;
630 }
631
632 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
633
634 static int __init set_hashdist(char *str)
635 {
636         if (!str)
637                 return 0;
638         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
639         return 1;
640 }
641 __setup("hashdist=", set_hashdist);
642
643 static inline void fixup_hashdist(void)
644 {
645         if (num_node_state(N_MEMORY) == 1)
646                 hashdist = 0;
647 }
648 #else
649 static inline void fixup_hashdist(void) {}
650 #endif /* CONFIG_NUMA */
651
652 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
653 static inline void pgdat_set_deferred_range(pg_data_t *pgdat)
654 {
655         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
656 }
657
658 /* Returns true if the struct page for the pfn is initialised */
659 static inline bool __meminit early_page_initialised(unsigned long pfn, int nid)
660 {
661         if (node_online(nid) && pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
662                 return false;
663
664         return true;
665 }
666
667 /*
668  * Returns true when the remaining initialisation should be deferred until
669  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
670  */
671 static bool __meminit
672 defer_init(int nid, unsigned long pfn, unsigned long end_pfn)
673 {
674         static unsigned long prev_end_pfn, nr_initialised;
675
676         if (early_page_ext_enabled())
677                 return false;
678         /*
679          * prev_end_pfn static that contains the end of previous zone
680          * No need to protect because called very early in boot before smp_init.
681          */
682         if (prev_end_pfn != end_pfn) {
683                 prev_end_pfn = end_pfn;
684                 nr_initialised = 0;
685         }
686
687         /* Always populate low zones for address-constrained allocations */
688         if (end_pfn < pgdat_end_pfn(NODE_DATA(nid)))
689                 return false;
690
691         if (NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn != ULONG_MAX)
692                 return true;
693         /*
694          * We start only with one section of pages, more pages are added as
695          * needed until the rest of deferred pages are initialized.
696          */
697         nr_initialised++;
698         if ((nr_initialised > PAGES_PER_SECTION) &&
699             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
700                 NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn = pfn;
701                 return true;
702         }
703         return false;
704 }
705
706 static void __meminit init_reserved_page(unsigned long pfn, int nid)
707 {
708         pg_data_t *pgdat;
709         int zid;
710
711         if (early_page_initialised(pfn, nid))
712                 return;
713
714         pgdat = NODE_DATA(nid);
715
716         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
717                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
718
719                 if (zone_spans_pfn(zone, pfn))
720                         break;
721         }
722         __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zid, nid);
723 }
724 #else
725 static inline void pgdat_set_deferred_range(pg_data_t *pgdat) {}
726
727 static inline bool early_page_initialised(unsigned long pfn, int nid)
728 {
729         return true;
730 }
731
732 static inline bool defer_init(int nid, unsigned long pfn, unsigned long end_pfn)
733 {
734         return false;
735 }
736
737 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn, int nid)
738 {
739 }
740 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
741
742 /*
743  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
744  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
745  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
746  * sent to the buddy page allocator.
747  */
748 void __meminit reserve_bootmem_region(phys_addr_t start,
749                                       phys_addr_t end, int nid)
750 {
751         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
752         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
753
754         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
755                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
756                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
757
758                         init_reserved_page(start_pfn, nid);
759
760                         /* Avoid false-positive PageTail() */
761                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
762
763                         /*
764                          * no need for atomic set_bit because the struct
765                          * page is not visible yet so nobody should
766                          * access it yet.
767                          */
768                         __SetPageReserved(page);
769                 }
770         }
771 }
772
773 /* If zone is ZONE_MOVABLE but memory is mirrored, it is an overlapped init */
774 static bool __meminit
775 overlap_memmap_init(unsigned long zone, unsigned long *pfn)
776 {
777         static struct memblock_region *r;
778
779         if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
780                 if (!r || *pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
781                         for_each_mem_region(r) {
782                                 if (*pfn < memblock_region_memory_end_pfn(r))
783                                         break;
784                         }
785                 }
786                 if (*pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
787                     memblock_is_mirror(r)) {
788                         *pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
789                         return true;
790                 }
791         }
792         return false;
793 }
794
795 /*
796  * Only struct pages that correspond to ranges defined by memblock.memory
797  * are zeroed and initialized by going through __init_single_page() during
798  * memmap_init_zone_range().
799  *
800  * But, there could be struct pages that correspond to holes in
801  * memblock.memory. This can happen because of the following reasons:
802  * - physical memory bank size is not necessarily the exact multiple of the
803  *   arbitrary section size
804  * - early reserved memory may not be listed in memblock.memory
805  * - memory layouts defined with memmap= kernel parameter may not align
806  *   nicely with memmap sections
807  *
808  * Explicitly initialize those struct pages so that:
809  * - PG_Reserved is set
810  * - zone and node links point to zone and node that span the page if the
811  *   hole is in the middle of a zone
812  * - zone and node links point to adjacent zone/node if the hole falls on
813  *   the zone boundary; the pages in such holes will be prepended to the
814  *   zone/node above the hole except for the trailing pages in the last
815  *   section that will be appended to the zone/node below.
816  */
817 static void __init init_unavailable_range(unsigned long spfn,
818                                           unsigned long epfn,
819                                           int zone, int node)
820 {
821         unsigned long pfn;
822         u64 pgcnt = 0;
823
824         for (pfn = spfn; pfn < epfn; pfn++) {
825                 if (!pfn_valid(pageblock_start_pfn(pfn))) {
826                         pfn = pageblock_end_pfn(pfn) - 1;
827                         continue;
828                 }
829                 __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, node);
830                 __SetPageReserved(pfn_to_page(pfn));
831                 pgcnt++;
832         }
833
834         if (pgcnt)
835                 pr_info("On node %d, zone %s: %lld pages in unavailable ranges",
836                         node, zone_names[zone], pgcnt);
837 }
838
839 /*
840  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
841  * up by memblock_free_all() once the early boot process is
842  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
843  *
844  * All aligned pageblocks are initialized to the specified migratetype
845  * (usually MIGRATE_MOVABLE). Besides setting the migratetype, no related
846  * zone stats (e.g., nr_isolate_pageblock) are touched.
847  */
848 void __meminit memmap_init_range(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
849                 unsigned long start_pfn, unsigned long zone_end_pfn,
850                 enum meminit_context context,
851                 struct vmem_altmap *altmap, int migratetype)
852 {
853         unsigned long pfn, end_pfn = start_pfn + size;
854         struct page *page;
855
856         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
857                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
858
859 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
860         /*
861          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
862          * memory. We limit the total number of pages to initialize to just
863          * those that might contain the memory mapping. We will defer the
864          * ZONE_DEVICE page initialization until after we have released
865          * the hotplug lock.
866          */
867         if (zone == ZONE_DEVICE) {
868                 if (!altmap)
869                         return;
870
871                 if (start_pfn == altmap->base_pfn)
872                         start_pfn += altmap->reserve;
873                 end_pfn = altmap->base_pfn + vmem_altmap_offset(altmap);
874         }
875 #endif
876
877         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; ) {
878                 /*
879                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
880                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
881                  */
882                 if (context == MEMINIT_EARLY) {
883                         if (overlap_memmap_init(zone, &pfn))
884                                 continue;
885                         if (defer_init(nid, pfn, zone_end_pfn)) {
886                                 deferred_struct_pages = true;
887                                 break;
888                         }
889                 }
890
891                 page = pfn_to_page(pfn);
892                 __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
893                 if (context == MEMINIT_HOTPLUG)
894                         __SetPageReserved(page);
895
896                 /*
897                  * Usually, we want to mark the pageblock MIGRATE_MOVABLE,
898                  * such that unmovable allocations won't be scattered all
899                  * over the place during system boot.
900                  */
901                 if (pageblock_aligned(pfn)) {
902                         set_pageblock_migratetype(page, migratetype);
903                         cond_resched();
904                 }
905                 pfn++;
906         }
907 }
908
909 static void __init memmap_init_zone_range(struct zone *zone,
910                                           unsigned long start_pfn,
911                                           unsigned long end_pfn,
912                                           unsigned long *hole_pfn)
913 {
914         unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
915         unsigned long zone_end_pfn = zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
916         int nid = zone_to_nid(zone), zone_id = zone_idx(zone);
917
918         start_pfn = clamp(start_pfn, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
919         end_pfn = clamp(end_pfn, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
920
921         if (start_pfn >= end_pfn)
922                 return;
923
924         memmap_init_range(end_pfn - start_pfn, nid, zone_id, start_pfn,
925                           zone_end_pfn, MEMINIT_EARLY, NULL, MIGRATE_MOVABLE);
926
927         if (*hole_pfn < start_pfn)
928                 init_unavailable_range(*hole_pfn, start_pfn, zone_id, nid);
929
930         *hole_pfn = end_pfn;
931 }
932
933 static void __init memmap_init(void)
934 {
935         unsigned long start_pfn, end_pfn;
936         unsigned long hole_pfn = 0;
937         int i, j, zone_id = 0, nid;
938
939         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
940                 struct pglist_data *node = NODE_DATA(nid);
941
942                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
943                         struct zone *zone = node->node_zones + j;
944
945                         if (!populated_zone(zone))
946                                 continue;
947
948                         memmap_init_zone_range(zone, start_pfn, end_pfn,
949                                                &hole_pfn);
950                         zone_id = j;
951                 }
952         }
953
954 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
955         /*
956          * Initialize the memory map for hole in the range [memory_end,
957          * section_end].
958          * Append the pages in this hole to the highest zone in the last
959          * node.
960          * The call to init_unavailable_range() is outside the ifdef to
961          * silence the compiler warining about zone_id set but not used;
962          * for FLATMEM it is a nop anyway
963          */
964         end_pfn = round_up(end_pfn, PAGES_PER_SECTION);
965         if (hole_pfn < end_pfn)
966 #endif
967                 init_unavailable_range(hole_pfn, end_pfn, zone_id, nid);
968 }
969
970 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
971 static void __ref __init_zone_device_page(struct page *page, unsigned long pfn,
972                                           unsigned long zone_idx, int nid,
973                                           struct dev_pagemap *pgmap)
974 {
975
976         __init_single_page(page, pfn, zone_idx, nid);
977
978         /*
979          * Mark page reserved as it will need to wait for onlining
980          * phase for it to be fully associated with a zone.
981          *
982          * We can use the non-atomic __set_bit operation for setting
983          * the flag as we are still initializing the pages.
984          */
985         __SetPageReserved(page);
986
987         /*
988          * ZONE_DEVICE pages union ->lru with a ->pgmap back pointer
989          * and zone_device_data.  It is a bug if a ZONE_DEVICE page is
990          * ever freed or placed on a driver-private list.
991          */
992         page->pgmap = pgmap;
993         page->zone_device_data = NULL;
994
995         /*
996          * Mark the block movable so that blocks are reserved for
997          * movable at startup. This will force kernel allocations
998          * to reserve their blocks rather than leaking throughout
999          * the address space during boot when many long-lived
1000          * kernel allocations are made.
1001          *
1002          * Please note that MEMINIT_HOTPLUG path doesn't clear memmap
1003          * because this is done early in section_activate()
1004          */
1005         if (pageblock_aligned(pfn)) {
1006                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1007                 cond_resched();
1008         }
1009
1010         /*
1011          * ZONE_DEVICE pages are released directly to the driver page allocator
1012          * which will set the page count to 1 when allocating the page.
1013          */
1014         if (pgmap->type == MEMORY_DEVICE_PRIVATE ||
1015             pgmap->type == MEMORY_DEVICE_COHERENT)
1016                 set_page_count(page, 0);
1017 }
1018
1019 /*
1020  * With compound page geometry and when struct pages are stored in ram most
1021  * tail pages are reused. Consequently, the amount of unique struct pages to
1022  * initialize is a lot smaller that the total amount of struct pages being
1023  * mapped. This is a paired / mild layering violation with explicit knowledge
1024  * of how the sparse_vmemmap internals handle compound pages in the lack
1025  * of an altmap. See vmemmap_populate_compound_pages().
1026  */
1027 static inline unsigned long compound_nr_pages(struct vmem_altmap *altmap,
1028                                               struct dev_pagemap *pgmap)
1029 {
1030         if (!vmemmap_can_optimize(altmap, pgmap))
1031                 return pgmap_vmemmap_nr(pgmap);
1032
1033         return VMEMMAP_RESERVE_NR * (PAGE_SIZE / sizeof(struct page));
1034 }
1035
1036 static void __ref memmap_init_compound(struct page *head,
1037                                        unsigned long head_pfn,
1038                                        unsigned long zone_idx, int nid,
1039                                        struct dev_pagemap *pgmap,
1040                                        unsigned long nr_pages)
1041 {
1042         unsigned long pfn, end_pfn = head_pfn + nr_pages;
1043         unsigned int order = pgmap->vmemmap_shift;
1044
1045         __SetPageHead(head);
1046         for (pfn = head_pfn + 1; pfn < end_pfn; pfn++) {
1047                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1048
1049                 __init_zone_device_page(page, pfn, zone_idx, nid, pgmap);
1050                 prep_compound_tail(head, pfn - head_pfn);
1051                 set_page_count(page, 0);
1052
1053                 /*
1054                  * The first tail page stores important compound page info.
1055                  * Call prep_compound_head() after the first tail page has
1056                  * been initialized, to not have the data overwritten.
1057                  */
1058                 if (pfn == head_pfn + 1)
1059                         prep_compound_head(head, order);
1060         }
1061 }
1062
1063 void __ref memmap_init_zone_device(struct zone *zone,
1064                                    unsigned long start_pfn,
1065                                    unsigned long nr_pages,
1066                                    struct dev_pagemap *pgmap)
1067 {
1068         unsigned long pfn, end_pfn = start_pfn + nr_pages;
1069         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
1070         struct vmem_altmap *altmap = pgmap_altmap(pgmap);
1071         unsigned int pfns_per_compound = pgmap_vmemmap_nr(pgmap);
1072         unsigned long zone_idx = zone_idx(zone);
1073         unsigned long start = jiffies;
1074         int nid = pgdat->node_id;
1075
1076         if (WARN_ON_ONCE(!pgmap || zone_idx != ZONE_DEVICE))
1077                 return;
1078
1079         /*
1080          * The call to memmap_init should have already taken care
1081          * of the pages reserved for the memmap, so we can just jump to
1082          * the end of that region and start processing the device pages.
1083          */
1084         if (altmap) {
1085                 start_pfn = altmap->base_pfn + vmem_altmap_offset(altmap);
1086                 nr_pages = end_pfn - start_pfn;
1087         }
1088
1089         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pfns_per_compound) {
1090                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1091
1092                 __init_zone_device_page(page, pfn, zone_idx, nid, pgmap);
1093
1094                 if (pfns_per_compound == 1)
1095                         continue;
1096
1097                 memmap_init_compound(page, pfn, zone_idx, nid, pgmap,
1098                                      compound_nr_pages(altmap, pgmap));
1099         }
1100
1101         pr_debug("%s initialised %lu pages in %ums\n", __func__,
1102                 nr_pages, jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1103 }
1104 #endif
1105
1106 /*
1107  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
1108  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
1109  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
1110  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
1111  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
1112  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
1113  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
1114  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
1115  */
1116 static void __init adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
1117                                         unsigned long zone_type,
1118                                         unsigned long node_end_pfn,
1119                                         unsigned long *zone_start_pfn,
1120                                         unsigned long *zone_end_pfn)
1121 {
1122         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
1123         if (zone_movable_pfn[nid]) {
1124                 /* Size ZONE_MOVABLE */
1125                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
1126                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
1127                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
1128                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
1129
1130                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
1131                 } else if (!mirrored_kernelcore &&
1132                         *zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
1133                         *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
1134                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
1135
1136                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
1137                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
1138                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
1139         }
1140 }
1141
1142 /*
1143  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
1144  * then all holes in the requested range will be accounted for.
1145  */
1146 unsigned long __init __absent_pages_in_range(int nid,
1147                                 unsigned long range_start_pfn,
1148                                 unsigned long range_end_pfn)
1149 {
1150         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
1151         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1152         int i;
1153
1154         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
1155                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
1156                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
1157                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
1158         }
1159         return nr_absent;
1160 }
1161
1162 /**
1163  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
1164  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
1165  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
1166  *
1167  * Return: the number of pages frames in memory holes within a range.
1168  */
1169 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
1170                                                         unsigned long end_pfn)
1171 {
1172         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
1173 }
1174
1175 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
1176 static unsigned long __init zone_absent_pages_in_node(int nid,
1177                                         unsigned long zone_type,
1178                                         unsigned long zone_start_pfn,
1179                                         unsigned long zone_end_pfn)
1180 {
1181         unsigned long nr_absent;
1182
1183         /* zone is empty, we don't have any absent pages */
1184         if (zone_start_pfn == zone_end_pfn)
1185                 return 0;
1186
1187         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
1188
1189         /*
1190          * ZONE_MOVABLE handling.
1191          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
1192          * and vice versa.
1193          */
1194         if (mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid]) {
1195                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
1196                 struct memblock_region *r;
1197
1198                 for_each_mem_region(r) {
1199                         start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
1200                                           zone_start_pfn, zone_end_pfn);
1201                         end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
1202                                         zone_start_pfn, zone_end_pfn);
1203
1204                         if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
1205                             memblock_is_mirror(r))
1206                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
1207
1208                         if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
1209                             !memblock_is_mirror(r))
1210                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
1211                 }
1212         }
1213
1214         return nr_absent;
1215 }
1216
1217 /*
1218  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
1219  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
1220  */
1221 static unsigned long __init zone_spanned_pages_in_node(int nid,
1222                                         unsigned long zone_type,
1223                                         unsigned long node_start_pfn,
1224                                         unsigned long node_end_pfn,
1225                                         unsigned long *zone_start_pfn,
1226                                         unsigned long *zone_end_pfn)
1227 {
1228         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
1229         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
1230
1231         /* Get the start and end of the zone */
1232         *zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
1233         *zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
1234         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type, node_end_pfn,
1235                                            zone_start_pfn, zone_end_pfn);
1236
1237         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
1238         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
1239                 return 0;
1240
1241         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
1242         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
1243         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
1244
1245         /* Return the spanned pages */
1246         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
1247 }
1248
1249 static void __init reset_memoryless_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat)
1250 {
1251         struct zone *z;
1252
1253         for (z = pgdat->node_zones; z < pgdat->node_zones + MAX_NR_ZONES; z++) {
1254                 z->zone_start_pfn = 0;
1255                 z->spanned_pages = 0;
1256                 z->present_pages = 0;
1257 #if defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
1258                 z->present_early_pages = 0;
1259 #endif
1260         }
1261
1262         pgdat->node_spanned_pages = 0;
1263         pgdat->node_present_pages = 0;
1264         pr_debug("On node %d totalpages: 0\n", pgdat->node_id);
1265 }
1266
1267 static void __init calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
1268                                                 unsigned long node_start_pfn,
1269                                                 unsigned long node_end_pfn)
1270 {
1271         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
1272         enum zone_type i;
1273
1274         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
1275                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
1276                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
1277                 unsigned long spanned, absent;
1278                 unsigned long real_size;
1279
1280                 spanned = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
1281                                                      node_start_pfn,
1282                                                      node_end_pfn,
1283                                                      &zone_start_pfn,
1284                                                      &zone_end_pfn);
1285                 absent = zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
1286                                                    zone_start_pfn,
1287                                                    zone_end_pfn);
1288
1289                 real_size = spanned - absent;
1290
1291                 if (spanned)
1292                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
1293                 else
1294                         zone->zone_start_pfn = 0;
1295                 zone->spanned_pages = spanned;
1296                 zone->present_pages = real_size;
1297 #if defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
1298                 zone->present_early_pages = real_size;
1299 #endif
1300
1301                 totalpages += spanned;
1302                 realtotalpages += real_size;
1303         }
1304
1305         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
1306         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
1307         pr_debug("On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id, realtotalpages);
1308 }
1309
1310 static unsigned long __init calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
1311                                                 unsigned long present_pages)
1312 {
1313         unsigned long pages = spanned_pages;
1314
1315         /*
1316          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
1317          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
1318          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
1319          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
1320          * populated regions may not be naturally aligned on page boundary.
1321          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
1322          */
1323         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
1324             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
1325                 pages = present_pages;
1326
1327         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
1328 }
1329
1330 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1331 static void pgdat_init_split_queue(struct pglist_data *pgdat)
1332 {
1333         struct deferred_split *ds_queue = &pgdat->deferred_split_queue;
1334
1335         spin_lock_init(&ds_queue->split_queue_lock);
1336         INIT_LIST_HEAD(&ds_queue->split_queue);
1337         ds_queue->split_queue_len = 0;
1338 }
1339 #else
1340 static void pgdat_init_split_queue(struct pglist_data *pgdat) {}
1341 #endif
1342
1343 #ifdef CONFIG_COMPACTION
1344 static void pgdat_init_kcompactd(struct pglist_data *pgdat)
1345 {
1346         init_waitqueue_head(&pgdat->kcompactd_wait);
1347 }
1348 #else
1349 static void pgdat_init_kcompactd(struct pglist_data *pgdat) {}
1350 #endif
1351
1352 static void __meminit pgdat_init_internals(struct pglist_data *pgdat)
1353 {
1354         int i;
1355
1356         pgdat_resize_init(pgdat);
1357         pgdat_kswapd_lock_init(pgdat);
1358
1359         pgdat_init_split_queue(pgdat);
1360         pgdat_init_kcompactd(pgdat);
1361
1362         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
1363         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
1364
1365         for (i = 0; i < NR_VMSCAN_THROTTLE; i++)
1366                 init_waitqueue_head(&pgdat->reclaim_wait[i]);
1367
1368         pgdat_page_ext_init(pgdat);
1369         lruvec_init(&pgdat->__lruvec);
1370 }
1371
1372 static void __meminit zone_init_internals(struct zone *zone, enum zone_type idx, int nid,
1373                                                         unsigned long remaining_pages)
1374 {
1375         atomic_long_set(&zone->managed_pages, remaining_pages);
1376         zone_set_nid(zone, nid);
1377         zone->name = zone_names[idx];
1378         zone->zone_pgdat = NODE_DATA(nid);
1379         spin_lock_init(&zone->lock);
1380         zone_seqlock_init(zone);
1381         zone_pcp_init(zone);
1382 }
1383
1384 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
1385 {
1386         unsigned int order, t;
1387         for_each_migratetype_order(order, t) {
1388                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
1389                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
1390         }
1391
1392 #ifdef CONFIG_UNACCEPTED_MEMORY
1393         INIT_LIST_HEAD(&zone->unaccepted_pages);
1394 #endif
1395 }
1396
1397 void __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
1398                                         unsigned long zone_start_pfn,
1399                                         unsigned long size)
1400 {
1401         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
1402         int zone_idx = zone_idx(zone) + 1;
1403
1404         if (zone_idx > pgdat->nr_zones)
1405                 pgdat->nr_zones = zone_idx;
1406
1407         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
1408
1409         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
1410                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
1411                         pgdat->node_id,
1412                         (unsigned long)zone_idx(zone),
1413                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
1414
1415         zone_init_free_lists(zone);
1416         zone->initialized = 1;
1417 }
1418
1419 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
1420 /*
1421  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
1422  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
1423  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
1424  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
1425  * bytes.
1426  */
1427 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
1428 {
1429         unsigned long usemapsize;
1430
1431         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
1432         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
1433         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
1434         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
1435         usemapsize = roundup(usemapsize, BITS_PER_LONG);
1436
1437         return usemapsize / BITS_PER_BYTE;
1438 }
1439
1440 static void __ref setup_usemap(struct zone *zone)
1441 {
1442         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone->zone_start_pfn,
1443                                                zone->spanned_pages);
1444         zone->pageblock_flags = NULL;
1445         if (usemapsize) {
1446                 zone->pageblock_flags =
1447                         memblock_alloc_node(usemapsize, SMP_CACHE_BYTES,
1448                                             zone_to_nid(zone));
1449                 if (!zone->pageblock_flags)
1450                         panic("Failed to allocate %ld bytes for zone %s pageblock flags on node %d\n",
1451                               usemapsize, zone->name, zone_to_nid(zone));
1452         }
1453 }
1454 #else
1455 static inline void setup_usemap(struct zone *zone) {}
1456 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
1457
1458 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
1459
1460 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
1461 void __init set_pageblock_order(void)
1462 {
1463         unsigned int order = MAX_ORDER;
1464
1465         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
1466         if (pageblock_order)
1467                 return;
1468
1469         /* Don't let pageblocks exceed the maximum allocation granularity. */
1470         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT && HUGETLB_PAGE_ORDER < order)
1471                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
1472
1473         /*
1474          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
1475          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
1476          * powerpc.
1477          */
1478         pageblock_order = order;
1479 }
1480 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
1481
1482 /*
1483  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
1484  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
1485  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
1486  * the kernel config
1487  */
1488 void __init set_pageblock_order(void)
1489 {
1490 }
1491
1492 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
1493
1494 /*
1495  * Set up the zone data structures
1496  * - init pgdat internals
1497  * - init all zones belonging to this node
1498  *
1499  * NOTE: this function is only called during memory hotplug
1500  */
1501 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1502 void __ref free_area_init_core_hotplug(struct pglist_data *pgdat)
1503 {
1504         int nid = pgdat->node_id;
1505         enum zone_type z;
1506         int cpu;
1507
1508         pgdat_init_internals(pgdat);
1509
1510         if (pgdat->per_cpu_nodestats == &boot_nodestats)
1511                 pgdat->per_cpu_nodestats = alloc_percpu(struct per_cpu_nodestat);
1512
1513         /*
1514          * Reset the nr_zones, order and highest_zoneidx before reuse.
1515          * Note that kswapd will init kswapd_highest_zoneidx properly
1516          * when it starts in the near future.
1517          */
1518         pgdat->nr_zones = 0;
1519         pgdat->kswapd_order = 0;
1520         pgdat->kswapd_highest_zoneidx = 0;
1521         pgdat->node_start_pfn = 0;
1522         pgdat->node_present_pages = 0;
1523
1524         for_each_online_cpu(cpu) {
1525                 struct per_cpu_nodestat *p;
1526
1527                 p = per_cpu_ptr(pgdat->per_cpu_nodestats, cpu);
1528                 memset(p, 0, sizeof(*p));
1529         }
1530
1531         /*
1532          * When memory is hot-added, all the memory is in offline state. So
1533          * clear all zones' present_pages and managed_pages because they will
1534          * be updated in online_pages() and offline_pages().
1535          */
1536         for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
1537                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + z;
1538
1539                 zone->present_pages = 0;
1540                 zone_init_internals(zone, z, nid, 0);
1541         }
1542 }
1543 #endif
1544
1545 /*
1546  * Set up the zone data structures:
1547  *   - mark all pages reserved
1548  *   - mark all memory queues empty
1549  *   - clear the memory bitmaps
1550  *
1551  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
1552  * NOTE: this function is only called during early init.
1553  */
1554 static void __init free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
1555 {
1556         enum zone_type j;
1557         int nid = pgdat->node_id;
1558
1559         pgdat_init_internals(pgdat);
1560         pgdat->per_cpu_nodestats = &boot_nodestats;
1561
1562         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
1563                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
1564                 unsigned long size, freesize, memmap_pages;
1565
1566                 size = zone->spanned_pages;
1567                 freesize = zone->present_pages;
1568
1569                 /*
1570                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
1571                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
1572                  * and per-cpu initialisations
1573                  */
1574                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, freesize);
1575                 if (!is_highmem_idx(j)) {
1576                         if (freesize >= memmap_pages) {
1577                                 freesize -= memmap_pages;
1578                                 if (memmap_pages)
1579                                         pr_debug("  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
1580                                                  zone_names[j], memmap_pages);
1581                         } else
1582                                 pr_warn("  %s zone: %lu memmap pages exceeds freesize %lu\n",
1583                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
1584                 }
1585
1586                 /* Account for reserved pages */
1587                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
1588                         freesize -= dma_reserve;
1589                         pr_debug("  %s zone: %lu pages reserved\n", zone_names[0], dma_reserve);
1590                 }
1591
1592                 if (!is_highmem_idx(j))
1593                         nr_kernel_pages += freesize;
1594                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
1595                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
1596                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
1597                 nr_all_pages += freesize;
1598
1599                 /*
1600                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
1601                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
1602                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
1603                  */
1604                 zone_init_internals(zone, j, nid, freesize);
1605
1606                 if (!size)
1607                         continue;
1608
1609                 setup_usemap(zone);
1610                 init_currently_empty_zone(zone, zone->zone_start_pfn, size);
1611         }
1612 }
1613
1614 void __init *memmap_alloc(phys_addr_t size, phys_addr_t align,
1615                           phys_addr_t min_addr, int nid, bool exact_nid)
1616 {
1617         void *ptr;
1618
1619         if (exact_nid)
1620                 ptr = memblock_alloc_exact_nid_raw(size, align, min_addr,
1621                                                    MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE,
1622                                                    nid);
1623         else
1624                 ptr = memblock_alloc_try_nid_raw(size, align, min_addr,
1625                                                  MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE,
1626                                                  nid);
1627
1628         if (ptr && size > 0)
1629                 page_init_poison(ptr, size);
1630
1631         return ptr;
1632 }
1633
1634 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1635 static void __init alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
1636 {
1637         unsigned long __maybe_unused start = 0;
1638         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
1639
1640         /* Skip empty nodes */
1641         if (!pgdat->node_spanned_pages)
1642                 return;
1643
1644         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
1645         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
1646         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
1647         if (!pgdat->node_mem_map) {
1648                 unsigned long size, end;
1649                 struct page *map;
1650
1651                 /*
1652                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
1653                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
1654                  * for the buddy allocator to function correctly.
1655                  */
1656                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
1657                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
1658                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
1659                 map = memmap_alloc(size, SMP_CACHE_BYTES, MEMBLOCK_LOW_LIMIT,
1660                                    pgdat->node_id, false);
1661                 if (!map)
1662                         panic("Failed to allocate %ld bytes for node %d memory map\n",
1663                               size, pgdat->node_id);
1664                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
1665         }
1666         pr_debug("%s: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
1667                                 __func__, pgdat->node_id, (unsigned long)pgdat,
1668                                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
1669 #ifndef CONFIG_NUMA
1670         /*
1671          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
1672          */
1673         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
1674                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
1675                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
1676                         mem_map -= offset;
1677         }
1678 #endif
1679 }
1680 #else
1681 static inline void alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat) { }
1682 #endif /* CONFIG_FLATMEM */
1683
1684 /**
1685  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
1686  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
1687  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
1688  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
1689  *
1690  * It returns the start and end page frame of a node based on information
1691  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
1692  * with no available memory, the start and end PFNs will be 0.
1693  */
1694 void __init get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
1695                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
1696 {
1697         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
1698         int i;
1699
1700         *start_pfn = -1UL;
1701         *end_pfn = 0;
1702
1703         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
1704                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
1705                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
1706         }
1707
1708         if (*start_pfn == -1UL)
1709                 *start_pfn = 0;
1710 }
1711
1712 static void __init free_area_init_node(int nid)
1713 {
1714         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
1715         unsigned long start_pfn = 0;
1716         unsigned long end_pfn = 0;
1717
1718         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
1719         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->kswapd_highest_zoneidx);
1720
1721         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
1722
1723         pgdat->node_id = nid;
1724         pgdat->node_start_pfn = start_pfn;
1725         pgdat->per_cpu_nodestats = NULL;
1726
1727         if (start_pfn != end_pfn) {
1728                 pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
1729                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
1730                         end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
1731
1732                 calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn);
1733         } else {
1734                 pr_info("Initmem setup node %d as memoryless\n", nid);
1735
1736                 reset_memoryless_node_totalpages(pgdat);
1737         }
1738
1739         alloc_node_mem_map(pgdat);
1740         pgdat_set_deferred_range(pgdat);
1741
1742         free_area_init_core(pgdat);
1743         lru_gen_init_pgdat(pgdat);
1744 }
1745
1746 /* Any regular or high memory on that node ? */
1747 static void __init check_for_memory(pg_data_t *pgdat)
1748 {
1749         enum zone_type zone_type;
1750
1751         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
1752                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
1753                 if (populated_zone(zone)) {
1754                         if (IS_ENABLED(CONFIG_HIGHMEM))
1755                                 node_set_state(pgdat->node_id, N_HIGH_MEMORY);
1756                         if (zone_type <= ZONE_NORMAL)
1757                                 node_set_state(pgdat->node_id, N_NORMAL_MEMORY);
1758                         break;
1759                 }
1760         }
1761 }
1762
1763 #if MAX_NUMNODES > 1
1764 /*
1765  * Figure out the number of possible node ids.
1766  */
1767 void __init setup_nr_node_ids(void)
1768 {
1769         unsigned int highest;
1770
1771         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
1772         nr_node_ids = highest + 1;
1773 }
1774 #endif
1775
1776 /*
1777  * Some architectures, e.g. ARC may have ZONE_HIGHMEM below ZONE_NORMAL. For
1778  * such cases we allow max_zone_pfn sorted in the descending order
1779  */
1780 static bool arch_has_descending_max_zone_pfns(void)
1781 {
1782         return IS_ENABLED(CONFIG_ARC) && !IS_ENABLED(CONFIG_ARC_HAS_PAE40);
1783 }
1784
1785 /**
1786  * free_area_init - Initialise all pg_data_t and zone data
1787  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
1788  *
1789  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
1790  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
1791  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
1792  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
1793  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
1794  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
1795  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
1796  * at arch_max_dma_pfn.
1797  */
1798 void __init free_area_init(unsigned long *max_zone_pfn)
1799 {
1800         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1801         int i, nid, zone;
1802         bool descending;
1803
1804         /* Record where the zone boundaries are */
1805         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
1806                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
1807         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
1808                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
1809
1810         start_pfn = PHYS_PFN(memblock_start_of_DRAM());
1811         descending = arch_has_descending_max_zone_pfns();
1812
1813         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
1814                 if (descending)
1815                         zone = MAX_NR_ZONES - i - 1;
1816                 else
1817                         zone = i;
1818
1819                 if (zone == ZONE_MOVABLE)
1820                         continue;
1821
1822                 end_pfn = max(max_zone_pfn[zone], start_pfn);
1823                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone] = start_pfn;
1824                 arch_zone_highest_possible_pfn[zone] = end_pfn;
1825
1826                 start_pfn = end_pfn;
1827         }
1828
1829         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
1830         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
1831         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
1832
1833         /* Print out the zone ranges */
1834         pr_info("Zone ranges:\n");
1835         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
1836                 if (i == ZONE_MOVABLE)
1837                         continue;
1838                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
1839                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
1840                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
1841                         pr_cont("empty\n");
1842                 else
1843                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
1844                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
1845                                         << PAGE_SHIFT,
1846                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
1847                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
1848         }
1849
1850         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
1851         pr_info("Movable zone start for each node\n");
1852         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
1853                 if (zone_movable_pfn[i])
1854                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
1855                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
1856         }
1857
1858         /*
1859          * Print out the early node map, and initialize the
1860          * subsection-map relative to active online memory ranges to
1861          * enable future "sub-section" extensions of the memory map.
1862          */
1863         pr_info("Early memory node ranges\n");
1864         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
1865                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
1866                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
1867                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
1868                 subsection_map_init(start_pfn, end_pfn - start_pfn);
1869         }
1870
1871         /* Initialise every node */
1872         mminit_verify_pageflags_layout();
1873         setup_nr_node_ids();
1874         set_pageblock_order();
1875
1876         for_each_node(nid) {
1877                 pg_data_t *pgdat;
1878
1879                 if (!node_online(nid)) {
1880                         pr_info("Initializing node %d as memoryless\n", nid);
1881
1882                         /* Allocator not initialized yet */
1883                         pgdat = arch_alloc_nodedata(nid);
1884                         if (!pgdat)
1885                                 panic("Cannot allocate %zuB for node %d.\n",
1886                                        sizeof(*pgdat), nid);
1887                         arch_refresh_nodedata(nid, pgdat);
1888                         free_area_init_node(nid);
1889
1890                         /*
1891                          * We do not want to confuse userspace by sysfs
1892                          * files/directories for node without any memory
1893                          * attached to it, so this node is not marked as
1894                          * N_MEMORY and not marked online so that no sysfs
1895                          * hierarchy will be created via register_one_node for
1896                          * it. The pgdat will get fully initialized by
1897                          * hotadd_init_pgdat() when memory is hotplugged into
1898                          * this node.
1899                          */
1900                         continue;
1901                 }
1902
1903                 pgdat = NODE_DATA(nid);
1904                 free_area_init_node(nid);
1905
1906                 /* Any memory on that node */
1907                 if (pgdat->node_present_pages)
1908                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
1909                 check_for_memory(pgdat);
1910         }
1911
1912         memmap_init();
1913
1914         /* disable hash distribution for systems with a single node */
1915         fixup_hashdist();
1916 }
1917
1918 /**
1919  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
1920  *
1921  * This function should be called after node map is populated and sorted.
1922  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
1923  * all the nodes.
1924  *
1925  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
1926  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
1927  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
1928  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
1929  *
1930  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
1931  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
1932  * populated node map.
1933  *
1934  * Return: the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
1935  * requirement (single node).
1936  */
1937 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
1938 {
1939         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
1940         unsigned long start, end, mask;
1941         int last_nid = NUMA_NO_NODE;
1942         int i, nid;
1943
1944         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
1945                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
1946                         last_nid = nid;
1947                         last_end = end;
1948                         continue;
1949                 }
1950
1951                 /*
1952                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
1953                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
1954                  * too coarse to separate the current node from the last.
1955                  */
1956                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
1957                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
1958                         mask <<= 1;
1959
1960                 /* accumulate all internode masks */
1961                 accl_mask |= mask;
1962         }
1963
1964         /* convert mask to number of pages */
1965         return ~accl_mask + 1;
1966 }
1967
1968 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1969 static void __init deferred_free_range(unsigned long pfn,
1970                                        unsigned long nr_pages)
1971 {
1972         struct page *page;
1973         unsigned long i;
1974
1975         if (!nr_pages)
1976                 return;
1977
1978         page = pfn_to_page(pfn);
1979
1980         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1981         if (nr_pages == MAX_ORDER_NR_PAGES && IS_MAX_ORDER_ALIGNED(pfn)) {
1982                 for (i = 0; i < nr_pages; i += pageblock_nr_pages)
1983                         set_pageblock_migratetype(page + i, MIGRATE_MOVABLE);
1984                 __free_pages_core(page, MAX_ORDER);
1985                 return;
1986         }
1987
1988         /* Accept chunks smaller than MAX_ORDER upfront */
1989         accept_memory(PFN_PHYS(pfn), PFN_PHYS(pfn + nr_pages));
1990
1991         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++) {
1992                 if (pageblock_aligned(pfn))
1993                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1994                 __free_pages_core(page, 0);
1995         }
1996 }
1997
1998 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1999 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
2000 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
2001
2002 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
2003 {
2004         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
2005                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
2006 }
2007
2008 /*
2009  * Returns true if page needs to be initialized or freed to buddy allocator.
2010  *
2011  * We check if a current MAX_ORDER block is valid by only checking the validity
2012  * of the head pfn.
2013  */
2014 static inline bool __init deferred_pfn_valid(unsigned long pfn)
2015 {
2016         if (IS_MAX_ORDER_ALIGNED(pfn) && !pfn_valid(pfn))
2017                 return false;
2018         return true;
2019 }
2020
2021 /*
2022  * Free pages to buddy allocator. Try to free aligned pages in
2023  * MAX_ORDER_NR_PAGES sizes.
2024  */
2025 static void __init deferred_free_pages(unsigned long pfn,
2026                                        unsigned long end_pfn)
2027 {
2028         unsigned long nr_free = 0;
2029
2030         for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
2031                 if (!deferred_pfn_valid(pfn)) {
2032                         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
2033                         nr_free = 0;
2034                 } else if (IS_MAX_ORDER_ALIGNED(pfn)) {
2035                         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
2036                         nr_free = 1;
2037                 } else {
2038                         nr_free++;
2039                 }
2040         }
2041         /* Free the last block of pages to allocator */
2042         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
2043 }
2044
2045 /*
2046  * Initialize struct pages.  We minimize pfn page lookups and scheduler checks
2047  * by performing it only once every MAX_ORDER_NR_PAGES.
2048  * Return number of pages initialized.
2049  */
2050 static unsigned long  __init deferred_init_pages(struct zone *zone,
2051                                                  unsigned long pfn,
2052                                                  unsigned long end_pfn)
2053 {
2054         int nid = zone_to_nid(zone);
2055         unsigned long nr_pages = 0;
2056         int zid = zone_idx(zone);
2057         struct page *page = NULL;
2058
2059         for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
2060                 if (!deferred_pfn_valid(pfn)) {
2061                         page = NULL;
2062                         continue;
2063                 } else if (!page || IS_MAX_ORDER_ALIGNED(pfn)) {
2064                         page = pfn_to_page(pfn);
2065                 } else {
2066                         page++;
2067                 }
2068                 __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
2069                 nr_pages++;
2070         }
2071         return (nr_pages);
2072 }
2073
2074 /*
2075  * This function is meant to pre-load the iterator for the zone init.
2076  * Specifically it walks through the ranges until we are caught up to the
2077  * first_init_pfn value and exits there. If we never encounter the value we
2078  * return false indicating there are no valid ranges left.
2079  */
2080 static bool __init
2081 deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(u64 *i, struct zone *zone,
2082                                     unsigned long *spfn, unsigned long *epfn,
2083                                     unsigned long first_init_pfn)
2084 {
2085         u64 j;
2086
2087         /*
2088          * Start out by walking through the ranges in this zone that have
2089          * already been initialized. We don't need to do anything with them
2090          * so we just need to flush them out of the system.
2091          */
2092         for_each_free_mem_pfn_range_in_zone(j, zone, spfn, epfn) {
2093                 if (*epfn <= first_init_pfn)
2094                         continue;
2095                 if (*spfn < first_init_pfn)
2096                         *spfn = first_init_pfn;
2097                 *i = j;
2098                 return true;
2099         }
2100
2101         return false;
2102 }
2103
2104 /*
2105  * Initialize and free pages. We do it in two loops: first we initialize
2106  * struct page, then free to buddy allocator, because while we are
2107  * freeing pages we can access pages that are ahead (computing buddy
2108  * page in __free_one_page()).
2109  *
2110  * In order to try and keep some memory in the cache we have the loop
2111  * broken along max page order boundaries. This way we will not cause
2112  * any issues with the buddy page computation.
2113  */
2114 static unsigned long __init
2115 deferred_init_maxorder(u64 *i, struct zone *zone, unsigned long *start_pfn,
2116                        unsigned long *end_pfn)
2117 {
2118         unsigned long mo_pfn = ALIGN(*start_pfn + 1, MAX_ORDER_NR_PAGES);
2119         unsigned long spfn = *start_pfn, epfn = *end_pfn;
2120         unsigned long nr_pages = 0;
2121         u64 j = *i;
2122
2123         /* First we loop through and initialize the page values */
2124         for_each_free_mem_pfn_range_in_zone_from(j, zone, start_pfn, end_pfn) {
2125                 unsigned long t;
2126
2127                 if (mo_pfn <= *start_pfn)
2128                         break;
2129
2130                 t = min(mo_pfn, *end_pfn);
2131                 nr_pages += deferred_init_pages(zone, *start_pfn, t);
2132
2133                 if (mo_pfn < *end_pfn) {
2134                         *start_pfn = mo_pfn;
2135                         break;
2136                 }
2137         }
2138
2139         /* Reset values and now loop through freeing pages as needed */
2140         swap(j, *i);
2141
2142         for_each_free_mem_pfn_range_in_zone_from(j, zone, &spfn, &epfn) {
2143                 unsigned long t;
2144
2145                 if (mo_pfn <= spfn)
2146                         break;
2147
2148                 t = min(mo_pfn, epfn);
2149                 deferred_free_pages(spfn, t);
2150
2151                 if (mo_pfn <= epfn)
2152                         break;
2153         }
2154
2155         return nr_pages;
2156 }
2157
2158 static void __init
2159 deferred_init_memmap_chunk(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
2160                            void *arg)
2161 {
2162         unsigned long spfn, epfn;
2163         struct zone *zone = arg;
2164         u64 i;
2165
2166         deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(&i, zone, &spfn, &epfn, start_pfn);
2167
2168         /*
2169          * Initialize and free pages in MAX_ORDER sized increments so that we
2170          * can avoid introducing any issues with the buddy allocator.
2171          */
2172         while (spfn < end_pfn) {
2173                 deferred_init_maxorder(&i, zone, &spfn, &epfn);
2174                 cond_resched();
2175         }
2176 }
2177
2178 /* An arch may override for more concurrency. */
2179 __weak int __init
2180 deferred_page_init_max_threads(const struct cpumask *node_cpumask)
2181 {
2182         return 1;
2183 }
2184
2185 /* Initialise remaining memory on a node */
2186 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
2187 {
2188         pg_data_t *pgdat = data;
2189         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
2190         unsigned long spfn = 0, epfn = 0;
2191         unsigned long first_init_pfn, flags;
2192         unsigned long start = jiffies;
2193         struct zone *zone;
2194         int zid, max_threads;
2195         u64 i;
2196
2197         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
2198         if (!cpumask_empty(cpumask))
2199                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
2200
2201         pgdat_resize_lock(pgdat, &flags);
2202         first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
2203         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
2204                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2205                 pgdat_init_report_one_done();
2206                 return 0;
2207         }
2208
2209         /* Sanity check boundaries */
2210         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
2211         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
2212         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
2213
2214         /*
2215          * Once we unlock here, the zone cannot be grown anymore, thus if an
2216          * interrupt thread must allocate this early in boot, zone must be
2217          * pre-grown prior to start of deferred page initialization.
2218          */
2219         pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2220
2221         /* Only the highest zone is deferred so find it */
2222         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
2223                 zone = pgdat->node_zones + zid;
2224                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
2225                         break;
2226         }
2227
2228         /* If the zone is empty somebody else may have cleared out the zone */
2229         if (!deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(&i, zone, &spfn, &epfn,
2230                                                  first_init_pfn))
2231                 goto zone_empty;
2232
2233         max_threads = deferred_page_init_max_threads(cpumask);
2234
2235         while (spfn < epfn) {
2236                 unsigned long epfn_align = ALIGN(epfn, PAGES_PER_SECTION);
2237                 struct padata_mt_job job = {
2238                         .thread_fn   = deferred_init_memmap_chunk,
2239                         .fn_arg      = zone,
2240                         .start       = spfn,
2241                         .size        = epfn_align - spfn,
2242                         .align       = PAGES_PER_SECTION,
2243                         .min_chunk   = PAGES_PER_SECTION,
2244                         .max_threads = max_threads,
2245                 };
2246
2247                 padata_do_multithreaded(&job);
2248                 deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(&i, zone, &spfn, &epfn,
2249                                                     epfn_align);
2250         }
2251 zone_empty:
2252         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
2253         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
2254
2255         pr_info("node %d deferred pages initialised in %ums\n",
2256                 pgdat->node_id, jiffies_to_msecs(jiffies - start));
2257
2258         pgdat_init_report_one_done();
2259         return 0;
2260 }
2261
2262 /*
2263  * If this zone has deferred pages, try to grow it by initializing enough
2264  * deferred pages to satisfy the allocation specified by order, rounded up to
2265  * the nearest PAGES_PER_SECTION boundary.  So we're adding memory in increments
2266  * of SECTION_SIZE bytes by initializing struct pages in increments of
2267  * PAGES_PER_SECTION * sizeof(struct page) bytes.
2268  *
2269  * Return true when zone was grown, otherwise return false. We return true even
2270  * when we grow less than requested, to let the caller decide if there are
2271  * enough pages to satisfy the allocation.
2272  *
2273  * Note: We use noinline because this function is needed only during boot, and
2274  * it is called from a __ref function _deferred_grow_zone. This way we are
2275  * making sure that it is not inlined into permanent text section.
2276  */
2277 bool __init deferred_grow_zone(struct zone *zone, unsigned int order)
2278 {
2279         unsigned long nr_pages_needed = ALIGN(1 << order, PAGES_PER_SECTION);
2280         pg_data_t *pgdat = zone->zone_pgdat;
2281         unsigned long first_deferred_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
2282         unsigned long spfn, epfn, flags;
2283         unsigned long nr_pages = 0;
2284         u64 i;
2285
2286         /* Only the last zone may have deferred pages */
2287         if (zone_end_pfn(zone) != pgdat_end_pfn(pgdat))
2288                 return false;
2289
2290         pgdat_resize_lock(pgdat, &flags);
2291
2292         /*
2293          * If someone grew this zone while we were waiting for spinlock, return
2294          * true, as there might be enough pages already.
2295          */
2296         if (first_deferred_pfn != pgdat->first_deferred_pfn) {
2297                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2298                 return true;
2299         }
2300
2301         /* If the zone is empty somebody else may have cleared out the zone */
2302         if (!deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(&i, zone, &spfn, &epfn,
2303                                                  first_deferred_pfn)) {
2304                 pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
2305                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2306                 /* Retry only once. */
2307                 return first_deferred_pfn != ULONG_MAX;
2308         }
2309
2310         /*
2311          * Initialize and free pages in MAX_ORDER sized increments so
2312          * that we can avoid introducing any issues with the buddy
2313          * allocator.
2314          */
2315         while (spfn < epfn) {
2316                 /* update our first deferred PFN for this section */
2317                 first_deferred_pfn = spfn;
2318
2319                 nr_pages += deferred_init_maxorder(&i, zone, &spfn, &epfn);
2320                 touch_nmi_watchdog();
2321
2322                 /* We should only stop along section boundaries */
2323                 if ((first_deferred_pfn ^ spfn) < PAGES_PER_SECTION)
2324                         continue;
2325
2326                 /* If our quota has been met we can stop here */
2327                 if (nr_pages >= nr_pages_needed)
2328                         break;
2329         }
2330
2331         pgdat->first_deferred_pfn = spfn;
2332         pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2333
2334         return nr_pages > 0;
2335 }
2336
2337 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
2338
2339 #ifdef CONFIG_CMA
2340 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
2341 {
2342         unsigned i = pageblock_nr_pages;
2343         struct page *p = page;
2344
2345         do {
2346                 __ClearPageReserved(p);
2347                 set_page_count(p, 0);
2348         } while (++p, --i);
2349
2350         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
2351         set_page_refcounted(page);
2352         __free_pages(page, pageblock_order);
2353
2354         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
2355         page_zone(page)->cma_pages += pageblock_nr_pages;
2356 }
2357 #endif
2358
2359 void set_zone_contiguous(struct zone *zone)
2360 {
2361         unsigned long block_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
2362         unsigned long block_end_pfn;
2363
2364         block_end_pfn = pageblock_end_pfn(block_start_pfn);
2365         for (; block_start_pfn < zone_end_pfn(zone);
2366                         block_start_pfn = block_end_pfn,
2367                          block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
2368
2369                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, zone_end_pfn(zone));
2370
2371                 if (!__pageblock_pfn_to_page(block_start_pfn,
2372                                              block_end_pfn, zone))
2373                         return;
2374                 cond_resched();
2375         }
2376
2377         /* We confirm that there is no hole */
2378         zone->contiguous = true;
2379 }
2380
2381 void __init page_alloc_init_late(void)
2382 {
2383         struct zone *zone;
2384         int nid;
2385
2386 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
2387
2388         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
2389         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
2390         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
2391                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
2392         }
2393
2394         /* Block until all are initialised */
2395         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
2396
2397         /*
2398          * We initialized the rest of the deferred pages.  Permanently disable
2399          * on-demand struct page initialization.
2400          */
2401         static_branch_disable(&deferred_pages);
2402
2403         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
2404         files_maxfiles_init();
2405 #endif
2406
2407         buffer_init();
2408
2409         /* Discard memblock private memory */
2410         memblock_discard();
2411
2412         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
2413                 shuffle_free_memory(NODE_DATA(nid));
2414
2415         for_each_populated_zone(zone)
2416                 set_zone_contiguous(zone);
2417
2418         /* Initialize page ext after all struct pages are initialized. */
2419         if (deferred_struct_pages)
2420                 page_ext_init();
2421
2422         page_alloc_sysctl_init();
2423 }
2424
2425 #ifndef __HAVE_ARCH_RESERVED_KERNEL_PAGES
2426 /*
2427  * Returns the number of pages that arch has reserved but
2428  * is not known to alloc_large_system_hash().
2429  */
2430 static unsigned long __init arch_reserved_kernel_pages(void)
2431 {
2432         return 0;
2433 }
2434 #endif
2435
2436 /*
2437  * Adaptive scale is meant to reduce sizes of hash tables on large memory
2438  * machines. As memory size is increased the scale is also increased but at
2439  * slower pace.  Starting from ADAPT_SCALE_BASE (64G), every time memory
2440  * quadruples the scale is increased by one, which means the size of hash table
2441  * only doubles, instead of quadrupling as well.
2442  * Because 32-bit systems cannot have large physical memory, where this scaling
2443  * makes sense, it is disabled on such platforms.
2444  */
2445 #if __BITS_PER_LONG > 32
2446 #define ADAPT_SCALE_BASE        (64ul << 30)
2447 #define ADAPT_SCALE_SHIFT       2
2448 #define ADAPT_SCALE_NPAGES      (ADAPT_SCALE_BASE >> PAGE_SHIFT)
2449 #endif
2450
2451 /*
2452  * allocate a large system hash table from bootmem
2453  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
2454  *   quantity of entries
2455  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
2456  */
2457 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
2458                                      unsigned long bucketsize,
2459                                      unsigned long numentries,
2460                                      int scale,
2461                                      int flags,
2462                                      unsigned int *_hash_shift,
2463                                      unsigned int *_hash_mask,
2464                                      unsigned long low_limit,
2465                                      unsigned long high_limit)
2466 {
2467         unsigned long long max = high_limit;
2468         unsigned long log2qty, size;
2469         void *table;
2470         gfp_t gfp_flags;
2471         bool virt;
2472         bool huge;
2473
2474         /* allow the kernel cmdline to have a say */
2475         if (!numentries) {
2476                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
2477                 numentries = nr_kernel_pages;
2478                 numentries -= arch_reserved_kernel_pages();
2479
2480                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
2481                 if (PAGE_SIZE < SZ_1M)
2482                         numentries = round_up(numentries, SZ_1M / PAGE_SIZE);
2483
2484 #if __BITS_PER_LONG > 32
2485                 if (!high_limit) {
2486                         unsigned long adapt;
2487
2488                         for (adapt = ADAPT_SCALE_NPAGES; adapt < numentries;
2489                              adapt <<= ADAPT_SCALE_SHIFT)
2490                                 scale++;
2491                 }
2492 #endif
2493
2494                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
2495                 if (scale > PAGE_SHIFT)
2496                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
2497                 else
2498                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
2499
2500                 if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
2501                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
2502         }
2503         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
2504
2505         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
2506         if (max == 0) {
2507                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
2508                 do_div(max, bucketsize);
2509         }
2510         max = min(max, 0x80000000ULL);
2511
2512         if (numentries < low_limit)
2513                 numentries = low_limit;
2514         if (numentries > max)
2515                 numentries = max;
2516
2517         log2qty = ilog2(numentries);
2518
2519         gfp_flags = (flags & HASH_ZERO) ? GFP_ATOMIC | __GFP_ZERO : GFP_ATOMIC;
2520         do {
2521                 virt = false;
2522                 size = bucketsize << log2qty;
2523                 if (flags & HASH_EARLY) {
2524                         if (flags & HASH_ZERO)
2525                                 table = memblock_alloc(size, SMP_CACHE_BYTES);
2526                         else
2527                                 table = memblock_alloc_raw(size,
2528                                                            SMP_CACHE_BYTES);
2529                 } else if (get_order(size) > MAX_ORDER || hashdist) {
2530                         table = vmalloc_huge(size, gfp_flags);
2531                         virt = true;
2532                         if (table)
2533                                 huge = is_vm_area_hugepages(table);
2534                 } else {
2535                         /*
2536                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
2537                          * some pages at the end of hash table which
2538                          * alloc_pages_exact() automatically does
2539                          */
2540                         table = alloc_pages_exact(size, gfp_flags);
2541                         kmemleak_alloc(table, size, 1, gfp_flags);
2542                 }
2543         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
2544
2545         if (!table)
2546                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
2547
2548         pr_info("%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes, %s)\n",
2549                 tablename, 1UL << log2qty, ilog2(size) - PAGE_SHIFT, size,
2550                 virt ? (huge ? "vmalloc hugepage" : "vmalloc") : "linear");
2551
2552         if (_hash_shift)
2553                 *_hash_shift = log2qty;
2554         if (_hash_mask)
2555                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
2556
2557         return table;
2558 }
2559
2560 /**
2561  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
2562  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
2563  *
2564  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
2565  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
2566  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
2567  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
2568  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
2569  * smaller per-cpu batchsize.
2570  */
2571 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
2572 {
2573         dma_reserve = new_dma_reserve;
2574 }
2575
2576 void __init memblock_free_pages(struct page *page, unsigned long pfn,
2577                                                         unsigned int order)
2578 {
2579
2580         if (IS_ENABLED(CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT)) {
2581                 int nid = early_pfn_to_nid(pfn);
2582
2583                 if (!early_page_initialised(pfn, nid))
2584                         return;
2585         }
2586
2587         if (!kmsan_memblock_free_pages(page, order)) {
2588                 /* KMSAN will take care of these pages. */
2589                 return;
2590         }
2591         __free_pages_core(page, order);
2592 }
2593
2594 DEFINE_STATIC_KEY_MAYBE(CONFIG_INIT_ON_ALLOC_DEFAULT_ON, init_on_alloc);
2595 EXPORT_SYMBOL(init_on_alloc);
2596
2597 DEFINE_STATIC_KEY_MAYBE(CONFIG_INIT_ON_FREE_DEFAULT_ON, init_on_free);
2598 EXPORT_SYMBOL(init_on_free);
2599
2600 static bool _init_on_alloc_enabled_early __read_mostly
2601                                 = IS_ENABLED(CONFIG_INIT_ON_ALLOC_DEFAULT_ON);
2602 static int __init early_init_on_alloc(char *buf)
2603 {
2604
2605         return kstrtobool(buf, &_init_on_alloc_enabled_early);
2606 }
2607 early_param("init_on_alloc", early_init_on_alloc);
2608
2609 static bool _init_on_free_enabled_early __read_mostly
2610                                 = IS_ENABLED(CONFIG_INIT_ON_FREE_DEFAULT_ON);
2611 static int __init early_init_on_free(char *buf)
2612 {
2613         return kstrtobool(buf, &_init_on_free_enabled_early);
2614 }
2615 early_param("init_on_free", early_init_on_free);
2616
2617 DEFINE_STATIC_KEY_MAYBE(CONFIG_DEBUG_VM, check_pages_enabled);
2618
2619 /*
2620  * Enable static keys related to various memory debugging and hardening options.
2621  * Some override others, and depend on early params that are evaluated in the
2622  * order of appearance. So we need to first gather the full picture of what was
2623  * enabled, and then make decisions.
2624  */
2625 static void __init mem_debugging_and_hardening_init(void)
2626 {
2627         bool page_poisoning_requested = false;
2628         bool want_check_pages = false;
2629
2630 #ifdef CONFIG_PAGE_POISONING
2631         /*
2632          * Page poisoning is debug page alloc for some arches. If
2633          * either of those options are enabled, enable poisoning.
2634          */
2635         if (page_poisoning_enabled() ||
2636              (!IS_ENABLED(CONFIG_ARCH_SUPPORTS_DEBUG_PAGEALLOC) &&
2637               debug_pagealloc_enabled())) {
2638                 static_branch_enable(&_page_poisoning_enabled);
2639                 page_poisoning_requested = true;
2640                 want_check_pages = true;
2641         }
2642 #endif
2643
2644         if ((_init_on_alloc_enabled_early || _init_on_free_enabled_early) &&
2645             page_poisoning_requested) {
2646                 pr_info("mem auto-init: CONFIG_PAGE_POISONING is on, "
2647                         "will take precedence over init_on_alloc and init_on_free\n");
2648                 _init_on_alloc_enabled_early = false;
2649                 _init_on_free_enabled_early = false;
2650         }
2651
2652         if (_init_on_alloc_enabled_early) {
2653                 want_check_pages = true;
2654                 static_branch_enable(&init_on_alloc);
2655         } else {
2656                 static_branch_disable(&init_on_alloc);
2657         }
2658
2659         if (_init_on_free_enabled_early) {
2660                 want_check_pages = true;
2661                 static_branch_enable(&init_on_free);
2662         } else {
2663                 static_branch_disable(&init_on_free);
2664         }
2665
2666         if (IS_ENABLED(CONFIG_KMSAN) &&
2667             (_init_on_alloc_enabled_early || _init_on_free_enabled_early))
2668                 pr_info("mem auto-init: please make sure init_on_alloc and init_on_free are disabled when running KMSAN\n");
2669
2670 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
2671         if (debug_pagealloc_enabled()) {
2672                 want_check_pages = true;
2673                 static_branch_enable(&_debug_pagealloc_enabled);
2674
2675                 if (debug_guardpage_minorder())
2676                         static_branch_enable(&_debug_guardpage_enabled);
2677         }
2678 #endif
2679
2680         /*
2681          * Any page debugging or hardening option also enables sanity checking
2682          * of struct pages being allocated or freed. With CONFIG_DEBUG_VM it's
2683          * enabled already.
2684          */
2685         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM) && want_check_pages)
2686                 static_branch_enable(&check_pages_enabled);
2687 }
2688
2689 /* Report memory auto-initialization states for this boot. */
2690 static void __init report_meminit(void)
2691 {
2692         const char *stack;
2693
2694         if (IS_ENABLED(CONFIG_INIT_STACK_ALL_PATTERN))
2695                 stack = "all(pattern)";
2696         else if (IS_ENABLED(CONFIG_INIT_STACK_ALL_ZERO))
2697                 stack = "all(zero)";
2698         else if (IS_ENABLED(CONFIG_GCC_PLUGIN_STRUCTLEAK_BYREF_ALL))
2699                 stack = "byref_all(zero)";
2700         else if (IS_ENABLED(CONFIG_GCC_PLUGIN_STRUCTLEAK_BYREF))
2701                 stack = "byref(zero)";
2702         else if (IS_ENABLED(CONFIG_GCC_PLUGIN_STRUCTLEAK_USER))
2703                 stack = "__user(zero)";
2704         else
2705                 stack = "off";
2706
2707         pr_info("mem auto-init: stack:%s, heap alloc:%s, heap free:%s\n",
2708                 stack, want_init_on_alloc(GFP_KERNEL) ? "on" : "off",
2709                 want_init_on_free() ? "on" : "off");
2710         if (want_init_on_free())
2711                 pr_info("mem auto-init: clearing system memory may take some time...\n");
2712 }
2713
2714 static void __init mem_init_print_info(void)
2715 {
2716         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
2717         unsigned long init_code_size, init_data_size;
2718
2719         physpages = get_num_physpages();
2720         codesize = _etext - _stext;
2721         datasize = _edata - _sdata;
2722         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
2723         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
2724         init_data_size = __init_end - __init_begin;
2725         init_code_size = _einittext - _sinittext;
2726
2727         /*
2728          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
2729          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
2730          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
2731          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
2732          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
2733          */
2734 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
2735         do { \
2736                 if (&start[0] <= &pos[0] && &pos[0] < &end[0] && size > adj) \
2737                         size -= adj; \
2738         } while (0)
2739
2740         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
2741                      _sinittext, init_code_size);
2742         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
2743         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
2744         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
2745         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
2746
2747 #undef  adj_init_size
2748
2749         pr_info("Memory: %luK/%luK available (%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, %luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
2750 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
2751                 ", %luK highmem"
2752 #endif
2753                 ")\n",
2754                 K(nr_free_pages()), K(physpages),
2755                 codesize / SZ_1K, datasize / SZ_1K, rosize / SZ_1K,
2756                 (init_data_size + init_code_size) / SZ_1K, bss_size / SZ_1K,
2757                 K(physpages - totalram_pages() - totalcma_pages),
2758                 K(totalcma_pages)
2759 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
2760                 , K(totalhigh_pages())
2761 #endif
2762                 );
2763 }
2764
2765 /*
2766  * Set up kernel memory allocators
2767  */
2768 void __init mm_core_init(void)
2769 {
2770         /* Initializations relying on SMP setup */
2771         build_all_zonelists(NULL);
2772         page_alloc_init_cpuhp();
2773
2774         /*
2775          * page_ext requires contiguous pages,
2776          * bigger than MAX_ORDER unless SPARSEMEM.
2777          */
2778         page_ext_init_flatmem();
2779         mem_debugging_and_hardening_init();
2780         kfence_alloc_pool_and_metadata();
2781         report_meminit();
2782         kmsan_init_shadow();
2783         stack_depot_early_init();
2784         mem_init();
2785         mem_init_print_info();
2786         kmem_cache_init();
2787         /*
2788          * page_owner must be initialized after buddy is ready, and also after
2789          * slab is ready so that stack_depot_init() works properly
2790          */
2791         page_ext_init_flatmem_late();
2792         kmemleak_init();
2793         ptlock_cache_init();
2794         pgtable_cache_init();
2795         debug_objects_mem_init();
2796         vmalloc_init();
2797         /* If no deferred init page_ext now, as vmap is fully initialized */
2798         if (!deferred_struct_pages)
2799                 page_ext_init();
2800         /* Should be run before the first non-init thread is created */
2801         init_espfix_bsp();
2802         /* Should be run after espfix64 is set up. */
2803         pti_init();
2804         kmsan_init_runtime();
2805         mm_cache_init();
2806 }