Merge tag 'phy-for-6.5_v2' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/phy/linux-phy
[platform/kernel/linux-starfive.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 "internal.h"
30 #include "slab.h"
31 #include "shuffle.h"
32
33 #include <asm/setup.h>
34
35 #ifdef CONFIG_DEBUG_MEMORY_INIT
36 int __meminitdata mminit_loglevel;
37
38 /* The zonelists are simply reported, validation is manual. */
39 void __init mminit_verify_zonelist(void)
40 {
41         int nid;
42
43         if (mminit_loglevel < MMINIT_VERIFY)
44                 return;
45
46         for_each_online_node(nid) {
47                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
48                 struct zone *zone;
49                 struct zoneref *z;
50                 struct zonelist *zonelist;
51                 int i, listid, zoneid;
52
53                 BUILD_BUG_ON(MAX_ZONELISTS > 2);
54                 for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS * MAX_NR_ZONES; i++) {
55
56                         /* Identify the zone and nodelist */
57                         zoneid = i % MAX_NR_ZONES;
58                         listid = i / MAX_NR_ZONES;
59                         zonelist = &pgdat->node_zonelists[listid];
60                         zone = &pgdat->node_zones[zoneid];
61                         if (!populated_zone(zone))
62                                 continue;
63
64                         /* Print information about the zonelist */
65                         printk(KERN_DEBUG "mminit::zonelist %s %d:%s = ",
66                                 listid > 0 ? "thisnode" : "general", nid,
67                                 zone->name);
68
69                         /* Iterate the zonelist */
70                         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, zoneid)
71                                 pr_cont("%d:%s ", zone_to_nid(zone), zone->name);
72                         pr_cont("\n");
73                 }
74         }
75 }
76
77 void __init mminit_verify_pageflags_layout(void)
78 {
79         int shift, width;
80         unsigned long or_mask, add_mask;
81
82         shift = 8 * sizeof(unsigned long);
83         width = shift - SECTIONS_WIDTH - NODES_WIDTH - ZONES_WIDTH
84                 - LAST_CPUPID_SHIFT - KASAN_TAG_WIDTH - LRU_GEN_WIDTH - LRU_REFS_WIDTH;
85         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "pageflags_layout_widths",
86                 "Section %d Node %d Zone %d Lastcpupid %d Kasantag %d Gen %d Tier %d Flags %d\n",
87                 SECTIONS_WIDTH,
88                 NODES_WIDTH,
89                 ZONES_WIDTH,
90                 LAST_CPUPID_WIDTH,
91                 KASAN_TAG_WIDTH,
92                 LRU_GEN_WIDTH,
93                 LRU_REFS_WIDTH,
94                 NR_PAGEFLAGS);
95         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "pageflags_layout_shifts",
96                 "Section %d Node %d Zone %d Lastcpupid %d Kasantag %d\n",
97                 SECTIONS_SHIFT,
98                 NODES_SHIFT,
99                 ZONES_SHIFT,
100                 LAST_CPUPID_SHIFT,
101                 KASAN_TAG_WIDTH);
102         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "pageflags_layout_pgshifts",
103                 "Section %lu Node %lu Zone %lu Lastcpupid %lu Kasantag %lu\n",
104                 (unsigned long)SECTIONS_PGSHIFT,
105                 (unsigned long)NODES_PGSHIFT,
106                 (unsigned long)ZONES_PGSHIFT,
107                 (unsigned long)LAST_CPUPID_PGSHIFT,
108                 (unsigned long)KASAN_TAG_PGSHIFT);
109         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "pageflags_layout_nodezoneid",
110                 "Node/Zone ID: %lu -> %lu\n",
111                 (unsigned long)(ZONEID_PGOFF + ZONEID_SHIFT),
112                 (unsigned long)ZONEID_PGOFF);
113         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "pageflags_layout_usage",
114                 "location: %d -> %d layout %d -> %d unused %d -> %d page-flags\n",
115                 shift, width, width, NR_PAGEFLAGS, NR_PAGEFLAGS, 0);
116 #ifdef NODE_NOT_IN_PAGE_FLAGS
117         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "pageflags_layout_nodeflags",
118                 "Node not in page flags");
119 #endif
120 #ifdef LAST_CPUPID_NOT_IN_PAGE_FLAGS
121         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "pageflags_layout_nodeflags",
122                 "Last cpupid not in page flags");
123 #endif
124
125         if (SECTIONS_WIDTH) {
126                 shift -= SECTIONS_WIDTH;
127                 BUG_ON(shift != SECTIONS_PGSHIFT);
128         }
129         if (NODES_WIDTH) {
130                 shift -= NODES_WIDTH;
131                 BUG_ON(shift != NODES_PGSHIFT);
132         }
133         if (ZONES_WIDTH) {
134                 shift -= ZONES_WIDTH;
135                 BUG_ON(shift != ZONES_PGSHIFT);
136         }
137
138         /* Check for bitmask overlaps */
139         or_mask = (ZONES_MASK << ZONES_PGSHIFT) |
140                         (NODES_MASK << NODES_PGSHIFT) |
141                         (SECTIONS_MASK << SECTIONS_PGSHIFT);
142         add_mask = (ZONES_MASK << ZONES_PGSHIFT) +
143                         (NODES_MASK << NODES_PGSHIFT) +
144                         (SECTIONS_MASK << SECTIONS_PGSHIFT);
145         BUG_ON(or_mask != add_mask);
146 }
147
148 static __init int set_mminit_loglevel(char *str)
149 {
150         get_option(&str, &mminit_loglevel);
151         return 0;
152 }
153 early_param("mminit_loglevel", set_mminit_loglevel);
154 #endif /* CONFIG_DEBUG_MEMORY_INIT */
155
156 struct kobject *mm_kobj;
157 EXPORT_SYMBOL_GPL(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                 for_each_mem_region(r) {
381                         if (memblock_is_mirror(r))
382                                 continue;
383
384                         nid = memblock_get_region_node(r);
385
386                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
387
388                         if (usable_startpfn < PHYS_PFN(SZ_4G)) {
389                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
390                                 continue;
391                         }
392
393                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
394                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
395                                 usable_startpfn;
396                 }
397
398                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
399                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.\n");
400
401                 goto out2;
402         }
403
404         /*
405          * If kernelcore=nn% or movablecore=nn% was specified, calculate the
406          * amount of necessary memory.
407          */
408         if (required_kernelcore_percent)
409                 required_kernelcore = (totalpages * 100 * required_kernelcore_percent) /
410                                        10000UL;
411         if (required_movablecore_percent)
412                 required_movablecore = (totalpages * 100 * required_movablecore_percent) /
413                                         10000UL;
414
415         /*
416          * If movablecore= was specified, calculate what size of
417          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
418          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
419          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
420          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
421          * what movablecore would have allowed.
422          */
423         if (required_movablecore) {
424                 unsigned long corepages;
425
426                 /*
427                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
428                  * was requested by the user
429                  */
430                 required_movablecore =
431                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
432                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
433                 corepages = totalpages - required_movablecore;
434
435                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
436         }
437
438         /*
439          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
440          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
441          */
442         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
443                 goto out;
444
445         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
446         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
447
448 restart:
449         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
450         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
451         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
452                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
453
454                 /*
455                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
456                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
457                  * amount of memory for the kernel
458                  */
459                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
460                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
461
462                 /*
463                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
464                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
465                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
466                  */
467                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
468
469                 /* Go through each range of PFNs within this node */
470                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
471                         unsigned long size_pages;
472
473                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
474                         if (start_pfn >= end_pfn)
475                                 continue;
476
477                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
478                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
479                                 unsigned long kernel_pages;
480                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
481                                                                 - start_pfn;
482
483                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
484                                                         kernelcore_remaining);
485                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
486                                                         required_kernelcore);
487
488                                 /* Continue if range is now fully accounted */
489                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
490
491                                         /*
492                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
493                                          * that if we have to rebalance
494                                          * kernelcore across nodes, we will
495                                          * not double account here
496                                          */
497                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
498                                         continue;
499                                 }
500                                 start_pfn = usable_startpfn;
501                         }
502
503                         /*
504                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
505                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
506                          * number of pages used as kernelcore
507                          */
508                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
509                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
510                                 size_pages = kernelcore_remaining;
511                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
512
513                         /*
514                          * Some kernelcore has been met, update counts and
515                          * break if the kernelcore for this node has been
516                          * satisfied
517                          */
518                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
519                                                                 size_pages);
520                         kernelcore_remaining -= size_pages;
521                         if (!kernelcore_remaining)
522                                 break;
523                 }
524         }
525
526         /*
527          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
528          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
529          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
530          * satisfied
531          */
532         usable_nodes--;
533         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
534                 goto restart;
535
536 out2:
537         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
538         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++) {
539                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
540
541                 zone_movable_pfn[nid] =
542                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
543
544                 get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
545                 if (zone_movable_pfn[nid] >= end_pfn)
546                         zone_movable_pfn[nid] = 0;
547         }
548
549 out:
550         /* restore the node_state */
551         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
552 }
553
554 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
555                                 unsigned long zone, int nid)
556 {
557         mm_zero_struct_page(page);
558         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
559         init_page_count(page);
560         page_mapcount_reset(page);
561         page_cpupid_reset_last(page);
562         page_kasan_tag_reset(page);
563
564         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
565 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
566         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
567         if (!is_highmem_idx(zone))
568                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
569 #endif
570 }
571
572 #ifdef CONFIG_NUMA
573 /*
574  * During memory init memblocks map pfns to nids. The search is expensive and
575  * this caches recent lookups. The implementation of __early_pfn_to_nid
576  * treats start/end as pfns.
577  */
578 struct mminit_pfnnid_cache {
579         unsigned long last_start;
580         unsigned long last_end;
581         int last_nid;
582 };
583
584 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
585
586 /*
587  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
588  */
589 static int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
590                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
591 {
592         unsigned long start_pfn, end_pfn;
593         int nid;
594
595         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
596                 return state->last_nid;
597
598         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
599         if (nid != NUMA_NO_NODE) {
600                 state->last_start = start_pfn;
601                 state->last_end = end_pfn;
602                 state->last_nid = nid;
603         }
604
605         return nid;
606 }
607
608 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
609 {
610         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
611         int nid;
612
613         spin_lock(&early_pfn_lock);
614         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
615         if (nid < 0)
616                 nid = first_online_node;
617         spin_unlock(&early_pfn_lock);
618
619         return nid;
620 }
621
622 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
623
624 static int __init set_hashdist(char *str)
625 {
626         if (!str)
627                 return 0;
628         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
629         return 1;
630 }
631 __setup("hashdist=", set_hashdist);
632
633 static inline void fixup_hashdist(void)
634 {
635         if (num_node_state(N_MEMORY) == 1)
636                 hashdist = 0;
637 }
638 #else
639 static inline void fixup_hashdist(void) {}
640 #endif /* CONFIG_NUMA */
641
642 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
643 static inline void pgdat_set_deferred_range(pg_data_t *pgdat)
644 {
645         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
646 }
647
648 /* Returns true if the struct page for the pfn is initialised */
649 static inline bool __meminit early_page_initialised(unsigned long pfn, int nid)
650 {
651         if (node_online(nid) && pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
652                 return false;
653
654         return true;
655 }
656
657 /*
658  * Returns true when the remaining initialisation should be deferred until
659  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
660  */
661 static bool __meminit
662 defer_init(int nid, unsigned long pfn, unsigned long end_pfn)
663 {
664         static unsigned long prev_end_pfn, nr_initialised;
665
666         if (early_page_ext_enabled())
667                 return false;
668         /*
669          * prev_end_pfn static that contains the end of previous zone
670          * No need to protect because called very early in boot before smp_init.
671          */
672         if (prev_end_pfn != end_pfn) {
673                 prev_end_pfn = end_pfn;
674                 nr_initialised = 0;
675         }
676
677         /* Always populate low zones for address-constrained allocations */
678         if (end_pfn < pgdat_end_pfn(NODE_DATA(nid)))
679                 return false;
680
681         if (NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn != ULONG_MAX)
682                 return true;
683         /*
684          * We start only with one section of pages, more pages are added as
685          * needed until the rest of deferred pages are initialized.
686          */
687         nr_initialised++;
688         if ((nr_initialised > PAGES_PER_SECTION) &&
689             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
690                 NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn = pfn;
691                 return true;
692         }
693         return false;
694 }
695
696 static void __meminit init_reserved_page(unsigned long pfn, int nid)
697 {
698         pg_data_t *pgdat;
699         int zid;
700
701         if (early_page_initialised(pfn, nid))
702                 return;
703
704         pgdat = NODE_DATA(nid);
705
706         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
707                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
708
709                 if (zone_spans_pfn(zone, pfn))
710                         break;
711         }
712         __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zid, nid);
713 }
714 #else
715 static inline void pgdat_set_deferred_range(pg_data_t *pgdat) {}
716
717 static inline bool early_page_initialised(unsigned long pfn, int nid)
718 {
719         return true;
720 }
721
722 static inline bool defer_init(int nid, unsigned long pfn, unsigned long end_pfn)
723 {
724         return false;
725 }
726
727 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn, int nid)
728 {
729 }
730 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
731
732 /*
733  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
734  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
735  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
736  * sent to the buddy page allocator.
737  */
738 void __meminit reserve_bootmem_region(phys_addr_t start,
739                                       phys_addr_t end, int nid)
740 {
741         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
742         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
743
744         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
745                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
746                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
747
748                         init_reserved_page(start_pfn, nid);
749
750                         /* Avoid false-positive PageTail() */
751                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
752
753                         /*
754                          * no need for atomic set_bit because the struct
755                          * page is not visible yet so nobody should
756                          * access it yet.
757                          */
758                         __SetPageReserved(page);
759                 }
760         }
761 }
762
763 /* If zone is ZONE_MOVABLE but memory is mirrored, it is an overlapped init */
764 static bool __meminit
765 overlap_memmap_init(unsigned long zone, unsigned long *pfn)
766 {
767         static struct memblock_region *r;
768
769         if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
770                 if (!r || *pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
771                         for_each_mem_region(r) {
772                                 if (*pfn < memblock_region_memory_end_pfn(r))
773                                         break;
774                         }
775                 }
776                 if (*pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
777                     memblock_is_mirror(r)) {
778                         *pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
779                         return true;
780                 }
781         }
782         return false;
783 }
784
785 /*
786  * Only struct pages that correspond to ranges defined by memblock.memory
787  * are zeroed and initialized by going through __init_single_page() during
788  * memmap_init_zone_range().
789  *
790  * But, there could be struct pages that correspond to holes in
791  * memblock.memory. This can happen because of the following reasons:
792  * - physical memory bank size is not necessarily the exact multiple of the
793  *   arbitrary section size
794  * - early reserved memory may not be listed in memblock.memory
795  * - memory layouts defined with memmap= kernel parameter may not align
796  *   nicely with memmap sections
797  *
798  * Explicitly initialize those struct pages so that:
799  * - PG_Reserved is set
800  * - zone and node links point to zone and node that span the page if the
801  *   hole is in the middle of a zone
802  * - zone and node links point to adjacent zone/node if the hole falls on
803  *   the zone boundary; the pages in such holes will be prepended to the
804  *   zone/node above the hole except for the trailing pages in the last
805  *   section that will be appended to the zone/node below.
806  */
807 static void __init init_unavailable_range(unsigned long spfn,
808                                           unsigned long epfn,
809                                           int zone, int node)
810 {
811         unsigned long pfn;
812         u64 pgcnt = 0;
813
814         for (pfn = spfn; pfn < epfn; pfn++) {
815                 if (!pfn_valid(pageblock_start_pfn(pfn))) {
816                         pfn = pageblock_end_pfn(pfn) - 1;
817                         continue;
818                 }
819                 __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, node);
820                 __SetPageReserved(pfn_to_page(pfn));
821                 pgcnt++;
822         }
823
824         if (pgcnt)
825                 pr_info("On node %d, zone %s: %lld pages in unavailable ranges",
826                         node, zone_names[zone], pgcnt);
827 }
828
829 /*
830  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
831  * up by memblock_free_all() once the early boot process is
832  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
833  *
834  * All aligned pageblocks are initialized to the specified migratetype
835  * (usually MIGRATE_MOVABLE). Besides setting the migratetype, no related
836  * zone stats (e.g., nr_isolate_pageblock) are touched.
837  */
838 void __meminit memmap_init_range(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
839                 unsigned long start_pfn, unsigned long zone_end_pfn,
840                 enum meminit_context context,
841                 struct vmem_altmap *altmap, int migratetype)
842 {
843         unsigned long pfn, end_pfn = start_pfn + size;
844         struct page *page;
845
846         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
847                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
848
849 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
850         /*
851          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
852          * memory. We limit the total number of pages to initialize to just
853          * those that might contain the memory mapping. We will defer the
854          * ZONE_DEVICE page initialization until after we have released
855          * the hotplug lock.
856          */
857         if (zone == ZONE_DEVICE) {
858                 if (!altmap)
859                         return;
860
861                 if (start_pfn == altmap->base_pfn)
862                         start_pfn += altmap->reserve;
863                 end_pfn = altmap->base_pfn + vmem_altmap_offset(altmap);
864         }
865 #endif
866
867         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; ) {
868                 /*
869                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
870                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
871                  */
872                 if (context == MEMINIT_EARLY) {
873                         if (overlap_memmap_init(zone, &pfn))
874                                 continue;
875                         if (defer_init(nid, pfn, zone_end_pfn)) {
876                                 deferred_struct_pages = true;
877                                 break;
878                         }
879                 }
880
881                 page = pfn_to_page(pfn);
882                 __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
883                 if (context == MEMINIT_HOTPLUG)
884                         __SetPageReserved(page);
885
886                 /*
887                  * Usually, we want to mark the pageblock MIGRATE_MOVABLE,
888                  * such that unmovable allocations won't be scattered all
889                  * over the place during system boot.
890                  */
891                 if (pageblock_aligned(pfn)) {
892                         set_pageblock_migratetype(page, migratetype);
893                         cond_resched();
894                 }
895                 pfn++;
896         }
897 }
898
899 static void __init memmap_init_zone_range(struct zone *zone,
900                                           unsigned long start_pfn,
901                                           unsigned long end_pfn,
902                                           unsigned long *hole_pfn)
903 {
904         unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
905         unsigned long zone_end_pfn = zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
906         int nid = zone_to_nid(zone), zone_id = zone_idx(zone);
907
908         start_pfn = clamp(start_pfn, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
909         end_pfn = clamp(end_pfn, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
910
911         if (start_pfn >= end_pfn)
912                 return;
913
914         memmap_init_range(end_pfn - start_pfn, nid, zone_id, start_pfn,
915                           zone_end_pfn, MEMINIT_EARLY, NULL, MIGRATE_MOVABLE);
916
917         if (*hole_pfn < start_pfn)
918                 init_unavailable_range(*hole_pfn, start_pfn, zone_id, nid);
919
920         *hole_pfn = end_pfn;
921 }
922
923 static void __init memmap_init(void)
924 {
925         unsigned long start_pfn, end_pfn;
926         unsigned long hole_pfn = 0;
927         int i, j, zone_id = 0, nid;
928
929         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
930                 struct pglist_data *node = NODE_DATA(nid);
931
932                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
933                         struct zone *zone = node->node_zones + j;
934
935                         if (!populated_zone(zone))
936                                 continue;
937
938                         memmap_init_zone_range(zone, start_pfn, end_pfn,
939                                                &hole_pfn);
940                         zone_id = j;
941                 }
942         }
943
944 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
945         /*
946          * Initialize the memory map for hole in the range [memory_end,
947          * section_end].
948          * Append the pages in this hole to the highest zone in the last
949          * node.
950          * The call to init_unavailable_range() is outside the ifdef to
951          * silence the compiler warining about zone_id set but not used;
952          * for FLATMEM it is a nop anyway
953          */
954         end_pfn = round_up(end_pfn, PAGES_PER_SECTION);
955         if (hole_pfn < end_pfn)
956 #endif
957                 init_unavailable_range(hole_pfn, end_pfn, zone_id, nid);
958 }
959
960 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
961 static void __ref __init_zone_device_page(struct page *page, unsigned long pfn,
962                                           unsigned long zone_idx, int nid,
963                                           struct dev_pagemap *pgmap)
964 {
965
966         __init_single_page(page, pfn, zone_idx, nid);
967
968         /*
969          * Mark page reserved as it will need to wait for onlining
970          * phase for it to be fully associated with a zone.
971          *
972          * We can use the non-atomic __set_bit operation for setting
973          * the flag as we are still initializing the pages.
974          */
975         __SetPageReserved(page);
976
977         /*
978          * ZONE_DEVICE pages union ->lru with a ->pgmap back pointer
979          * and zone_device_data.  It is a bug if a ZONE_DEVICE page is
980          * ever freed or placed on a driver-private list.
981          */
982         page->pgmap = pgmap;
983         page->zone_device_data = NULL;
984
985         /*
986          * Mark the block movable so that blocks are reserved for
987          * movable at startup. This will force kernel allocations
988          * to reserve their blocks rather than leaking throughout
989          * the address space during boot when many long-lived
990          * kernel allocations are made.
991          *
992          * Please note that MEMINIT_HOTPLUG path doesn't clear memmap
993          * because this is done early in section_activate()
994          */
995         if (pageblock_aligned(pfn)) {
996                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
997                 cond_resched();
998         }
999
1000         /*
1001          * ZONE_DEVICE pages are released directly to the driver page allocator
1002          * which will set the page count to 1 when allocating the page.
1003          */
1004         if (pgmap->type == MEMORY_DEVICE_PRIVATE ||
1005             pgmap->type == MEMORY_DEVICE_COHERENT)
1006                 set_page_count(page, 0);
1007 }
1008
1009 /*
1010  * With compound page geometry and when struct pages are stored in ram most
1011  * tail pages are reused. Consequently, the amount of unique struct pages to
1012  * initialize is a lot smaller that the total amount of struct pages being
1013  * mapped. This is a paired / mild layering violation with explicit knowledge
1014  * of how the sparse_vmemmap internals handle compound pages in the lack
1015  * of an altmap. See vmemmap_populate_compound_pages().
1016  */
1017 static inline unsigned long compound_nr_pages(struct vmem_altmap *altmap,
1018                                               struct dev_pagemap *pgmap)
1019 {
1020         if (!vmemmap_can_optimize(altmap, pgmap))
1021                 return pgmap_vmemmap_nr(pgmap);
1022
1023         return 2 * (PAGE_SIZE / sizeof(struct page));
1024 }
1025
1026 static void __ref memmap_init_compound(struct page *head,
1027                                        unsigned long head_pfn,
1028                                        unsigned long zone_idx, int nid,
1029                                        struct dev_pagemap *pgmap,
1030                                        unsigned long nr_pages)
1031 {
1032         unsigned long pfn, end_pfn = head_pfn + nr_pages;
1033         unsigned int order = pgmap->vmemmap_shift;
1034
1035         __SetPageHead(head);
1036         for (pfn = head_pfn + 1; pfn < end_pfn; pfn++) {
1037                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1038
1039                 __init_zone_device_page(page, pfn, zone_idx, nid, pgmap);
1040                 prep_compound_tail(head, pfn - head_pfn);
1041                 set_page_count(page, 0);
1042
1043                 /*
1044                  * The first tail page stores important compound page info.
1045                  * Call prep_compound_head() after the first tail page has
1046                  * been initialized, to not have the data overwritten.
1047                  */
1048                 if (pfn == head_pfn + 1)
1049                         prep_compound_head(head, order);
1050         }
1051 }
1052
1053 void __ref memmap_init_zone_device(struct zone *zone,
1054                                    unsigned long start_pfn,
1055                                    unsigned long nr_pages,
1056                                    struct dev_pagemap *pgmap)
1057 {
1058         unsigned long pfn, end_pfn = start_pfn + nr_pages;
1059         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
1060         struct vmem_altmap *altmap = pgmap_altmap(pgmap);
1061         unsigned int pfns_per_compound = pgmap_vmemmap_nr(pgmap);
1062         unsigned long zone_idx = zone_idx(zone);
1063         unsigned long start = jiffies;
1064         int nid = pgdat->node_id;
1065
1066         if (WARN_ON_ONCE(!pgmap || zone_idx != ZONE_DEVICE))
1067                 return;
1068
1069         /*
1070          * The call to memmap_init should have already taken care
1071          * of the pages reserved for the memmap, so we can just jump to
1072          * the end of that region and start processing the device pages.
1073          */
1074         if (altmap) {
1075                 start_pfn = altmap->base_pfn + vmem_altmap_offset(altmap);
1076                 nr_pages = end_pfn - start_pfn;
1077         }
1078
1079         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pfns_per_compound) {
1080                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1081
1082                 __init_zone_device_page(page, pfn, zone_idx, nid, pgmap);
1083
1084                 if (pfns_per_compound == 1)
1085                         continue;
1086
1087                 memmap_init_compound(page, pfn, zone_idx, nid, pgmap,
1088                                      compound_nr_pages(altmap, pgmap));
1089         }
1090
1091         pr_debug("%s initialised %lu pages in %ums\n", __func__,
1092                 nr_pages, jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1093 }
1094 #endif
1095
1096 /*
1097  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
1098  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
1099  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
1100  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
1101  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
1102  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
1103  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
1104  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
1105  */
1106 static void __init adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
1107                                         unsigned long zone_type,
1108                                         unsigned long node_start_pfn,
1109                                         unsigned long node_end_pfn,
1110                                         unsigned long *zone_start_pfn,
1111                                         unsigned long *zone_end_pfn)
1112 {
1113         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
1114         if (zone_movable_pfn[nid]) {
1115                 /* Size ZONE_MOVABLE */
1116                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
1117                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
1118                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
1119                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
1120
1121                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
1122                 } else if (!mirrored_kernelcore &&
1123                         *zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
1124                         *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
1125                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
1126
1127                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
1128                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
1129                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
1130         }
1131 }
1132
1133 /*
1134  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
1135  * then all holes in the requested range will be accounted for.
1136  */
1137 unsigned long __init __absent_pages_in_range(int nid,
1138                                 unsigned long range_start_pfn,
1139                                 unsigned long range_end_pfn)
1140 {
1141         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
1142         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1143         int i;
1144
1145         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
1146                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
1147                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
1148                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
1149         }
1150         return nr_absent;
1151 }
1152
1153 /**
1154  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
1155  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
1156  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
1157  *
1158  * Return: the number of pages frames in memory holes within a range.
1159  */
1160 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
1161                                                         unsigned long end_pfn)
1162 {
1163         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
1164 }
1165
1166 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
1167 static unsigned long __init zone_absent_pages_in_node(int nid,
1168                                         unsigned long zone_type,
1169                                         unsigned long zone_start_pfn,
1170                                         unsigned long zone_end_pfn)
1171 {
1172         unsigned long nr_absent;
1173
1174         /* zone is empty, we don't have any absent pages */
1175         if (zone_start_pfn == zone_end_pfn)
1176                 return 0;
1177
1178         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
1179
1180         /*
1181          * ZONE_MOVABLE handling.
1182          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
1183          * and vice versa.
1184          */
1185         if (mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid]) {
1186                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
1187                 struct memblock_region *r;
1188
1189                 for_each_mem_region(r) {
1190                         start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
1191                                           zone_start_pfn, zone_end_pfn);
1192                         end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
1193                                         zone_start_pfn, zone_end_pfn);
1194
1195                         if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
1196                             memblock_is_mirror(r))
1197                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
1198
1199                         if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
1200                             !memblock_is_mirror(r))
1201                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
1202                 }
1203         }
1204
1205         return nr_absent;
1206 }
1207
1208 /*
1209  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
1210  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
1211  */
1212 static unsigned long __init zone_spanned_pages_in_node(int nid,
1213                                         unsigned long zone_type,
1214                                         unsigned long node_start_pfn,
1215                                         unsigned long node_end_pfn,
1216                                         unsigned long *zone_start_pfn,
1217                                         unsigned long *zone_end_pfn)
1218 {
1219         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
1220         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
1221
1222         /* Get the start and end of the zone */
1223         *zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
1224         *zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
1225         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
1226                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
1227                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
1228
1229         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
1230         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
1231                 return 0;
1232
1233         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
1234         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
1235         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
1236
1237         /* Return the spanned pages */
1238         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
1239 }
1240
1241 static void __init reset_memoryless_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat)
1242 {
1243         struct zone *z;
1244
1245         for (z = pgdat->node_zones; z < pgdat->node_zones + MAX_NR_ZONES; z++) {
1246                 z->zone_start_pfn = 0;
1247                 z->spanned_pages = 0;
1248                 z->present_pages = 0;
1249 #if defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
1250                 z->present_early_pages = 0;
1251 #endif
1252         }
1253
1254         pgdat->node_spanned_pages = 0;
1255         pgdat->node_present_pages = 0;
1256         pr_debug("On node %d totalpages: 0\n", pgdat->node_id);
1257 }
1258
1259 static void __init calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
1260                                                 unsigned long node_start_pfn,
1261                                                 unsigned long node_end_pfn)
1262 {
1263         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
1264         enum zone_type i;
1265
1266         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
1267                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
1268                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
1269                 unsigned long spanned, absent;
1270                 unsigned long real_size;
1271
1272                 spanned = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
1273                                                      node_start_pfn,
1274                                                      node_end_pfn,
1275                                                      &zone_start_pfn,
1276                                                      &zone_end_pfn);
1277                 absent = zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
1278                                                    zone_start_pfn,
1279                                                    zone_end_pfn);
1280
1281                 real_size = spanned - absent;
1282
1283                 if (spanned)
1284                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
1285                 else
1286                         zone->zone_start_pfn = 0;
1287                 zone->spanned_pages = spanned;
1288                 zone->present_pages = real_size;
1289 #if defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
1290                 zone->present_early_pages = real_size;
1291 #endif
1292
1293                 totalpages += spanned;
1294                 realtotalpages += real_size;
1295         }
1296
1297         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
1298         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
1299         pr_debug("On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id, realtotalpages);
1300 }
1301
1302 static unsigned long __init calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
1303                                                 unsigned long present_pages)
1304 {
1305         unsigned long pages = spanned_pages;
1306
1307         /*
1308          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
1309          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
1310          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
1311          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
1312          * populated regions may not be naturally aligned on page boundary.
1313          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
1314          */
1315         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
1316             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
1317                 pages = present_pages;
1318
1319         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
1320 }
1321
1322 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1323 static void pgdat_init_split_queue(struct pglist_data *pgdat)
1324 {
1325         struct deferred_split *ds_queue = &pgdat->deferred_split_queue;
1326
1327         spin_lock_init(&ds_queue->split_queue_lock);
1328         INIT_LIST_HEAD(&ds_queue->split_queue);
1329         ds_queue->split_queue_len = 0;
1330 }
1331 #else
1332 static void pgdat_init_split_queue(struct pglist_data *pgdat) {}
1333 #endif
1334
1335 #ifdef CONFIG_COMPACTION
1336 static void pgdat_init_kcompactd(struct pglist_data *pgdat)
1337 {
1338         init_waitqueue_head(&pgdat->kcompactd_wait);
1339 }
1340 #else
1341 static void pgdat_init_kcompactd(struct pglist_data *pgdat) {}
1342 #endif
1343
1344 static void __meminit pgdat_init_internals(struct pglist_data *pgdat)
1345 {
1346         int i;
1347
1348         pgdat_resize_init(pgdat);
1349         pgdat_kswapd_lock_init(pgdat);
1350
1351         pgdat_init_split_queue(pgdat);
1352         pgdat_init_kcompactd(pgdat);
1353
1354         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
1355         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
1356
1357         for (i = 0; i < NR_VMSCAN_THROTTLE; i++)
1358                 init_waitqueue_head(&pgdat->reclaim_wait[i]);
1359
1360         pgdat_page_ext_init(pgdat);
1361         lruvec_init(&pgdat->__lruvec);
1362 }
1363
1364 static void __meminit zone_init_internals(struct zone *zone, enum zone_type idx, int nid,
1365                                                         unsigned long remaining_pages)
1366 {
1367         atomic_long_set(&zone->managed_pages, remaining_pages);
1368         zone_set_nid(zone, nid);
1369         zone->name = zone_names[idx];
1370         zone->zone_pgdat = NODE_DATA(nid);
1371         spin_lock_init(&zone->lock);
1372         zone_seqlock_init(zone);
1373         zone_pcp_init(zone);
1374 }
1375
1376 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
1377 {
1378         unsigned int order, t;
1379         for_each_migratetype_order(order, t) {
1380                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
1381                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
1382         }
1383
1384 #ifdef CONFIG_UNACCEPTED_MEMORY
1385         INIT_LIST_HEAD(&zone->unaccepted_pages);
1386 #endif
1387 }
1388
1389 void __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
1390                                         unsigned long zone_start_pfn,
1391                                         unsigned long size)
1392 {
1393         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
1394         int zone_idx = zone_idx(zone) + 1;
1395
1396         if (zone_idx > pgdat->nr_zones)
1397                 pgdat->nr_zones = zone_idx;
1398
1399         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
1400
1401         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
1402                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
1403                         pgdat->node_id,
1404                         (unsigned long)zone_idx(zone),
1405                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
1406
1407         zone_init_free_lists(zone);
1408         zone->initialized = 1;
1409 }
1410
1411 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
1412 /*
1413  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
1414  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
1415  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
1416  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
1417  * bytes.
1418  */
1419 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
1420 {
1421         unsigned long usemapsize;
1422
1423         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
1424         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
1425         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
1426         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
1427         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
1428
1429         return usemapsize / 8;
1430 }
1431
1432 static void __ref setup_usemap(struct zone *zone)
1433 {
1434         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone->zone_start_pfn,
1435                                                zone->spanned_pages);
1436         zone->pageblock_flags = NULL;
1437         if (usemapsize) {
1438                 zone->pageblock_flags =
1439                         memblock_alloc_node(usemapsize, SMP_CACHE_BYTES,
1440                                             zone_to_nid(zone));
1441                 if (!zone->pageblock_flags)
1442                         panic("Failed to allocate %ld bytes for zone %s pageblock flags on node %d\n",
1443                               usemapsize, zone->name, zone_to_nid(zone));
1444         }
1445 }
1446 #else
1447 static inline void setup_usemap(struct zone *zone) {}
1448 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
1449
1450 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
1451
1452 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
1453 void __init set_pageblock_order(void)
1454 {
1455         unsigned int order = MAX_ORDER;
1456
1457         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
1458         if (pageblock_order)
1459                 return;
1460
1461         /* Don't let pageblocks exceed the maximum allocation granularity. */
1462         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT && HUGETLB_PAGE_ORDER < order)
1463                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
1464
1465         /*
1466          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
1467          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
1468          * powerpc.
1469          */
1470         pageblock_order = order;
1471 }
1472 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
1473
1474 /*
1475  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
1476  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
1477  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
1478  * the kernel config
1479  */
1480 void __init set_pageblock_order(void)
1481 {
1482 }
1483
1484 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
1485
1486 /*
1487  * Set up the zone data structures
1488  * - init pgdat internals
1489  * - init all zones belonging to this node
1490  *
1491  * NOTE: this function is only called during memory hotplug
1492  */
1493 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1494 void __ref free_area_init_core_hotplug(struct pglist_data *pgdat)
1495 {
1496         int nid = pgdat->node_id;
1497         enum zone_type z;
1498         int cpu;
1499
1500         pgdat_init_internals(pgdat);
1501
1502         if (pgdat->per_cpu_nodestats == &boot_nodestats)
1503                 pgdat->per_cpu_nodestats = alloc_percpu(struct per_cpu_nodestat);
1504
1505         /*
1506          * Reset the nr_zones, order and highest_zoneidx before reuse.
1507          * Note that kswapd will init kswapd_highest_zoneidx properly
1508          * when it starts in the near future.
1509          */
1510         pgdat->nr_zones = 0;
1511         pgdat->kswapd_order = 0;
1512         pgdat->kswapd_highest_zoneidx = 0;
1513         pgdat->node_start_pfn = 0;
1514         pgdat->node_present_pages = 0;
1515
1516         for_each_online_cpu(cpu) {
1517                 struct per_cpu_nodestat *p;
1518
1519                 p = per_cpu_ptr(pgdat->per_cpu_nodestats, cpu);
1520                 memset(p, 0, sizeof(*p));
1521         }
1522
1523         /*
1524          * When memory is hot-added, all the memory is in offline state. So
1525          * clear all zones' present_pages and managed_pages because they will
1526          * be updated in online_pages() and offline_pages().
1527          */
1528         for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
1529                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + z;
1530
1531                 zone->present_pages = 0;
1532                 zone_init_internals(zone, z, nid, 0);
1533         }
1534 }
1535 #endif
1536
1537 /*
1538  * Set up the zone data structures:
1539  *   - mark all pages reserved
1540  *   - mark all memory queues empty
1541  *   - clear the memory bitmaps
1542  *
1543  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
1544  * NOTE: this function is only called during early init.
1545  */
1546 static void __init free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
1547 {
1548         enum zone_type j;
1549         int nid = pgdat->node_id;
1550
1551         pgdat_init_internals(pgdat);
1552         pgdat->per_cpu_nodestats = &boot_nodestats;
1553
1554         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
1555                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
1556                 unsigned long size, freesize, memmap_pages;
1557
1558                 size = zone->spanned_pages;
1559                 freesize = zone->present_pages;
1560
1561                 /*
1562                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
1563                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
1564                  * and per-cpu initialisations
1565                  */
1566                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, freesize);
1567                 if (!is_highmem_idx(j)) {
1568                         if (freesize >= memmap_pages) {
1569                                 freesize -= memmap_pages;
1570                                 if (memmap_pages)
1571                                         pr_debug("  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
1572                                                  zone_names[j], memmap_pages);
1573                         } else
1574                                 pr_warn("  %s zone: %lu memmap pages exceeds freesize %lu\n",
1575                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
1576                 }
1577
1578                 /* Account for reserved pages */
1579                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
1580                         freesize -= dma_reserve;
1581                         pr_debug("  %s zone: %lu pages reserved\n", zone_names[0], dma_reserve);
1582                 }
1583
1584                 if (!is_highmem_idx(j))
1585                         nr_kernel_pages += freesize;
1586                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
1587                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
1588                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
1589                 nr_all_pages += freesize;
1590
1591                 /*
1592                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
1593                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
1594                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
1595                  */
1596                 zone_init_internals(zone, j, nid, freesize);
1597
1598                 if (!size)
1599                         continue;
1600
1601                 setup_usemap(zone);
1602                 init_currently_empty_zone(zone, zone->zone_start_pfn, size);
1603         }
1604 }
1605
1606 void __init *memmap_alloc(phys_addr_t size, phys_addr_t align,
1607                           phys_addr_t min_addr, int nid, bool exact_nid)
1608 {
1609         void *ptr;
1610
1611         if (exact_nid)
1612                 ptr = memblock_alloc_exact_nid_raw(size, align, min_addr,
1613                                                    MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE,
1614                                                    nid);
1615         else
1616                 ptr = memblock_alloc_try_nid_raw(size, align, min_addr,
1617                                                  MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE,
1618                                                  nid);
1619
1620         if (ptr && size > 0)
1621                 page_init_poison(ptr, size);
1622
1623         return ptr;
1624 }
1625
1626 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1627 static void __init alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
1628 {
1629         unsigned long __maybe_unused start = 0;
1630         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
1631
1632         /* Skip empty nodes */
1633         if (!pgdat->node_spanned_pages)
1634                 return;
1635
1636         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
1637         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
1638         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
1639         if (!pgdat->node_mem_map) {
1640                 unsigned long size, end;
1641                 struct page *map;
1642
1643                 /*
1644                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
1645                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
1646                  * for the buddy allocator to function correctly.
1647                  */
1648                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
1649                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
1650                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
1651                 map = memmap_alloc(size, SMP_CACHE_BYTES, MEMBLOCK_LOW_LIMIT,
1652                                    pgdat->node_id, false);
1653                 if (!map)
1654                         panic("Failed to allocate %ld bytes for node %d memory map\n",
1655                               size, pgdat->node_id);
1656                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
1657         }
1658         pr_debug("%s: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
1659                                 __func__, pgdat->node_id, (unsigned long)pgdat,
1660                                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
1661 #ifndef CONFIG_NUMA
1662         /*
1663          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
1664          */
1665         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
1666                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
1667                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
1668                         mem_map -= offset;
1669         }
1670 #endif
1671 }
1672 #else
1673 static inline void alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat) { }
1674 #endif /* CONFIG_FLATMEM */
1675
1676 /**
1677  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
1678  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
1679  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
1680  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
1681  *
1682  * It returns the start and end page frame of a node based on information
1683  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
1684  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
1685  * PFNs will be 0.
1686  */
1687 void __init get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
1688                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
1689 {
1690         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
1691         int i;
1692
1693         *start_pfn = -1UL;
1694         *end_pfn = 0;
1695
1696         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
1697                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
1698                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
1699         }
1700
1701         if (*start_pfn == -1UL)
1702                 *start_pfn = 0;
1703 }
1704
1705 static void __init free_area_init_node(int nid)
1706 {
1707         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
1708         unsigned long start_pfn = 0;
1709         unsigned long end_pfn = 0;
1710
1711         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
1712         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->kswapd_highest_zoneidx);
1713
1714         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
1715
1716         pgdat->node_id = nid;
1717         pgdat->node_start_pfn = start_pfn;
1718         pgdat->per_cpu_nodestats = NULL;
1719
1720         if (start_pfn != end_pfn) {
1721                 pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
1722                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
1723                         end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
1724
1725                 calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn);
1726         } else {
1727                 pr_info("Initmem setup node %d as memoryless\n", nid);
1728
1729                 reset_memoryless_node_totalpages(pgdat);
1730         }
1731
1732         alloc_node_mem_map(pgdat);
1733         pgdat_set_deferred_range(pgdat);
1734
1735         free_area_init_core(pgdat);
1736         lru_gen_init_pgdat(pgdat);
1737 }
1738
1739 /* Any regular or high memory on that node ? */
1740 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat)
1741 {
1742         enum zone_type zone_type;
1743
1744         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
1745                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
1746                 if (populated_zone(zone)) {
1747                         if (IS_ENABLED(CONFIG_HIGHMEM))
1748                                 node_set_state(pgdat->node_id, N_HIGH_MEMORY);
1749                         if (zone_type <= ZONE_NORMAL)
1750                                 node_set_state(pgdat->node_id, N_NORMAL_MEMORY);
1751                         break;
1752                 }
1753         }
1754 }
1755
1756 #if MAX_NUMNODES > 1
1757 /*
1758  * Figure out the number of possible node ids.
1759  */
1760 void __init setup_nr_node_ids(void)
1761 {
1762         unsigned int highest;
1763
1764         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
1765         nr_node_ids = highest + 1;
1766 }
1767 #endif
1768
1769 /*
1770  * Some architectures, e.g. ARC may have ZONE_HIGHMEM below ZONE_NORMAL. For
1771  * such cases we allow max_zone_pfn sorted in the descending order
1772  */
1773 static bool arch_has_descending_max_zone_pfns(void)
1774 {
1775         return IS_ENABLED(CONFIG_ARC) && !IS_ENABLED(CONFIG_ARC_HAS_PAE40);
1776 }
1777
1778 /**
1779  * free_area_init - Initialise all pg_data_t and zone data
1780  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
1781  *
1782  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
1783  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
1784  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
1785  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
1786  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
1787  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
1788  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
1789  * at arch_max_dma_pfn.
1790  */
1791 void __init free_area_init(unsigned long *max_zone_pfn)
1792 {
1793         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1794         int i, nid, zone;
1795         bool descending;
1796
1797         /* Record where the zone boundaries are */
1798         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
1799                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
1800         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
1801                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
1802
1803         start_pfn = PHYS_PFN(memblock_start_of_DRAM());
1804         descending = arch_has_descending_max_zone_pfns();
1805
1806         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
1807                 if (descending)
1808                         zone = MAX_NR_ZONES - i - 1;
1809                 else
1810                         zone = i;
1811
1812                 if (zone == ZONE_MOVABLE)
1813                         continue;
1814
1815                 end_pfn = max(max_zone_pfn[zone], start_pfn);
1816                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone] = start_pfn;
1817                 arch_zone_highest_possible_pfn[zone] = end_pfn;
1818
1819                 start_pfn = end_pfn;
1820         }
1821
1822         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
1823         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
1824         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
1825
1826         /* Print out the zone ranges */
1827         pr_info("Zone ranges:\n");
1828         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
1829                 if (i == ZONE_MOVABLE)
1830                         continue;
1831                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
1832                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
1833                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
1834                         pr_cont("empty\n");
1835                 else
1836                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
1837                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
1838                                         << PAGE_SHIFT,
1839                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
1840                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
1841         }
1842
1843         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
1844         pr_info("Movable zone start for each node\n");
1845         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
1846                 if (zone_movable_pfn[i])
1847                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
1848                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
1849         }
1850
1851         /*
1852          * Print out the early node map, and initialize the
1853          * subsection-map relative to active online memory ranges to
1854          * enable future "sub-section" extensions of the memory map.
1855          */
1856         pr_info("Early memory node ranges\n");
1857         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
1858                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
1859                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
1860                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
1861                 subsection_map_init(start_pfn, end_pfn - start_pfn);
1862         }
1863
1864         /* Initialise every node */
1865         mminit_verify_pageflags_layout();
1866         setup_nr_node_ids();
1867         set_pageblock_order();
1868
1869         for_each_node(nid) {
1870                 pg_data_t *pgdat;
1871
1872                 if (!node_online(nid)) {
1873                         pr_info("Initializing node %d as memoryless\n", nid);
1874
1875                         /* Allocator not initialized yet */
1876                         pgdat = arch_alloc_nodedata(nid);
1877                         if (!pgdat)
1878                                 panic("Cannot allocate %zuB for node %d.\n",
1879                                        sizeof(*pgdat), nid);
1880                         arch_refresh_nodedata(nid, pgdat);
1881                         free_area_init_node(nid);
1882
1883                         /*
1884                          * We do not want to confuse userspace by sysfs
1885                          * files/directories for node without any memory
1886                          * attached to it, so this node is not marked as
1887                          * N_MEMORY and not marked online so that no sysfs
1888                          * hierarchy will be created via register_one_node for
1889                          * it. The pgdat will get fully initialized by
1890                          * hotadd_init_pgdat() when memory is hotplugged into
1891                          * this node.
1892                          */
1893                         continue;
1894                 }
1895
1896                 pgdat = NODE_DATA(nid);
1897                 free_area_init_node(nid);
1898
1899                 /* Any memory on that node */
1900                 if (pgdat->node_present_pages)
1901                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
1902                 check_for_memory(pgdat);
1903         }
1904
1905         memmap_init();
1906
1907         /* disable hash distribution for systems with a single node */
1908         fixup_hashdist();
1909 }
1910
1911 /**
1912  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
1913  *
1914  * This function should be called after node map is populated and sorted.
1915  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
1916  * all the nodes.
1917  *
1918  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
1919  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
1920  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
1921  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
1922  *
1923  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
1924  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
1925  * populated node map.
1926  *
1927  * Return: the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
1928  * requirement (single node).
1929  */
1930 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
1931 {
1932         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
1933         unsigned long start, end, mask;
1934         int last_nid = NUMA_NO_NODE;
1935         int i, nid;
1936
1937         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
1938                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
1939                         last_nid = nid;
1940                         last_end = end;
1941                         continue;
1942                 }
1943
1944                 /*
1945                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
1946                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
1947                  * too coarse to separate the current node from the last.
1948                  */
1949                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
1950                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
1951                         mask <<= 1;
1952
1953                 /* accumulate all internode masks */
1954                 accl_mask |= mask;
1955         }
1956
1957         /* convert mask to number of pages */
1958         return ~accl_mask + 1;
1959 }
1960
1961 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1962 static void __init deferred_free_range(unsigned long pfn,
1963                                        unsigned long nr_pages)
1964 {
1965         struct page *page;
1966         unsigned long i;
1967
1968         if (!nr_pages)
1969                 return;
1970
1971         page = pfn_to_page(pfn);
1972
1973         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1974         if (nr_pages == MAX_ORDER_NR_PAGES && IS_MAX_ORDER_ALIGNED(pfn)) {
1975                 for (i = 0; i < nr_pages; i += pageblock_nr_pages)
1976                         set_pageblock_migratetype(page + i, MIGRATE_MOVABLE);
1977                 __free_pages_core(page, MAX_ORDER);
1978                 return;
1979         }
1980
1981         /* Accept chunks smaller than MAX_ORDER upfront */
1982         accept_memory(PFN_PHYS(pfn), PFN_PHYS(pfn + nr_pages));
1983
1984         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++) {
1985                 if (pageblock_aligned(pfn))
1986                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1987                 __free_pages_core(page, 0);
1988         }
1989 }
1990
1991 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1992 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1993 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1994
1995 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1996 {
1997         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1998                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1999 }
2000
2001 /*
2002  * Returns true if page needs to be initialized or freed to buddy allocator.
2003  *
2004  * We check if a current MAX_ORDER block is valid by only checking the validity
2005  * of the head pfn.
2006  */
2007 static inline bool __init deferred_pfn_valid(unsigned long pfn)
2008 {
2009         if (IS_MAX_ORDER_ALIGNED(pfn) && !pfn_valid(pfn))
2010                 return false;
2011         return true;
2012 }
2013
2014 /*
2015  * Free pages to buddy allocator. Try to free aligned pages in
2016  * MAX_ORDER_NR_PAGES sizes.
2017  */
2018 static void __init deferred_free_pages(unsigned long pfn,
2019                                        unsigned long end_pfn)
2020 {
2021         unsigned long nr_free = 0;
2022
2023         for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
2024                 if (!deferred_pfn_valid(pfn)) {
2025                         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
2026                         nr_free = 0;
2027                 } else if (IS_MAX_ORDER_ALIGNED(pfn)) {
2028                         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
2029                         nr_free = 1;
2030                 } else {
2031                         nr_free++;
2032                 }
2033         }
2034         /* Free the last block of pages to allocator */
2035         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
2036 }
2037
2038 /*
2039  * Initialize struct pages.  We minimize pfn page lookups and scheduler checks
2040  * by performing it only once every MAX_ORDER_NR_PAGES.
2041  * Return number of pages initialized.
2042  */
2043 static unsigned long  __init deferred_init_pages(struct zone *zone,
2044                                                  unsigned long pfn,
2045                                                  unsigned long end_pfn)
2046 {
2047         int nid = zone_to_nid(zone);
2048         unsigned long nr_pages = 0;
2049         int zid = zone_idx(zone);
2050         struct page *page = NULL;
2051
2052         for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
2053                 if (!deferred_pfn_valid(pfn)) {
2054                         page = NULL;
2055                         continue;
2056                 } else if (!page || IS_MAX_ORDER_ALIGNED(pfn)) {
2057                         page = pfn_to_page(pfn);
2058                 } else {
2059                         page++;
2060                 }
2061                 __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
2062                 nr_pages++;
2063         }
2064         return (nr_pages);
2065 }
2066
2067 /*
2068  * This function is meant to pre-load the iterator for the zone init.
2069  * Specifically it walks through the ranges until we are caught up to the
2070  * first_init_pfn value and exits there. If we never encounter the value we
2071  * return false indicating there are no valid ranges left.
2072  */
2073 static bool __init
2074 deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(u64 *i, struct zone *zone,
2075                                     unsigned long *spfn, unsigned long *epfn,
2076                                     unsigned long first_init_pfn)
2077 {
2078         u64 j;
2079
2080         /*
2081          * Start out by walking through the ranges in this zone that have
2082          * already been initialized. We don't need to do anything with them
2083          * so we just need to flush them out of the system.
2084          */
2085         for_each_free_mem_pfn_range_in_zone(j, zone, spfn, epfn) {
2086                 if (*epfn <= first_init_pfn)
2087                         continue;
2088                 if (*spfn < first_init_pfn)
2089                         *spfn = first_init_pfn;
2090                 *i = j;
2091                 return true;
2092         }
2093
2094         return false;
2095 }
2096
2097 /*
2098  * Initialize and free pages. We do it in two loops: first we initialize
2099  * struct page, then free to buddy allocator, because while we are
2100  * freeing pages we can access pages that are ahead (computing buddy
2101  * page in __free_one_page()).
2102  *
2103  * In order to try and keep some memory in the cache we have the loop
2104  * broken along max page order boundaries. This way we will not cause
2105  * any issues with the buddy page computation.
2106  */
2107 static unsigned long __init
2108 deferred_init_maxorder(u64 *i, struct zone *zone, unsigned long *start_pfn,
2109                        unsigned long *end_pfn)
2110 {
2111         unsigned long mo_pfn = ALIGN(*start_pfn + 1, MAX_ORDER_NR_PAGES);
2112         unsigned long spfn = *start_pfn, epfn = *end_pfn;
2113         unsigned long nr_pages = 0;
2114         u64 j = *i;
2115
2116         /* First we loop through and initialize the page values */
2117         for_each_free_mem_pfn_range_in_zone_from(j, zone, start_pfn, end_pfn) {
2118                 unsigned long t;
2119
2120                 if (mo_pfn <= *start_pfn)
2121                         break;
2122
2123                 t = min(mo_pfn, *end_pfn);
2124                 nr_pages += deferred_init_pages(zone, *start_pfn, t);
2125
2126                 if (mo_pfn < *end_pfn) {
2127                         *start_pfn = mo_pfn;
2128                         break;
2129                 }
2130         }
2131
2132         /* Reset values and now loop through freeing pages as needed */
2133         swap(j, *i);
2134
2135         for_each_free_mem_pfn_range_in_zone_from(j, zone, &spfn, &epfn) {
2136                 unsigned long t;
2137
2138                 if (mo_pfn <= spfn)
2139                         break;
2140
2141                 t = min(mo_pfn, epfn);
2142                 deferred_free_pages(spfn, t);
2143
2144                 if (mo_pfn <= epfn)
2145                         break;
2146         }
2147
2148         return nr_pages;
2149 }
2150
2151 static void __init
2152 deferred_init_memmap_chunk(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
2153                            void *arg)
2154 {
2155         unsigned long spfn, epfn;
2156         struct zone *zone = arg;
2157         u64 i;
2158
2159         deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(&i, zone, &spfn, &epfn, start_pfn);
2160
2161         /*
2162          * Initialize and free pages in MAX_ORDER sized increments so that we
2163          * can avoid introducing any issues with the buddy allocator.
2164          */
2165         while (spfn < end_pfn) {
2166                 deferred_init_maxorder(&i, zone, &spfn, &epfn);
2167                 cond_resched();
2168         }
2169 }
2170
2171 /* An arch may override for more concurrency. */
2172 __weak int __init
2173 deferred_page_init_max_threads(const struct cpumask *node_cpumask)
2174 {
2175         return 1;
2176 }
2177
2178 /* Initialise remaining memory on a node */
2179 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
2180 {
2181         pg_data_t *pgdat = data;
2182         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
2183         unsigned long spfn = 0, epfn = 0;
2184         unsigned long first_init_pfn, flags;
2185         unsigned long start = jiffies;
2186         struct zone *zone;
2187         int zid, max_threads;
2188         u64 i;
2189
2190         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
2191         if (!cpumask_empty(cpumask))
2192                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
2193
2194         pgdat_resize_lock(pgdat, &flags);
2195         first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
2196         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
2197                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2198                 pgdat_init_report_one_done();
2199                 return 0;
2200         }
2201
2202         /* Sanity check boundaries */
2203         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
2204         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
2205         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
2206
2207         /*
2208          * Once we unlock here, the zone cannot be grown anymore, thus if an
2209          * interrupt thread must allocate this early in boot, zone must be
2210          * pre-grown prior to start of deferred page initialization.
2211          */
2212         pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2213
2214         /* Only the highest zone is deferred so find it */
2215         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
2216                 zone = pgdat->node_zones + zid;
2217                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
2218                         break;
2219         }
2220
2221         /* If the zone is empty somebody else may have cleared out the zone */
2222         if (!deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(&i, zone, &spfn, &epfn,
2223                                                  first_init_pfn))
2224                 goto zone_empty;
2225
2226         max_threads = deferred_page_init_max_threads(cpumask);
2227
2228         while (spfn < epfn) {
2229                 unsigned long epfn_align = ALIGN(epfn, PAGES_PER_SECTION);
2230                 struct padata_mt_job job = {
2231                         .thread_fn   = deferred_init_memmap_chunk,
2232                         .fn_arg      = zone,
2233                         .start       = spfn,
2234                         .size        = epfn_align - spfn,
2235                         .align       = PAGES_PER_SECTION,
2236                         .min_chunk   = PAGES_PER_SECTION,
2237                         .max_threads = max_threads,
2238                 };
2239
2240                 padata_do_multithreaded(&job);
2241                 deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(&i, zone, &spfn, &epfn,
2242                                                     epfn_align);
2243         }
2244 zone_empty:
2245         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
2246         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
2247
2248         pr_info("node %d deferred pages initialised in %ums\n",
2249                 pgdat->node_id, jiffies_to_msecs(jiffies - start));
2250
2251         pgdat_init_report_one_done();
2252         return 0;
2253 }
2254
2255 /*
2256  * If this zone has deferred pages, try to grow it by initializing enough
2257  * deferred pages to satisfy the allocation specified by order, rounded up to
2258  * the nearest PAGES_PER_SECTION boundary.  So we're adding memory in increments
2259  * of SECTION_SIZE bytes by initializing struct pages in increments of
2260  * PAGES_PER_SECTION * sizeof(struct page) bytes.
2261  *
2262  * Return true when zone was grown, otherwise return false. We return true even
2263  * when we grow less than requested, to let the caller decide if there are
2264  * enough pages to satisfy the allocation.
2265  *
2266  * Note: We use noinline because this function is needed only during boot, and
2267  * it is called from a __ref function _deferred_grow_zone. This way we are
2268  * making sure that it is not inlined into permanent text section.
2269  */
2270 bool __init deferred_grow_zone(struct zone *zone, unsigned int order)
2271 {
2272         unsigned long nr_pages_needed = ALIGN(1 << order, PAGES_PER_SECTION);
2273         pg_data_t *pgdat = zone->zone_pgdat;
2274         unsigned long first_deferred_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
2275         unsigned long spfn, epfn, flags;
2276         unsigned long nr_pages = 0;
2277         u64 i;
2278
2279         /* Only the last zone may have deferred pages */
2280         if (zone_end_pfn(zone) != pgdat_end_pfn(pgdat))
2281                 return false;
2282
2283         pgdat_resize_lock(pgdat, &flags);
2284
2285         /*
2286          * If someone grew this zone while we were waiting for spinlock, return
2287          * true, as there might be enough pages already.
2288          */
2289         if (first_deferred_pfn != pgdat->first_deferred_pfn) {
2290                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2291                 return true;
2292         }
2293
2294         /* If the zone is empty somebody else may have cleared out the zone */
2295         if (!deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(&i, zone, &spfn, &epfn,
2296                                                  first_deferred_pfn)) {
2297                 pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
2298                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2299                 /* Retry only once. */
2300                 return first_deferred_pfn != ULONG_MAX;
2301         }
2302
2303         /*
2304          * Initialize and free pages in MAX_ORDER sized increments so
2305          * that we can avoid introducing any issues with the buddy
2306          * allocator.
2307          */
2308         while (spfn < epfn) {
2309                 /* update our first deferred PFN for this section */
2310                 first_deferred_pfn = spfn;
2311
2312                 nr_pages += deferred_init_maxorder(&i, zone, &spfn, &epfn);
2313                 touch_nmi_watchdog();
2314
2315                 /* We should only stop along section boundaries */
2316                 if ((first_deferred_pfn ^ spfn) < PAGES_PER_SECTION)
2317                         continue;
2318
2319                 /* If our quota has been met we can stop here */
2320                 if (nr_pages >= nr_pages_needed)
2321                         break;
2322         }
2323
2324         pgdat->first_deferred_pfn = spfn;
2325         pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2326
2327         return nr_pages > 0;
2328 }
2329
2330 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
2331
2332 #ifdef CONFIG_CMA
2333 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
2334 {
2335         unsigned i = pageblock_nr_pages;
2336         struct page *p = page;
2337
2338         do {
2339                 __ClearPageReserved(p);
2340                 set_page_count(p, 0);
2341         } while (++p, --i);
2342
2343         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
2344         set_page_refcounted(page);
2345         __free_pages(page, pageblock_order);
2346
2347         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
2348         page_zone(page)->cma_pages += pageblock_nr_pages;
2349 }
2350 #endif
2351
2352 void set_zone_contiguous(struct zone *zone)
2353 {
2354         unsigned long block_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
2355         unsigned long block_end_pfn;
2356
2357         block_end_pfn = pageblock_end_pfn(block_start_pfn);
2358         for (; block_start_pfn < zone_end_pfn(zone);
2359                         block_start_pfn = block_end_pfn,
2360                          block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
2361
2362                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, zone_end_pfn(zone));
2363
2364                 if (!__pageblock_pfn_to_page(block_start_pfn,
2365                                              block_end_pfn, zone))
2366                         return;
2367                 cond_resched();
2368         }
2369
2370         /* We confirm that there is no hole */
2371         zone->contiguous = true;
2372 }
2373
2374 void __init page_alloc_init_late(void)
2375 {
2376         struct zone *zone;
2377         int nid;
2378
2379 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
2380
2381         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
2382         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
2383         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
2384                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
2385         }
2386
2387         /* Block until all are initialised */
2388         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
2389
2390         /*
2391          * We initialized the rest of the deferred pages.  Permanently disable
2392          * on-demand struct page initialization.
2393          */
2394         static_branch_disable(&deferred_pages);
2395
2396         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
2397         files_maxfiles_init();
2398 #endif
2399
2400         buffer_init();
2401
2402         /* Discard memblock private memory */
2403         memblock_discard();
2404
2405         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
2406                 shuffle_free_memory(NODE_DATA(nid));
2407
2408         for_each_populated_zone(zone)
2409                 set_zone_contiguous(zone);
2410
2411         /* Initialize page ext after all struct pages are initialized. */
2412         if (deferred_struct_pages)
2413                 page_ext_init();
2414
2415         page_alloc_sysctl_init();
2416 }
2417
2418 #ifndef __HAVE_ARCH_RESERVED_KERNEL_PAGES
2419 /*
2420  * Returns the number of pages that arch has reserved but
2421  * is not known to alloc_large_system_hash().
2422  */
2423 static unsigned long __init arch_reserved_kernel_pages(void)
2424 {
2425         return 0;
2426 }
2427 #endif
2428
2429 /*
2430  * Adaptive scale is meant to reduce sizes of hash tables on large memory
2431  * machines. As memory size is increased the scale is also increased but at
2432  * slower pace.  Starting from ADAPT_SCALE_BASE (64G), every time memory
2433  * quadruples the scale is increased by one, which means the size of hash table
2434  * only doubles, instead of quadrupling as well.
2435  * Because 32-bit systems cannot have large physical memory, where this scaling
2436  * makes sense, it is disabled on such platforms.
2437  */
2438 #if __BITS_PER_LONG > 32
2439 #define ADAPT_SCALE_BASE        (64ul << 30)
2440 #define ADAPT_SCALE_SHIFT       2
2441 #define ADAPT_SCALE_NPAGES      (ADAPT_SCALE_BASE >> PAGE_SHIFT)
2442 #endif
2443
2444 /*
2445  * allocate a large system hash table from bootmem
2446  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
2447  *   quantity of entries
2448  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
2449  */
2450 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
2451                                      unsigned long bucketsize,
2452                                      unsigned long numentries,
2453                                      int scale,
2454                                      int flags,
2455                                      unsigned int *_hash_shift,
2456                                      unsigned int *_hash_mask,
2457                                      unsigned long low_limit,
2458                                      unsigned long high_limit)
2459 {
2460         unsigned long long max = high_limit;
2461         unsigned long log2qty, size;
2462         void *table;
2463         gfp_t gfp_flags;
2464         bool virt;
2465         bool huge;
2466
2467         /* allow the kernel cmdline to have a say */
2468         if (!numentries) {
2469                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
2470                 numentries = nr_kernel_pages;
2471                 numentries -= arch_reserved_kernel_pages();
2472
2473                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
2474                 if (PAGE_SIZE < SZ_1M)
2475                         numentries = round_up(numentries, SZ_1M / PAGE_SIZE);
2476
2477 #if __BITS_PER_LONG > 32
2478                 if (!high_limit) {
2479                         unsigned long adapt;
2480
2481                         for (adapt = ADAPT_SCALE_NPAGES; adapt < numentries;
2482                              adapt <<= ADAPT_SCALE_SHIFT)
2483                                 scale++;
2484                 }
2485 #endif
2486
2487                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
2488                 if (scale > PAGE_SHIFT)
2489                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
2490                 else
2491                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
2492
2493                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
2494                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
2495                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
2496                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
2497                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
2498                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
2499                                 BUG_ON(!numentries);
2500                         }
2501                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
2502                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
2503         }
2504         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
2505
2506         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
2507         if (max == 0) {
2508                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
2509                 do_div(max, bucketsize);
2510         }
2511         max = min(max, 0x80000000ULL);
2512
2513         if (numentries < low_limit)
2514                 numentries = low_limit;
2515         if (numentries > max)
2516                 numentries = max;
2517
2518         log2qty = ilog2(numentries);
2519
2520         gfp_flags = (flags & HASH_ZERO) ? GFP_ATOMIC | __GFP_ZERO : GFP_ATOMIC;
2521         do {
2522                 virt = false;
2523                 size = bucketsize << log2qty;
2524                 if (flags & HASH_EARLY) {
2525                         if (flags & HASH_ZERO)
2526                                 table = memblock_alloc(size, SMP_CACHE_BYTES);
2527                         else
2528                                 table = memblock_alloc_raw(size,
2529                                                            SMP_CACHE_BYTES);
2530                 } else if (get_order(size) > MAX_ORDER || hashdist) {
2531                         table = vmalloc_huge(size, gfp_flags);
2532                         virt = true;
2533                         if (table)
2534                                 huge = is_vm_area_hugepages(table);
2535                 } else {
2536                         /*
2537                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
2538                          * some pages at the end of hash table which
2539                          * alloc_pages_exact() automatically does
2540                          */
2541                         table = alloc_pages_exact(size, gfp_flags);
2542                         kmemleak_alloc(table, size, 1, gfp_flags);
2543                 }
2544         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
2545
2546         if (!table)
2547                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
2548
2549         pr_info("%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes, %s)\n",
2550                 tablename, 1UL << log2qty, ilog2(size) - PAGE_SHIFT, size,
2551                 virt ? (huge ? "vmalloc hugepage" : "vmalloc") : "linear");
2552
2553         if (_hash_shift)
2554                 *_hash_shift = log2qty;
2555         if (_hash_mask)
2556                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
2557
2558         return table;
2559 }
2560
2561 /**
2562  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
2563  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
2564  *
2565  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
2566  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
2567  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
2568  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
2569  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
2570  * smaller per-cpu batchsize.
2571  */
2572 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
2573 {
2574         dma_reserve = new_dma_reserve;
2575 }
2576
2577 void __init memblock_free_pages(struct page *page, unsigned long pfn,
2578                                                         unsigned int order)
2579 {
2580
2581         if (IS_ENABLED(CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT)) {
2582                 int nid = early_pfn_to_nid(pfn);
2583
2584                 if (!early_page_initialised(pfn, nid))
2585                         return;
2586         }
2587
2588         if (!kmsan_memblock_free_pages(page, order)) {
2589                 /* KMSAN will take care of these pages. */
2590                 return;
2591         }
2592         __free_pages_core(page, order);
2593 }
2594
2595 DEFINE_STATIC_KEY_MAYBE(CONFIG_INIT_ON_ALLOC_DEFAULT_ON, init_on_alloc);
2596 EXPORT_SYMBOL(init_on_alloc);
2597
2598 DEFINE_STATIC_KEY_MAYBE(CONFIG_INIT_ON_FREE_DEFAULT_ON, init_on_free);
2599 EXPORT_SYMBOL(init_on_free);
2600
2601 static bool _init_on_alloc_enabled_early __read_mostly
2602                                 = IS_ENABLED(CONFIG_INIT_ON_ALLOC_DEFAULT_ON);
2603 static int __init early_init_on_alloc(char *buf)
2604 {
2605
2606         return kstrtobool(buf, &_init_on_alloc_enabled_early);
2607 }
2608 early_param("init_on_alloc", early_init_on_alloc);
2609
2610 static bool _init_on_free_enabled_early __read_mostly
2611                                 = IS_ENABLED(CONFIG_INIT_ON_FREE_DEFAULT_ON);
2612 static int __init early_init_on_free(char *buf)
2613 {
2614         return kstrtobool(buf, &_init_on_free_enabled_early);
2615 }
2616 early_param("init_on_free", early_init_on_free);
2617
2618 DEFINE_STATIC_KEY_MAYBE(CONFIG_DEBUG_VM, check_pages_enabled);
2619
2620 /*
2621  * Enable static keys related to various memory debugging and hardening options.
2622  * Some override others, and depend on early params that are evaluated in the
2623  * order of appearance. So we need to first gather the full picture of what was
2624  * enabled, and then make decisions.
2625  */
2626 static void __init mem_debugging_and_hardening_init(void)
2627 {
2628         bool page_poisoning_requested = false;
2629         bool want_check_pages = false;
2630
2631 #ifdef CONFIG_PAGE_POISONING
2632         /*
2633          * Page poisoning is debug page alloc for some arches. If
2634          * either of those options are enabled, enable poisoning.
2635          */
2636         if (page_poisoning_enabled() ||
2637              (!IS_ENABLED(CONFIG_ARCH_SUPPORTS_DEBUG_PAGEALLOC) &&
2638               debug_pagealloc_enabled())) {
2639                 static_branch_enable(&_page_poisoning_enabled);
2640                 page_poisoning_requested = true;
2641                 want_check_pages = true;
2642         }
2643 #endif
2644
2645         if ((_init_on_alloc_enabled_early || _init_on_free_enabled_early) &&
2646             page_poisoning_requested) {
2647                 pr_info("mem auto-init: CONFIG_PAGE_POISONING is on, "
2648                         "will take precedence over init_on_alloc and init_on_free\n");
2649                 _init_on_alloc_enabled_early = false;
2650                 _init_on_free_enabled_early = false;
2651         }
2652
2653         if (_init_on_alloc_enabled_early) {
2654                 want_check_pages = true;
2655                 static_branch_enable(&init_on_alloc);
2656         } else {
2657                 static_branch_disable(&init_on_alloc);
2658         }
2659
2660         if (_init_on_free_enabled_early) {
2661                 want_check_pages = true;
2662                 static_branch_enable(&init_on_free);
2663         } else {
2664                 static_branch_disable(&init_on_free);
2665         }
2666
2667         if (IS_ENABLED(CONFIG_KMSAN) &&
2668             (_init_on_alloc_enabled_early || _init_on_free_enabled_early))
2669                 pr_info("mem auto-init: please make sure init_on_alloc and init_on_free are disabled when running KMSAN\n");
2670
2671 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
2672         if (debug_pagealloc_enabled()) {
2673                 want_check_pages = true;
2674                 static_branch_enable(&_debug_pagealloc_enabled);
2675
2676                 if (debug_guardpage_minorder())
2677                         static_branch_enable(&_debug_guardpage_enabled);
2678         }
2679 #endif
2680
2681         /*
2682          * Any page debugging or hardening option also enables sanity checking
2683          * of struct pages being allocated or freed. With CONFIG_DEBUG_VM it's
2684          * enabled already.
2685          */
2686         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM) && want_check_pages)
2687                 static_branch_enable(&check_pages_enabled);
2688 }
2689
2690 /* Report memory auto-initialization states for this boot. */
2691 static void __init report_meminit(void)
2692 {
2693         const char *stack;
2694
2695         if (IS_ENABLED(CONFIG_INIT_STACK_ALL_PATTERN))
2696                 stack = "all(pattern)";
2697         else if (IS_ENABLED(CONFIG_INIT_STACK_ALL_ZERO))
2698                 stack = "all(zero)";
2699         else if (IS_ENABLED(CONFIG_GCC_PLUGIN_STRUCTLEAK_BYREF_ALL))
2700                 stack = "byref_all(zero)";
2701         else if (IS_ENABLED(CONFIG_GCC_PLUGIN_STRUCTLEAK_BYREF))
2702                 stack = "byref(zero)";
2703         else if (IS_ENABLED(CONFIG_GCC_PLUGIN_STRUCTLEAK_USER))
2704                 stack = "__user(zero)";
2705         else
2706                 stack = "off";
2707
2708         pr_info("mem auto-init: stack:%s, heap alloc:%s, heap free:%s\n",
2709                 stack, want_init_on_alloc(GFP_KERNEL) ? "on" : "off",
2710                 want_init_on_free() ? "on" : "off");
2711         if (want_init_on_free())
2712                 pr_info("mem auto-init: clearing system memory may take some time...\n");
2713 }
2714
2715 static void __init mem_init_print_info(void)
2716 {
2717         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
2718         unsigned long init_code_size, init_data_size;
2719
2720         physpages = get_num_physpages();
2721         codesize = _etext - _stext;
2722         datasize = _edata - _sdata;
2723         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
2724         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
2725         init_data_size = __init_end - __init_begin;
2726         init_code_size = _einittext - _sinittext;
2727
2728         /*
2729          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
2730          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
2731          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
2732          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
2733          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
2734          */
2735 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
2736         do { \
2737                 if (&start[0] <= &pos[0] && &pos[0] < &end[0] && size > adj) \
2738                         size -= adj; \
2739         } while (0)
2740
2741         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
2742                      _sinittext, init_code_size);
2743         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
2744         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
2745         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
2746         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
2747
2748 #undef  adj_init_size
2749
2750         pr_info("Memory: %luK/%luK available (%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, %luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
2751 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
2752                 ", %luK highmem"
2753 #endif
2754                 ")\n",
2755                 K(nr_free_pages()), K(physpages),
2756                 codesize / SZ_1K, datasize / SZ_1K, rosize / SZ_1K,
2757                 (init_data_size + init_code_size) / SZ_1K, bss_size / SZ_1K,
2758                 K(physpages - totalram_pages() - totalcma_pages),
2759                 K(totalcma_pages)
2760 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
2761                 , K(totalhigh_pages())
2762 #endif
2763                 );
2764 }
2765
2766 /*
2767  * Set up kernel memory allocators
2768  */
2769 void __init mm_core_init(void)
2770 {
2771         /* Initializations relying on SMP setup */
2772         build_all_zonelists(NULL);
2773         page_alloc_init_cpuhp();
2774
2775         /*
2776          * page_ext requires contiguous pages,
2777          * bigger than MAX_ORDER unless SPARSEMEM.
2778          */
2779         page_ext_init_flatmem();
2780         mem_debugging_and_hardening_init();
2781         kfence_alloc_pool();
2782         report_meminit();
2783         kmsan_init_shadow();
2784         stack_depot_early_init();
2785         mem_init();
2786         mem_init_print_info();
2787         kmem_cache_init();
2788         /*
2789          * page_owner must be initialized after buddy is ready, and also after
2790          * slab is ready so that stack_depot_init() works properly
2791          */
2792         page_ext_init_flatmem_late();
2793         kmemleak_init();
2794         ptlock_cache_init();
2795         pgtable_cache_init();
2796         debug_objects_mem_init();
2797         vmalloc_init();
2798         /* If no deferred init page_ext now, as vmap is fully initialized */
2799         if (!deferred_struct_pages)
2800                 page_ext_init();
2801         /* Should be run before the first non-init thread is created */
2802         init_espfix_bsp();
2803         /* Should be run after espfix64 is set up. */
2804         pti_init();
2805         kmsan_init_runtime();
2806         mm_cache_init();
2807 }